FR2830606A1

FR2830606A1 - Combustion process, useful in e.g. foundry, involves using burner with at least one oxidant and at least one fuel, in which power and/or equivalent speed of burner are varied independently of each other

Info

Publication number: FR2830606A1
Application number: FR0112859A
Authority: FR
Inventors: Jacques Dugue; Thierry Legiret; Remi Tsiava; Stephane Arnoux; Jean Michel Samaniego
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-11
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: FR2830606B1

Abstract

The mass flow of at least one of the fluids (oxidant and fuel) is varied to change the equivalent speed, by varying the temperature of the fluid. The power of the burner is also varied by varying the fuel and/or oxidant flow rate by varying the overall flow of one of these fluids whilst maintaining the same quantity or mass flow rate of oxygen and/or injected fuel. First and second oxidants can be used, with first and second oxygen concentrations respectively, so a variation in equivalent speed is obtained by varying the speed or flow of one and/or the other oxidant while the total flow of oxygen is kept constant (or vice versa). Alternatively, the power of the burner is varies by varying the flow of oxidant and/or fuel whilst the equivalent speed is held constant by varying the mass volume of at least one of the fluids. The variations are carried out in a power range between the nominal power of the burner and a fraction of this nominal power, preferably about 10%. The equivalent speed of the burner stays above a minimum value between 25 and 40 m/s in this power range, preferably above 35 m/s. The burner has at least one fuel injector (preferably 2) and at least one oxidant injector (preferably 2), with the section of the outlet to the oxidant injector varying to modify the speed of the corresponding oxidant and thus the equivalent speed of the burner. The injectors have different or the same diameter outlets. An Independent claim is included for the device for carrying out the above process, comprising a combustion device with at least one oxidant injector and at least one fuel injector, with means of independently varying the power and/or equivalent speed of the burner.

Description

Domaine technique et art antérieur
L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'un brûleur, ou un procédé de combustion, à différentes puissances de fonctionnement. Technical field and prior art
The invention relates to a method of operating a burner, or a method of combustion, at different operating powers.

L'invention concerne également un procédé d'adaptation ou de contrôle d'une flamme d'un brûleur, ainsi qu'un brûleur à flamme adaptable, à différentes puissances de fonctionnement ou lors de différentes phases d'un cycle d'un procédé de fusion ou de réchauffage. The invention also relates to a method for adapting or controlling a flame of a burner, as well as an adaptable flame burner, at different operating powers or during different phases of a cycle of a combustion process. melting or reheating.

Le cycle de fusion dans des fours de fusion ou des fours de réchauffage peut être décrit comme la succession des phases d'enfournement, de chauffage, de fusion, de maintien et d'extraction. The melting cycle in melting furnaces or reheating furnaces can be described as the succession of the charging, heating, melting, holding and extraction phases.

Dans les procédés non continus de fusion ou'batch', les matières premières, une fois enfournées, absorbent une partie de l'énergie libérée par la combustion de combustibles et d'oxydants au travers de brûleurs. In non-continuous processes of melting or 'batch', the raw materials, once charged, absorb part of the energy released by the combustion of fuels and oxidants through burners.

La puissance dont a besoin cette charge dépend de l'état dans lequel elle se trouve et de l'étape du cycle de fusion où elle est arrivée. The power that this charge needs depends on the state it is in and the stage of the melting cycle where it arrived.

Pour satisfaire aux demandes énergétiques relatives aux différentes phases du cycle, on fait donc varier cette puissance des brûleurs. To meet the energy demands relating to the different phases of the cycle, this power of the burners is therefore varied.

Cette puissance est élevée dans la phase de fusion, plus faible pendant la phase de maintien, minimale voire nulle pendant l'extraction. This power is high in the melting phase, lower during the holding phase, minimal or even zero during extraction.

Ces variations de puissance sont associées à des variations de débit et de vitesse des fluides du brûleur qui, à leur tour, modifient les caractéristiques des flammes. These variations in power are associated with variations in the flow rate and speed of the burner fluids which, in turn, modify the characteristics of the flames.

Cependant le type de flamme obtenu suite à une variation de puissance est non contrôlé, puisque les caractéristiques des brûleurs sont définies pour leur puissance nominale. However, the type of flame obtained following a variation in power is not controlled, since the characteristics of the burners are defined for their nominal power.

Ainsi, en phase de maintien, les flammes sont généralement molles et vacillantes, et se redressent dans le plan vertical sous l'influence de la force de flottabilité. Thus, in the maintenance phase, the flames are generally soft and flickering, and straighten in the vertical plane under the influence of the buoyancy force.

Ceci a diverses conséquences, et notamment un mauvais fonctionnement du brûleur pendant cette phase et/ou une dégradation de la voûte du four, vers laquelle sont orientées les flammes après s'être redressées. This has various consequences, including a malfunction of the burner during this phase and / or damage to the roof of the oven, to which the flames are oriented after being straightened.

Pour éviter ces flammes molles, les brûleurs sont généralement To avoid these soft flames, the burners are generally

conçus pour avoir des vitesses de fluides élevées à leur puissance nominale, générant de ce fait, pendant la phase de fusion, des flammes à forte impulsion (ou quantité de mouvement) pas toujours optimisées pour l'étape du cycle. designed to have fluid velocities high at their nominal power, thereby generating, during the melting phase, flames with strong impulse (or momentum) not always optimized for the cycle stage.

En effet, dans les procédés à haute température, l'expérience montre que la flamme adéquate pour la phase de fusion doit être rayonnante et non impulsive. Indeed, in high temperature processes, experience shows that the flame suitable for the melting phase must be radiant and not impulsive.

De plus, pour des matières premières introduites sous forme de poudre, une flamme impulsive cause l'envol de poussières. In addition, for raw materials introduced in powder form, an impulsive flame causes the dust to fly away.

Les caractéristiques d'une flamme pouvant être défavorables lorsque la vitesse d'injection des fluides est trop grande ou trop faible, les brûleurs classiquement utilisés sont limités à un domaine de puissance compris entre la puissance nominale et environ % de cette puissance nominale. As the characteristics of a flame may be unfavorable when the speed of injection of the fluids is too high or too low, the burners conventionally used are limited to a power range comprised between the nominal power and approximately% of this nominal power.

On connaît un brûleur, développé par Gaz de France, qui est équipé de deux circuits d'injection de gaz naturel et qui permet de faire varier la longueur d'une flamme de gaz naturel. A burner is known, developed by Gaz de France, which is equipped with two natural gas injection circuits and which makes it possible to vary the length of a natural gas flame.

D'autres brûleurs intègrent le concept de réglage de flamme par répartition des débits d'oxydant et/ou de combustible à travers plusieurs circuits d'injection. De tels brûleurs sont par exemple décrits dans les documents US-5 439 373, 5 554 022, 5 302 112, 5 431 559 et 4 439 137. Other burners incorporate the concept of flame regulation by distributing the oxidant and / or fuel flows through several injection circuits. Such burners are for example described in documents US Pat. No. 5,439,373, 5,554,022, 5,302,112, 5,431,559 and 4,439,137.

Cependant, aucun de ces brûleurs ne permet de contrôler des flammes sur de larges plages de puissance, atteignant par exemple un rapport de 1 à 10. However, none of these burners can control flames over large power ranges, reaching for example a ratio of 1 to 10.

Enfin, aucun ne propose de solution pour maintenir la quantité de mouvement (ou l'impulsion) de la flamme à puissance réduite, ou pour réduire ou maintenir cette quantité de mouvement lorsque la puissance croît. Finally, none offers a solution for maintaining the momentum (or the impulse) of the flame at reduced power, or for reducing or maintaining this momentum when the power increases.

Les mêmes types de problèmes se posent pour les fours à fonctionnement continu. The same types of problems arise for continuous operation ovens.

Il se pose donc le problème de trouver un nouveau procédé et un nouveau dispositif permettant d'optimiser les caractéristiques de flammes utilisées sur de grandes plages de puissance, les critères de performance pouvant inclure le volume et la longueur de la flamme, et/ou sa stabilité, et/ou The problem therefore arises of finding a new process and a new device making it possible to optimize the characteristics of flames used over large power ranges, the performance criteria being able to include the volume and the length of the flame, and / or its stability, and / or

sa luminosité, et/ou la capacité à éviter que la flamme se redresse sous l'influence de la force de flottabilité. its luminosity, and / or the ability to prevent the flame from rising under the influence of the buoyancy force.

Il se pose également le problème de trouver un brûleur que l'on peut configurer, en cours de fonctionnement, de manière à produire une flamme adaptée à un cycle d'un procédé de fusion ou de réchauffage. There is also the problem of finding a burner which can be configured, during operation, so as to produce a flame suitable for a cycle of a melting or reheating process.

Un autre problème est celui de la luminosité de la flamme. Another problem is that of the brightness of the flame.

Selon les techniques connues, une flamme de faible puissance, correspondant à une vitesse faible ou à un mélange lent est de volume important et lumineuse (couleur proche du jaune ou de l'orange), tandis qu'une flamme de forte puissance, correspondant à une vitesse élevée ou à un mélange rapide est de faible volume et peu lumineuse (couleur proche du bleu). According to known techniques, a low-power flame, corresponding to a low speed or to a slow mixture, is of large and luminous volume (color close to yellow or orange), while a high-power flame, corresponding to high speed or fast mixing is low in volume and not very bright (color close to blue).

Or il existe des cas où on souhaite obtenir à la fois une flamme lumineuse et de forte puissance. However, there are cases where it is desired to obtain both a luminous flame and a high power.

Il se pose donc également le problème de trouver un brûleur qui puisse être configuré, en cours de fonctionnement, afin de générer une flamme adaptée aux différentes étapes du cycle de procédé, un même brûleur fournissant alors une flamme molle et radiante à forte puissance et une flamme dure et convective à faible puissance. There is therefore also the problem of finding a burner which can be configured, during operation, in order to generate a flame suitable for the different stages of the process cycle, the same burner then providing a soft and radiant flame at high power and a hard and convective flame at low power.

Exposé de l'invention
L'invention concerne d'abord un procédé de combustion, à l'aide d'un brûleur, ou un procédé de fonctionnement ou de régulation d'un brûleur, ou encore un procédé de contrôle d'une flamme d'un brûleur, mettant en oeuvre au moins un fluide oxydant et au moins un fluide combustible, et dans lequel on fait varier la puissance et/ou la vitesse équivalente du brûleur, de manière indépendante l'une de l'autre. Statement of the invention
The invention relates firstly to a combustion method, using a burner, or to a method of operating or regulating a burner, or also to a method of controlling a flame of a burner, putting using at least one oxidizing fluid and at least one combustible fluid, and in which the power and / or the equivalent speed of the burner is varied, independently of one another.

On peut donc obtenir des caractéristiques de flamme souhaitées, en terme d'aspect (luminosité de la flamme), et/ou de comportement, tel que le maintien horizontal de la flamme, et/ou en terme d'effet tel que l'obtention d'une température homogène, en contrôlant, dans une gamme de puissance de fonctionnement (par exemple dans au moins un intervalle de puissance, compris entre la puissance nominale du brûleur et une fraction de cette It is therefore possible to obtain the desired flame characteristics, in terms of appearance (brightness of the flame), and / or of behavior, such as the horizontal maintenance of the flame, and / or in terms of effect such as obtaining of a uniform temperature, by controlling, in a range of operating power (for example in at least one power interval, comprised between the nominal power of the burner and a fraction of this

puissance nominale, par exemple 10% de cette puissance nominale), la vitesse équivalente indépendamment de la puissance. nominal power, for example 10% of this nominal power), the equivalent speed regardless of the power.

Le contrôle de la vitesse équivalente indépendamment de la puissance permet notamment de contrôler un brûleur et les caractéristiques de sa flamme dans un large intervalle de puissance. The control of the equivalent speed independently of the power makes it possible in particular to control a burner and the characteristics of its flame in a wide power range.

Ceci permet également de maintenir la vitesse équivalente audessus d'une valeur minimale. This also makes it possible to maintain the equivalent speed above a minimum value.

Ainsi, il est notamment possible de maintenir, à faible puissance, une vitesse équivalente supérieure ou égale à une valeur minimale comprise entre 20 et 40 m/s ou supérieure ou égale à 25 m/s ou à 30 m/s ou à 35 m/s. Thus, it is in particular possible to maintain, at low power, an equivalent speed greater than or equal to a minimum value of between 20 and 40 m / s or greater than or equal to 25 m / s or 30 m / s or 35 m / s.

Ceci permet de faire fonctionner le brûleur à basse ou très basse puissance, par exemple à un dixième de sa puissance nominale, tout en évitant le redressement de la flamme. This allows the burner to operate at low or very low power, for example at one tenth of its nominal power, while avoiding the rectification of the flame.

Selon un autre aspect, l'invention concerne également un procédé de combustion, à l'aide d'un brûleur, ou un procédé de fonctionnement ou de régulation d'un brûleur, ou encore un procédé de contrôle d'une flamme d'un brûleur, mettant en oeuvre au moins un fluide oxydant et au moins un fluide combustible, dans lequel on fait varier le débit massique et/ou la vitesse d'injection, d'au moins un oxydant ou d'au moins un combustible, de manière indépendante l'un de l'autre. According to another aspect, the invention also relates to a combustion method, using a burner, or a method of operating or regulating a burner, or even a method of controlling a flame of a burner, using at least one oxidizing fluid and at least one combustible fluid, in which the mass flow rate and / or the injection rate are varied, of at least one oxidant or at least one fuel, so independent of each other.

Selon cet autre aspect de l'invention, on rend donc le débit et la vitesse d'un des fluides (oxydant, combustible) indépendants l'un de l'autre, et ceci dans au moins un intervalle de puissance, compris par exemple entre la puissance nominale du brûleur et une fraction de cette puissance nominale. According to this other aspect of the invention, the flow and the speed of one of the fluids (oxidant, fuel) are therefore independent of each other, and this in at least one power interval, for example between the nominal power of the burner and a fraction of this nominal power.

On peut donc faire varier la vitesse d'injection d'au moins un des fluides, indépendamment de son débit, ou le débit d'un des fluides, indépendamment de sa vitesse d'injection, notamment pour faire varier la vitesse équivalente du brûleur. It is therefore possible to vary the injection speed of at least one of the fluids, independently of its flow rate, or the flow rate of one of the fluids, independently of its injection speed, in particular to vary the equivalent speed of the burner.

On peut également faire varier la puissance en faisant par exemple varier le débit total d'au moins l'un des fluides, tandis que la vitesse du même fluide permet de faire varier ou de maintenir la vitesse équivalente ou permet encore de maintenir des caractéristiques de flamme données. It is also possible to vary the power by, for example, varying the total flow rate of at least one of the fluids, while the speed of the same fluid makes it possible to vary or maintain the equivalent speed or also makes it possible to maintain characteristics of flame data.

On peut ainsi élargir le domaine ou la gamme de puissance de fonctionnement du brûleur. It is thus possible to widen the range or range of operating power of the burner.

A puissance et débits faibles, on pourra accroître la vitesse d'un des fluides de manière à accroître la vitesse équivalente ou à la maintenir audessus d'une valeur minimale fixée. At low power and flow rates, it is possible to increase the speed of one of the fluids so as to increase the equivalent speed or to maintain it above a fixed minimum value.

A puissance et débits élevés, on pourra conserver une flamme lumineuse tout en évitant une vitesse trop importante. At high power and flow rates, it will be possible to maintain a luminous flame while avoiding too high a speed.

L'invention permet donc de conserver des caractéristiques de flamme satisfaisantes pour une puissance comprise entre la puissance nominale et une fraction de cette puissance nominale, par exemple entre 1 et 1/10 de la puissance nominale, ou sur une certaine gamme de puissance, ou entre deux puissances déterminées dans le cadre d'une application donnée, cette gamme ou ces deux puissances pouvant être comprise (s) entre la puissance nominale et une fraction de cette puissance nominale, par exemple entre 1 et 1/10 de la puissance nominale. The invention therefore makes it possible to maintain satisfactory flame characteristics for a power between the nominal power and a fraction of this nominal power, for example between 1 and 1/10 of the nominal power, or over a certain power range, or between two powers determined in the context of a given application, this range or these two powers may be comprised between the nominal power and a fraction of this nominal power, for example between 1 and 1/10 of the nominal power.

Un même brûleur pourra alors fournir une flamme longue et radiante à forte puissance, et une flamme de longueur ajustable, non influencée par la flottabilité à faible puissance. The same burner can then supply a long and radiant flame at high power, and a flame of adjustable length, not influenced by buoyancy at low power.

On met en oeuvre par exemple un brûleur comportant au moins un injecteur de combustible et au moins un injecteur d'oxydant. A burner is used, for example, comprising at least one fuel injector and at least one oxidant injector.

Selon un mode de réalisation, un tel brûleur comporte des moyens pour faire varier la section de sortie de l'un des injecteurs, par exemple par déplacement d'une pièce mécanique telle qu'un pointeau. According to one embodiment, such a burner includes means for varying the outlet section of one of the injectors, for example by displacement of a mechanical part such as a needle.

Selon un autre mode de réalisation, le brûleur comporte des moyens pour répartir le débit du fluide à contrôler entre deux circuits d'injections caractérisés par des sections de surfaces différentes. According to another embodiment, the burner comprises means for distributing the flow rate of the fluid to be controlled between two injection circuits characterized by sections of different surfaces.

La répartition variable du débit entre deux circuits de sections identiques, permet également de contrôler la vitesse équivalente du brûleur. The variable distribution of the flow between two circuits of identical sections also makes it possible to control the equivalent speed of the burner.

Selon encore une variante, on alimente le brûleur avec deux oxydants caractérisés par des concentrations différentes en oxygène. According to yet another variant, the burner is supplied with two oxidants characterized by different oxygen concentrations.

On peut également appliquer les principes ci-dessus à l'injection du combustible, afin d'augmenter le contrôle de la longueur de flamme. The above principles can also be applied to fuel injection, in order to increase the control of the flame length.

Dans le cas où le contrôle de la vitesse d'injection n'est effectué que sur un seul fluide, on choisira de préférence de contrôler les vitesses d'injection de l'oxydant, car le débit massique d'oxydant est presque toujours sensiblement supérieur au débit de combustible. In the case where the control of the speed of injection is carried out only on a single fluid, it will preferably be chosen to control the speeds of injection of the oxidant, because the mass flow rate of oxidant is almost always substantially higher fuel flow.

L'invention permet notamment d'adapter l'aspect des flammes au mode de transfert thermique demandé lors d'un cycle de fonctionnement d'un four, en fonctionnement discontinu ou continu. The invention makes it possible in particular to adapt the appearance of the flames to the heat transfer mode requested during an operating cycle of an oven, in discontinuous or continuous operation.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que ci-dessus. The invention also relates to a device for implementing a method as above.

L'invention concerne notamment un dispositif de combustion comportant au moins un injecteur d'oxydant et au moins un injecteur de combustible, et des moyens pour faire varier la puissance et/ou la vitesse équivalente du brûleur de manière indépendante l'une de l'autre. The invention relates in particular to a combustion device comprising at least one oxidant injector and at least one fuel injector, and means for varying the power and / or the equivalent speed of the burner independently of one of the other.

Elle concerne également un dispositif de combustion, comportant au moins un injecteur d'oxydant et au moins un injecteur de combustible, et des moyens pour faire varier le débit massique et/ou la vitesse d'injection, d'au moins un oxydant ou d'au moins un combustible, de manière indépendante l'un de l'autre. It also relates to a combustion device, comprising at least one oxidant injector and at least one fuel injector, and means for varying the mass flow rate and / or the injection speed, of at least one oxidant or d '' at least one fuel, independently of each other.

Elle concerne encore un dispositif de combustion comportant au moins un injecteur d'oxydant et au moins un injecteur de combustible et des moyens pour maintenir une vitesse équivalente du brûleur à une valeur supérieure ou égale à 25 m/s. It also relates to a combustion device comprising at least one oxidant injector and at least one fuel injector and means for maintaining an equivalent speed of the burner at a value greater than or equal to 25 m / s.

Elle concerne encore un dispositif de combustion, comportant au moins deux injecteurs d'oxydant et/ou au moins deux injecteurs de combustible, et des moyens pour faire varier la répartition d'oxydant entre les deux injecteurs d'oxydant et/ou la répartition de combustible entre les deux injecteurs de combustible. It also relates to a combustion device, comprising at least two oxidant injectors and / or at least two fuel injectors, and means for varying the distribution of oxidant between the two oxidant injectors and / or the distribution of fuel between the two fuel injectors.

Elle concerne également un brûleur comportant au moins un injecteur de combustible et au moins un injecteur d'oxydant, et des moyens pour modifier la section de sortie d'au moins un des injecteurs de combustible et d'oxydant. It also relates to a burner comprising at least one fuel injector and at least one oxidant injector, and means for modifying the outlet section of at least one of the fuel and oxidant injectors.

On peut ainsi modifier la vitesse du fluide correspondant ou faire varier la vitesse équivalente du brûleur. It is thus possible to modify the speed of the corresponding fluid or to vary the equivalent speed of the burner.

L'invention concerne encore un procédé mettant en oeuvre un dispositif tel que ci-dessus, ainsi qu'un four comportant un dispositif tel que cidessus. The invention also relates to a method using a device such as above, as well as an oven comprising a device such as above.

Brève description des figures
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur les exemples de réalisation, donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un procédé de fonctionnement selon l'invention, - les figures 2 à 4 représentent des résultats de modélisation du comportement d'une flamme, - la figure 5 représente une image obtenue après traitement d'images prises dans un four, - les figures 6 et 7 représentent deux modes de réalisation de l'invention, respectivement avec variation de la température d'un des fluides et avec mélange de deux oxydants, - les figures 8 et 9 représentent deux modes de réalisation d'un injecteur selon l'invention, avec variation de la section de sortie par déplacement d'un corps interne, - les figures 10 à 14 représentent différentes autres configurations possibles d'un brûleur selon l'invention. Brief description of the figures
The characteristics and advantages of the invention will appear better in the light of the description which follows. This description relates to the exemplary embodiments, given by way of non-limiting explanation, with reference to the appended drawings in which: - Figure 1 illustrates an operating method according to the invention, - Figures 2 to 4 represent results modeling the behavior of a flame, - FIG. 5 represents an image obtained after processing images taken in an oven, - FIGS. 6 and 7 represent two embodiments of the invention, respectively with variation of the temperature d 'one of the fluids and with a mixture of two oxidants, - Figures 8 and 9 show two embodiments of an injector according to the invention, with variation of the outlet section by displacement of an internal body, - Figures 10 14 show different other possible configurations of a burner according to the invention.

Description détaillée de modes de réalisations de l'invention
La figure 1 illustre un premier aspect de l'invention. Detailed description of embodiments of the invention
Figure 1 illustrates a first aspect of the invention.

Un brûleur comporte au moins un injecteur d'oxydant, pour injecter au moins un oxydant, et au moins un injecteur de combustible pour injecter au moins un combustible. A burner comprises at least one oxidant injector, for injecting at least one oxidant, and at least one fuel injector for injecting at least one fuel.

On définit la vitesse équivalente du brûleur par la formule suivante : The equivalent speed of the burner is defined by the following formula:

ge eMa/e =--x V-thtoi, p, S,

Le terme rhtot représente la somme des débits massiques m, introduits par le brûleur.

ge eMa / e = - x V-thtoi, p, S,

The term rhtot represents the sum of the mass flow rates m, introduced by the burner.

Les termes pi et Si représentent respectivement la masse volumique et la section de passage à la sortie du brûleur de chacun des fluides i introduits par le brûleur. The terms pi and Si respectively represent the density and the cross-section at the outlet of the burner of each of the fluids i introduced by the burner.

Ces fluides comportent les jets de combustibles et d'oxydant. La vitesse équivalente représente donc la moyenne des vitesses des jets issus du brûleur, pondérées par les débits massiques. These fluids include fuel and oxidant jets. The equivalent speed therefore represents the average of the speeds of the jets coming from the burner, weighted by the mass flow rates.

Selon l'invention, la vitesse équivalente du brûleur peut varier dans un domaine !, par exemple situé au-dessus d'une droite D liant de manière linéaire la vitesse et la puissance. According to the invention, the equivalent speed of the burner can vary in a domain!, For example located above a straight line D linking linearly speed and power.

Cette droite D traduit le comportement classique d'un brûleur, dont la vitesse équivalente croît linéairement avec la puissance. Au contraire, selon la présente invention, on peut faire varier la vitesse équivalente dans tout le domaine 1. This straight line D translates the classic behavior of a burner, whose equivalent speed increases linearly with the power. On the contrary, according to the present invention, the equivalent speed can be varied in all of domain 1.

Il est ainsi possible de maintenir une certaine vitesse équivalente fixée tout en réduisant ou en augmentant la puissance. It is thus possible to maintain a certain fixed equivalent speed while reducing or increasing the power.

Il est également possible, en partant d'un point donné du domaine i, de faire varier simultanément la vitesse équivalente et la puissance de la flamme, et ceci en général dans les deux sens pour chaque variable. It is also possible, starting from a given point in domain i, to vary the equivalent speed and the power of the flame simultaneously, and this in general in both directions for each variable.

Par exemple, en partant du point P, on peut à la fois augmenter la puissance tout en augmentant ou en réduisant la vitesse équivalente Ve, ou réduire la puissance tout en augmentant ou en réduisant cette vitesse Ve. For example, starting from point P, we can both increase the power while increasing or reducing the equivalent speed Ve, or reduce the power while increasing or reducing this speed Ve.

Il est en particulier intéressant, lors d'une réduction de la puissance, d'augmenter la vitesse équivalente afin de maintenir un bon brassage des gaz dans la flamme, ce qui permet d'atteindre une température homogène dans l'axe de la flamme. It is in particular advantageous, during a reduction in power, to increase the equivalent speed in order to maintain good mixing of the gases in the flame, which makes it possible to reach a homogeneous temperature in the axis of the flame.

Il est ainsi possible, non seulement de choisir un domaine ou une gamme de puissance de fonctionnement, mais aussi de choisir ou d'imposer des caractéristiques de flamme que l'on ne rencontre pas, pour ce domaine It is thus possible, not only to choose a field or a range of operating power, but also to choose or impose flame characteristics which are not encountered, for this field

ou cette gamme, avec un brûleur classique, et notamment avec un brûleur pour lequel la puissance et la vitesse équivalente sont proportionnelles. or this range, with a conventional burner, and in particular with a burner for which the equivalent power and speed are proportional.

Par exemple, on peut imposer une puissance élevée (Pnom sur la figure 1) tout en ayant une flamme longue et lumineuse, résultant d'une vitesse faible d'un des fluides. For example, one can impose a high power (Pnom in FIG. 1) while having a long and luminous flame, resulting from a low speed of one of the fluids.

A faible puissance, au contraire, on cherchera à maintenir une flamme horizontale, et la vitesse de l'un des fluides pourra être ajustée pour maintenir la vitesse équivalente supérieure à un seuil compris entre 25 m/s et 40 m/s. At low power, on the contrary, we will try to maintain a horizontal flame, and the speed of one of the fluids can be adjusted to maintain the equivalent speed above a threshold between 25 m / s and 40 m / s.

Sur toute la gamme de puissance, par exemple entre la puissance nominale et 1/10ème de cette puissance nominale, la vitesse équivalente évoluera donc, entre, par exemple, 35m/s et environ 350 m/s, de préférence entre 35 et 140 m/s. Over the entire power range, for example between the nominal power and 1 / 10th of this nominal power, the equivalent speed will therefore change, between, for example, 35m / s and about 350 m / s, preferably between 35 and 140 m / s.

On peut également, à faible puissance, chercher à maintenir la vitesse équivalente à une valeur encore plus élevée, afin d'assurer un brassage suffisant des gaz, comme expliqué ci-dessus. It is also possible, at low power, to seek to maintain the equivalent speed at an even higher value, in order to ensure sufficient mixing of the gases, as explained above.

Les figures 2 et 3 illustrent le problème du redressement de la flamme dans le plan vertical lorsque la puissance et la vitesse sont fortement réduites par rapport à leurs conditions nominales. Figures 2 and 3 illustrate the problem of the straightening of the flame in the vertical plane when the power and the speed are greatly reduced compared to their nominal conditions.

Le cas de la figure 2 correspond à une puissance du brûleur de 2 MW et à une vitesse équivalente de 60 mis, tandis que la figure 3 correspond au cas d'un brûleur de puissance 10 fois plus faible, égale à 0,2 MW, et de vitesse équivalente égale à 6m/s : la flamme se redresse. The case of FIG. 2 corresponds to a burner power of 2 MW and an equivalent speed of 60 m, while FIG. 3 corresponds to the case of a burner with a power 10 times lower, equal to 0.2 MW, and equivalent speed equal to 6m / s: the flame straightens.

La figure 4 représente le cas d'une flamme de faible puissance (0,2 MW), mais de vitesse équivalente égale à 60 m/s : la flamme est alors maintenue horizontale, et ne se redresse pas dans le plan vertical. FIG. 4 represents the case of a low power flame (0.2 MW), but of equivalent speed equal to 60 m / s: the flame is then kept horizontal, and does not straighten in the vertical plane.

Les figures 2 à 4 représentent des résultats issus d'une modélisation. Figures 2 to 4 represent results from modeling.

La figure 5 résulte du traitement d'images prises par une caméra dans un four. Elle représente l'enveloppe d'une flamme. FIG. 5 results from the processing of images taken by a camera in an oven. It represents the envelope of a flame.

Pour cette figure, la vitesse équivalente est de 20 mis, pour une puissance du brûleur égale à environ 13% de sa puissance nominale. For this figure, the equivalent speed is 20 mis, for a burner power equal to approximately 13% of its nominal power.

Il apparaît que la flamme visualisée sur la figure 5 se redresse selon la direction verticale. Elle est au contraire bien horizontale à puissance nominale, pour une vitesse équivalente entre 75 et 200 m/s. It appears that the flame shown in Figure 5 straightens in the vertical direction. On the contrary, it is quite horizontal at nominal power, for an equivalent speed between 75 and 200 m / s.

Un procédé selon l'invention, et un brûleur fonctionnant selon ce procédé, permettent de maintenir une vitesse équivalente du brûleur supérieure ou égale à 25 m/s ou 30 mis, et permettent donc d'atteindre un fonctionnement à basse ou très basse puissance, par exemple jusqu'à 1/10ème de la puissance nominale, tout en évitant le redressement de la flamme. A process according to the invention, and a burner operating according to this process, make it possible to maintain an equivalent speed of the burner greater than or equal to 25 m / s or 30 put, and therefore make it possible to achieve operation at low or very low power, for example up to 1 / 10th of the nominal power, while avoiding the righting of the flame.

Pour des raisons de commodité pratique, une vitesse équivalente maximum peut être fixée à, par exemple, la vitesse sonique (environ 350 m/s), ou, encore à titre d'exemple, à 140 m/s. For reasons of practical convenience, a maximum equivalent speed can be fixed at, for example, the sonic speed (approximately 350 m / s), or, again by way of example, at 140 m / s.

Selon un mode de réalisation de l'invention, un moyen pour faire varier la vitesse effective indépendamment de la puissance consiste à faire varier la masse volumique d'au moins un des fluides injectés, par exemple par variation de la température de ce fluide. La formule de la vitesse équivalente donnée ci-dessus montre que masse volumique et vitesse effective varient de manière inversement proportionnelle. According to one embodiment of the invention, a means for varying the effective speed independently of the power consists in varying the density of at least one of the fluids injected, for example by varying the temperature of this fluid. The formula for the equivalent speed given above shows that density and effective speed vary inversely proportional.

Un dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé est représenté schématiquement sur la figure 6, sur laquelle les références 3 et 5 désignent respectivement un injecteur d'oxydant et un injecteur de combustible, tandis que des moyens 6 sont disposés sur le trajet d'un de ces fluides (l'oxydant sur la figure 6) pour faire varier sa température. Ces moyens 6 comportent par exemple l'utilisation d'un réchauffeur alimenté par une source d'énergie électrique ou fossile (chauffage de l'oxydant obtenu par contact avec par exemple des produits de combustion d'un combustible gazeux ou liquide spécialement utilisé pour ce but). L'oxydant peut également être chauffé par un échangeur de chaleur qui extrait de l'énergie des produits de combustions du four industriel dans lequel est appliqué la présente invention. L'échange de chaleur peut s'effectuer dans des échangeur tubulaires de type récupérateurs à écoulement co-ou contre-courant entre les produits de combustion chauds et le gaz à chauffer (oxydant et/ou combustible). A device for implementing this method is shown diagrammatically in FIG. 6, in which the references 3 and 5 respectively designate an oxidant injector and a fuel injector, while means 6 are arranged in the path of one of these fluids (the oxidizer in Figure 6) to vary its temperature. These means 6 include for example the use of a heater powered by an electric or fossil energy source (heating of the oxidant obtained by contact with, for example, combustion products of a gaseous or liquid fuel specially used for this goal). The oxidant can also be heated by a heat exchanger which extracts energy from the combustion products of the industrial oven in which the present invention is applied. The heat exchange can be carried out in tubular exchangers of the recuperator type with co-or counter-current flow between the hot combustion products and the gas to be heated (oxidant and / or fuel).

L'échange de chaleur peut également s'effectuer par des régénérateurs où Heat exchange can also be done by regenerators where

les produits de combustion chauds chauffent des éléments métalliques ou céramiques. Après accumulation de chaleur, le cycle de chauffage est inversé et la chaleur stockée est restituée au fluide à chauffer (oxydant et/ou combustible). Les échangeurs régénératifs sont souvent utilisés en associant au moins deux systèmes de façon à assurer un chauffage continu. hot combustion products heat metallic or ceramic elements. After heat accumulation, the heating cycle is reversed and the stored heat is returned to the fluid to be heated (oxidant and / or fuel). Regenerative exchangers are often used by combining at least two systems so as to ensure continuous heating.

Une variation de température d'un des fluides implique une variation de la masse volumique de ce fluide, qui résulte à son tour en une variation de la vitesse effective, sans affecter la puissance du brûleur : par exemple, à débits d'oxydant et de combustible constants, la puissance du brûleur reste constante. A variation in temperature of one of the fluids implies a variation in the density of this fluid, which in turn results in a variation in the effective speed, without affecting the power of the burner: for example, at oxidant and constant fuel, the power of the burner remains constant.

Il est également possible de faire varier la puissance du brûleur par une variation de débit de l'oxydant et/ou du combustible (le plus souvent, on fait varier la puissance en associant une variation de débit de l'oxydant et du combustible), et de compenser ces variations, dans la formule de la vitesse équivalente, par une ou des variation (s) correspondante (s) de la masse volumique de l'oxydant et/ou du combustible : on fait alors varier la puissance tout en maintenant la vitesse équivalente constante. It is also possible to vary the power of the burner by a variation in the flow rate of the oxidant and / or of the fuel (most often, the power is varied by associating a variation in flow rate of the oxidant and of the fuel), and to compensate for these variations, in the equivalent speed formula, with one or more corresponding variation (s) in the density of the oxidant and / or of the fuel: the power is then varied while maintaining the constant equivalent speed.

Enfin, il est possible de combiner ces deux types de variation pour faire varier à la fois la vitesse équivalente et la puissance, mais de manière indépendante l'une de l'autre. Finally, it is possible to combine these two types of variation to vary both the equivalent speed and the power, but independently of each other.

Selon un autre mode de réalisation, on peut faire varier la vitesse effective indépendamment de la puissance par variation du débit global d'un des fluides injectés, par exemple le débit global d'au moins un des oxydants, tout en conservant la même quantité d'oxygène injecté. According to another embodiment, the effective speed can be varied independently of the power by varying the overall flow rate of one of the injected fluids, for example the overall flow rate of at least one of the oxidants, while retaining the same amount of injected oxygen.

Par exemple, il est possible d'utiliser un mélange d'un premier oxydant, caractérisé par une première concentration en oxygène C1 et d'un second oxydant, caractérisé par une seconde concentration en oxygène C2, différente de Cl. Les autres constituants de l'un ou l'autre de ces oxydants peuvent être des gaz inertes (azote, et/ou C02, et/ou vapeur d'eau, et ! ou argon,... etc). Ainsi, le premier oxydant peut être de l'oxygène pur et le second oxydant de l'air. On peut alors faire varier le débit total (oxydant 1 + oxydant 2) tout en maintenant constant le débit massique total d'oxygène, ce For example, it is possible to use a mixture of a first oxidant, characterized by a first oxygen concentration C1 and a second oxidant, characterized by a second oxygen concentration C2, different from Cl. The other constituents of l one or the other of these oxidants can be inert gases (nitrogen, and / or C02, and / or water vapor, and! or argon, ... etc). Thus, the first oxidant can be pure oxygen and the second oxidant from air. We can then vary the total flow (oxidant 1 + oxidant 2) while keeping constant the total mass flow of oxygen, this

qui maintient constante la puissance. Ce débit massique total d'oxygène est donné par la formule suivante : (Débit massique d'oxydant 1) x (concentration en oxygène dans l'oxydant 1) + (Débit massique d'oxydant 2) x (concentration en oxygène dans l'oxydant 2). which keeps the power constant. This total oxygen mass flow is given by the following formula: (Oxidant mass flow 1) x (oxygen concentration in the oxidant 1) + (Oxidant mass flow 2) x (oxygen concentration in the oxidant 2).

Un dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé est représenté schématiquement sur la figure 7, sur laquelle les références 3 et 5 désignent respectivement un injecteur d'oxydant et un injecteur de combustible, tandis que les références 7 et 8 désignent respectivement une source d'un premier fluide oxydant (par exemple : l'oxygène) et d'un deuxième fluide oxydant (par exemple : l'air) auquel ce premier fluide oxydant peut être mélangé pour dilution. Une vanne 9 permet de réguler la proportion de deuxième gaz oxydant accompagnant le premier oxydant dans le mélange oxydant final injecté dans le brûleur. On peut ainsi faire varier le débit total d'oxydant, le débit d'oxygène étant, lui, constant, ce qui permet de maintenir une puissance constante du brûleur. A device for implementing this method is shown diagrammatically in FIG. 7, in which the references 3 and 5 designate respectively an oxidant injector and a fuel injector, while the references 7 and 8 respectively designate a source of a first oxidizing fluid (for example: oxygen) and a second oxidizing fluid (for example: air) to which this first oxidizing fluid can be mixed for dilution. A valve 9 makes it possible to regulate the proportion of second oxidizing gas accompanying the first oxidant in the final oxidizing mixture injected into the burner. It is thus possible to vary the total oxidant flow, the oxygen flow being itself constant, which makes it possible to maintain a constant power of the burner.

Il est également possible de faire varier la puissance du brûleur par une variation de débit de l'oxygène, par exemple par variation en sens inverse du débit des deux oxydants (dont les deux concentrations en oxygène sont différentes), variations qui se compensent dans la formule de la vitesse équivalente : on fait alors varier la puissance tout en maintenant la vitesse équivalente constante. Par exemple, on réduit la quantité d'oxygène injecté, et on accroit la quantité d'air mélangé à l'oxygène. It is also possible to vary the power of the burner by varying the flow rate of the oxygen, for example by varying the flow rate of the two oxidants in opposite directions (the two oxygen concentrations of which are different), which variations compensate for each other. formula of the equivalent speed: the power is then varied while keeping the equivalent speed constant. For example, we reduce the amount of oxygen injected, and we increase the amount of air mixed with oxygen.

Selon un autre aspect de l'invention, on fait varier, de manière indépendante, le débit et la vitesse d'injection d'au moins un fluide du brûleur. According to another aspect of the invention, the flow rate and the speed of injection of at least one fluid from the burner are varied independently.

Dans un brûleur classique, chaque injecteur a une section S qui lie le débit D de fluide injecté par cet injecteur et la vitesse V d'injection de ce même fluide : D=SxV
Dans cette relation classique, les variations de débit et de vitesse sont proportionnelles. In a conventional burner, each injector has a section S which links the flow rate D of fluid injected by this injector and the speed V of injection of this same fluid: D = SxV
In this classic relationship, the variations in flow and speed are proportional.

Selon l'invention, on impose à un fluide donné une variation de S afin de rendre les valeurs de D et V indépendantes l'une de l'autre. According to the invention, a variation of S is imposed on a given fluid in order to make the values of D and V independent of one another.

Pratiquement, la variation de S imposée à un fluide sera par exemple obtenue, soit par variation de la section d'un injecteur unique de ce fluide, soit par variation de la répartition d'un fluide entre au moins deux injecteurs. In practice, the variation of S imposed on a fluid will be obtained, for example, either by variation of the section of a single injector of this fluid, or by variation of the distribution of a fluid between at least two injectors.

Selon l'invention, un opérateur peut donc déterminer une puissance à fournir pour un procédé donné, ou pour une phase donnée d'un procédé, en déduire un débit total d'oxydant et/ou de combustible à injecter, et ensuite, à l'aide d'une variation appropriée de S, décider d'une variation de vitesse équivalente (à l'aide d'une variation appropriée de la vitesse indépendamment de la variation du débit), conformément à ce qui a été indiqué ci-dessus selon la relation (1), afin d'imposer une flamme de caractéristiques données. According to the invention, an operator can therefore determine a power to be supplied for a given process, or for a given phase of a process, deduce therefrom a total flow of oxidant and / or fuel to be injected, and then Using an appropriate variation of S, decide on an equivalent variation in speed (using an appropriate variation in speed regardless of the variation in flow), in accordance with what has been indicated above according to the relation (1), in order to impose a flame of given characteristics.

Il en résulte des possibilités d'adaptation du fonctionnement du brûleur et de la flamme inconnues avec l'art antérieur, et ceci sur une gamme de puissance pouvant être étendue. This results in possibilities for adapting the operation of the burner and of the flame unknown with the prior art, and this over a range of power which can be extended.

La Figure 8 montre un injecteur 12 dont la section de sortie peut être modifiée en faisant déplacer un corps interne 14 selon un axe coaxial avec l'axe de l'injecteur. La section de sortie est diminuée en déplaçant le corps interne vers le haut, de façon à diminuer la section de passage du fluide. Il s'ensuit une accélération du fluide, pour un débit constant. La position du corps interne mobile peut être contrôlée par un système de vis (non représenté ici), ou tout autre système permettant un réglage et un maintien de la position du corps central. Figure 8 shows an injector 12 whose outlet section can be modified by moving an internal body 14 along an axis coaxial with the axis of the injector. The outlet section is reduced by moving the internal body upward, so as to decrease the fluid passage section. It follows an acceleration of the fluid, for a constant flow. The position of the movable internal body can be controlled by a screw system (not shown here), or any other system allowing adjustment and maintenance of the position of the central body.

La figure 9 représente une variante de ce mode de réalisation, dans laquelle l'injecteur 16 présente une partie intérieure conique, le corps interne 18 présentant une surface extérieure elle aussi conique. Le fonctionnement du dispositif est le même que celui de la figure 8. FIG. 9 shows a variant of this embodiment, in which the injector 16 has an internal conical part, the internal body 18 having an external surface which is also conical. The operation of the device is the same as that of FIG. 8.

L'un des deux injecteurs d'un brûleur, de préférence l'injecteur d'oxydant, peut avoir l'une des formes illustrées sur la figure 8 ou 9. One of the two injectors of a burner, preferably the oxidant injector, can have one of the shapes illustrated in FIG. 8 or 9.

Selon un autre exemple de réalisation, illustré schématiquement sur la figure 10, un brûleur selon l'invention peut comporter un injecteur d'oxydant 20 et un injecteur de combustible 21, et des moyens 24 (par exemple un pointeau) pour faire varier la section de sortie et le débit d'au moins un des deux According to another embodiment, illustrated diagrammatically in FIG. 10, a burner according to the invention can comprise an oxidant injector 20 and a fuel injector 21, and means 24 (for example a needle) for varying the section output and flow of at least one of the two

injecteurs, la section étant calculée pour que, à faible puissance, la vitesse équivalente soit supérieure à la vitesse minimum fixée. injectors, the section being calculated so that, at low power, the equivalent speed is greater than the minimum speed fixed.

La variation de la section de sortie de l'un des injecteurs, à l'aide des moyens 24, permet de faire varier la vitesse du fluide correspondant, et ceci même si le débit de ce fluide est maintenu constant. The variation in the outlet section of one of the injectors, using the means 24, makes it possible to vary the speed of the corresponding fluid, and this even if the flow rate of this fluid is kept constant.

Inversement, une variation de puissance (en général liée à une variation des débits) peut s'accompagner d'un maintien, ou d'une variation, dans un sens ou un autre, de la vitesse équivalente. Conversely, a variation in power (generally linked to a variation in flow rates) can be accompanied by a maintenance, or a variation, in one direction or another, of the equivalent speed.

Différents autres types de brûleurs permettent de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. Different other types of burners make it possible to implement a method according to the invention.

En particulier, il est possible d'utiliser deux circuits d'injection d'oxydant, ou deux injecteurs d'oxydant, caractérisés par des sections de surface différentes. In particular, it is possible to use two oxidant injection circuits, or two oxidant injectors, characterized by different surface sections.

La répartition du débit entre les deux circuits d'injection, effectuée par exemple à l'aide d'une vanne, permet ainsi de contrôler la vitesse équivalente du brûleur. The distribution of the flow between the two injection circuits, carried out for example using a valve, thus makes it possible to control the equivalent speed of the burner.

On pourra donc faire varier, notamment à débit constant d'oxydant, la répartition de celui-ci entre un injecteur de faible section, avec une certaine vitesse d'injection, et un injecteur de plus grande section, avec une vitesse d'injection plus faible. It will therefore be possible to vary, in particular at a constant oxidant flow rate, the distribution of the latter between an injector of small cross section, with a certain injection speed, and an injector of larger cross section, with a higher injection speed. low.

Il en résulte une variation de la vitesse équivalente, et ceci même si les débits d'oxydant et de combustible, donc la puissance, sont maintenus constants. This results in a variation of the equivalent speed, and this even if the oxidant and fuel flows, and therefore the power, are kept constant.

Le rapport R entre le débit du circuit grande section et le débit total du fluide à contrôler est alors un paramètre dont les variations accompagnent ou traduisent les variations de la vitesse équivalente, et donc certaines propriétés de la flamme. The ratio R between the flow rate of the large section circuit and the total flow rate of the fluid to be checked is then a parameter whose variations accompany or translate the variations of the equivalent speed, and therefore certain properties of the flame.

Selon un exemple, le rapport R est proche de zéro à la puissance minimale du brûleur. Il peut atteindre ou être proche de 100% pour d'autres puissances de fonctionnement. According to one example, the ratio R is close to zero at the minimum power of the burner. It can reach or be close to 100% for other operating powers.

Le schéma de la Figure 11 montre une configuration avec un injecteur 30 de combustible placé au centre d'un injecteur 32 d'oxydant de The diagram in Figure 11 shows a configuration with a fuel injector 30 placed in the center of a oxidant injector 32

faible section (oxydant primaire), et un injecteur 34 d'oxydant secondaire caractérisé par une plus grande section. small section (primary oxidant), and a secondary oxidant injector 34 characterized by a larger section.

Les injecteurs primaire 32 et secondaire 34 sont reliés à la même alimentation (non représentée sur la figure). La répartition d'un débit global d'oxydant donné est contrôlée par des moyens 36, tels qu'une vanne. The primary 32 and secondary 34 injectors are connected to the same supply (not shown in the figure). The distribution of an overall flow rate of given oxidant is controlled by means 36, such as a valve.

A la puissance nominale, de 80% à 100% de l'oxydant total est injecté par le circuit secondaire 34, de façon à développer une flamme longue et lumineuse. At nominal power, 80% to 100% of the total oxidant is injected through the secondary circuit 34, so as to develop a long and luminous flame.

A puissance réduite, de 80 à 100% de l'oxydant total peut être injecté par le circuit primaire 32, dont la section est calculée de façon à obtenir une vitesse équivalente au minimum égale à, par exemple, 25 m/s ou 30 m/s ou 35 m/s. At reduced power, 80 to 100% of the total oxidant can be injected by the primary circuit 32, the cross section of which is calculated so as to obtain a speed equivalent to the minimum equal to, for example, 25 m / s or 30 m / s or 35 m / s.

Ce calcul de la section de l'injecteur 32 est réalisé en supposant que la totalité du fluide passe par le circuit primaire. Il met en oeuvre les relations connues de la mécanique des fluides, qui lient la section de l'injecteur et la vitesse du fluide. This calculation of the section of the injector 32 is carried out assuming that all of the fluid passes through the primary circuit. It implements the known relationships of fluid mechanics, which link the section of the injector and the speed of the fluid.

Selon un autre mode de réalisation le brûleur comporte deux circuits d'injection d'oxydant, ou deux injecteurs d'oxydant, caractérisés par des sections de surface égale. According to another embodiment, the burner comprises two oxidant injection circuits, or two oxidant injectors, characterized by sections of equal surface.

Là encore, la répartition du débit entre les deux circuits, à l'aide d'une vanne, permet de contrôler la vitesse équivalente du brûleur, mais dans une mesure moindre que dans le cas précédent. Here again, the distribution of the flow rate between the two circuits, using a valve, makes it possible to control the equivalent speed of the burner, but to a lesser extent than in the previous case.

On passera d'un état pour lequel tout l'oxydant est introduit dans un seul des deux injecteurs, avec une vitesse élevée d'injection de l'oxydant dans le brûleur, à un état dans lequel l'oxydant est réparti entre les deux injecteurs, avec une vitesse plus faible d'injection de l'oxydant dans le brûleur. We will go from a state for which all the oxidant is introduced into only one of the two injectors, with a high speed of injection of the oxidant into the burner, to a state in which the oxidant is distributed between the two injectors , with a lower speed of injecting the oxidant into the burner.

Un autre exemple de réalisation est proposé en Figure 12, avec un brûleur équipé d'une lance à double injection. Another embodiment is proposed in Figure 12, with a burner equipped with a double injection lance.

Cette lance comporte un injecteur 40 de combustible et un premier injecteur 42 d'oxydant à faible section, tous deux coaxiaux, ainsi qu'un double injecteur d'oxydant, comportant un second injecteur 44 à faible section et un injecteur à grande section 46. This lance comprises a fuel injector 40 and a first oxidant injector 42 with a small section, both coaxial, as well as a double oxidant injector, comprising a second injector 44 with a small section and a injector with a large section 46.

Le débit d'oxydant est par exemple réparti à l'aide d'une vanne 48 entre l'injecteur 46 de grande section de la lance, et les deux autres injecteurs 42,44. The oxidant flow is for example distributed using a valve 48 between the injector 46 of large section of the lance, and the other two injectors 42, 44.

Entre ces deux derniers, la répartition est assurée, par exemple encore, à l'aide d'une vanne 50. Distribution between the latter two is ensured, for example again, using a valve 50.

Les deux injecteurs 42,44 présentent une section totale plus faible que la section de l'injecteur 46. The two injectors 42, 44 have a smaller total section than the section of the injector 46.

Comme dans l'exemple précédent, à la puissance nominale, 80% à 100% de l'oxydant total est injecté dans l'injecteur 46, de façon à développer une flamme longue et lumineuse. As in the previous example, at nominal power, 80% to 100% of the total oxidant is injected into the injector 46, so as to develop a long and luminous flame.

A puissance réduite, 80 à 100% de l'oxydant total peut être injecté par l'autre circuit 42,44 dont la section est calculée de façon à obtenir une vitesse équivalente supérieure à une valeur minimale, comprise entre par exemple 25 m/s et 35 m/s. At reduced power, 80 to 100% of the total oxidant can be injected by the other circuit 42, 44 whose cross section is calculated so as to obtain an equivalent speed greater than a minimum value, for example between 25 m / s and 35 m / s.

Le calcul de la section est réalisé de la même manière que dans le cas précédent. The calculation of the section is carried out in the same way as in the previous case.

Pour un débit global d'oxydant donné, ce fluide peut donc être réparti différemment entre les différents injecteurs, ce qui permet une variation de sa vitesse d'injection, donc de la vitesse équivalente. For a given overall oxidant flow, this fluid can therefore be distributed differently between the different injectors, which allows a variation in its injection speed, and therefore in the equivalent speed.

Par rapport au mode de réalisation exposé en liaison avec la figure 11, l'utilisation d'une lance à double injection permet, pour les utilisations à faible puissance, de ne pas concentrer la totalité de l'oxydant à proximité du combustible, et permet donc de produire une flamme plus longue, de température maximale plus basse, et moins génératrice d'oxydes d'azotes. Compared to the embodiment described in connection with FIG. 11, the use of a double injection lance makes it possible, for low power uses, not to concentrate all of the oxidant near the fuel, and allows therefore to produce a longer flame, lower maximum temperature, and less generating nitrogen oxides.

Un autre exemple de réalisation est présenté en Figure 13, avec un brûleur caractérisé par trois tubes 50,52, 54 coaxiaux ou juxtaposés. Another embodiment is shown in Figure 13, with a burner characterized by three coaxial or juxtaposed tubes 50, 52, 54.

Un des injecteurs (par exemple l'injecteur 50) est utilisé pour le combustible, les deux autres (52,54), caractérisés l'un par une grande section et l'autre par une faible section, sont utilisés pour l'oxydant. One of the injectors (for example the injector 50) is used for the fuel, the other two (52,54), characterized one by a large section and the other by a small section, are used for the oxidant.

Là encore, la répartition de l'oxydant entre les deux injecteurs correspondants peut être effectuée à l'aide d'une vanne 56. Again, the distribution of the oxidant between the two corresponding injectors can be carried out using a valve 56.

L'intérêt de cette configuration est d'être compacte et simple à installer sur un four industriel. Elle offre en outre des performances adaptées à de nombreux cas. The advantage of this configuration is that it is compact and simple to install on an industrial oven. It also offers performance adapted to many cases.

Un autre exemple de réalisation est présenté en Figure 14, avec un brûleur alimenté par deux oxydants caractérisés par des concentrations différentes en oxygène. Another exemplary embodiment is presented in Figure 14, with a burner supplied with two oxidants characterized by different oxygen concentrations.

Ce brûleur comporte un injecteur 60 de combustible, coaxial avec un premier injecteur 62 d'un premier oxydant, de faible section. This burner comprises a fuel injector 60, coaxial with a first injector 62 of a first oxidant, of small section.

Il comporte également deux autres injecteurs d'oxydants. L'un (64) est de grande section et permet d'injecter un deuxième oxydant. L'autre (66), qui lui est coaxial, est de section plus faible et permet d'injecter une partie du premier oxydant. It also includes two other oxidant injectors. One (64) is of large section and allows a second oxidant to be injected. The other (66), which is coaxial with it, is of smaller section and makes it possible to inject part of the first oxidant.

Une vanne 68 permet de répartir le débit du premier oxydant entre les deux injecteurs 62,66 de faible section. A valve 68 distributes the flow rate of the first oxidant between the two injectors 62, 66 of small section.

L'oxydant moins riche en oxygène est injecté de préférence à travers l'injecteur 64 de grande section, et est utilisé pour toutes les phases où il apporte une vitesse de chauffage et un rendement thermique suffisants. The oxidant less rich in oxygen is preferably injected through the injector 64 of large section, and is used for all the phases where it provides a sufficient heating speed and thermal efficiency.

Ce peut être par exemple lorsque le produit traité dans le four est encore à basse température, ou lorsque la température désirée du produit a été atteinte et n'a plus besoin que d'être maintenue. This can be for example when the product treated in the oven is still at low temperature, or when the desired temperature of the product has been reached and only needs to be maintained.

L'augmentation de la vitesse de chauffage et du rendement thermique sont obtenus en augmentant le rapport (oxydant riche en 02/ oxydant pauvre en 02). The increase in the heating rate and the thermal efficiency are obtained by increasing the ratio (oxidant rich in O 2 / oxidant poor in O 2).

Une variation de ce rapport entraîne également une variation de la vitesse équivalente. A variation in this ratio also causes a variation in the equivalent speed.

En particulier, l'utilisation d'un oxydant de plus faible concentration en oxygène permet d'augmenter le débit massique à travers le brûleur et donc la vitesse équivalente. Il en résulte une amélioration de l'uniformité du mélange des gaz dans le four et une répartition spatiale de température plus uniforme. In particular, the use of an oxidant with a lower oxygen concentration makes it possible to increase the mass flow rate through the burner and therefore the equivalent speed. This results in an improvement in the uniformity of the mixture of gases in the oven and a more uniform spatial distribution of temperature.

L'avantage de cette variante est de diminuer la consommation d'un oxydant riche en oxygène en le remplaçant en partie par un oxydant moins riche en oxygène et généralement moins cher. The advantage of this variant is to reduce the consumption of an oxygen-rich oxidant by replacing it in part with an oxidant less rich in oxygen and generally less expensive.

Tous les principes et modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être appliqués également, ou de manière alternative, au combustible. All the principles and embodiments described above can also be applied, or alternatively, to the fuel.

Cependant, si la vitesse d'injection d'un seul fluide est contrôlée, alors ce sera de préférence l'oxydant, dont le débit massique est presque toujours sensiblement supérieur au débit de combustible, et dont la pondération est donc la plus importante dans la formule (1) ci-dessus. However, if the injection speed of a single fluid is controlled, then it will preferably be the oxidant, whose mass flow rate is almost always substantially greater than the fuel flow rate, and whose weighting is therefore the most important in the formula (1) above.

L'invention peut s'appliquer aux procédés de fusion non continus, ou fonctionnant en batch . The invention can be applied to non-continuous fusion processes, or operating in batch.

Elle s'applique également aux fours fonctionnant en continu, par exemple aux fours de réchauffage continu, notamment de produits sidérurgiques. It also applies to furnaces operating continuously, for example furnaces for continuous reheating, in particular of steel products.

Dans ces fours sidérurgiques, brames, billettes et bloom sont répartis en zones de récupération, de préchauffe, de chauffe et de maintien. In these steel furnaces, slabs, billets and bloom are distributed in recovery, preheating, heating and holding zones.

Dans les fours à longerons réfractaires, les produits sont orientés perpendiculairement à l'axe du four et reposent sur des longerons fixes. Ils avancent grâce à des longerons mobiles qui les soulèvent et les posent sur les longerons fixes suivants. In refractory beam ovens, the products are oriented perpendicular to the axis of the oven and rest on fixed beams. They advance thanks to mobile beams which lift them and place them on the following fixed beams.

Dans les zones de préchauffe et de chauffe, les brûleurs sont généralement situés sur les parois latérales du four, alors qu'en zone de maintien on utilise plutôt des brûleurs en voûte. In the preheating and heating zones, the burners are generally located on the side walls of the oven, whereas in the holding zone, arch burners are used instead.

Les produits d'une même fournée peuvent être de longueurs différentes et des flammes adaptées pour chauffer les produits longs engendrent de mauvais profils de température sur les produits courts, par exemple par une surchauffe des extrémités des produits. The products of the same batch can be of different lengths and flames suitable for heating long products generate poor temperature profiles on short products, for example by overheating of the ends of the products.

Actuellement, les brûleurs connus ne peuvent générer que des flammes qui sont soit rayonnantes, soit convectives. Currently, known burners can only generate flames which are either radiant or convective.

Dans le premier cas, la flamme est dure, d'impulsion élevée. In the first case, the flame is hard, of high pulse.

Dans le second cas, la flamme est molle, d'impulsion faible. In the second case, the flame is soft, of weak pulse.

Dans les deux cas, l'aspect de la flamme est unique. In both cases, the appearance of the flame is unique.

L'invention apporte une solution à ces problèmes en proposant un procédé de fonctionnement d'un brûleur, exposé ci-dessus, notamment en The invention provides a solution to these problems by proposing a method for operating a burner, described above, in particular by

liaison avec les figures 1 à 14, permettant une adaptation de la flamme aux différents cycles du four, ainsi qu'un brûleur adaptable à ces différents cycles. connection with FIGS. 1 to 14, allowing adaptation of the flame to the different cycles of the oven, as well as a burner adaptable to these different cycles.

Les domaines d'application de l'invention peuvent donc être par exemple les suivants : 'Fours de fusion de verre (lors de changement de tirée ou de couleur) et fours d'émaux 'Fours de réchauffage, 'Fours de fusion de métaux ferreux ou non-ferreux, 'Fours de recuits. The fields of application of the invention can therefore be, for example, the following: 'Glass melting furnaces (when the draft or color changes) and enamel furnaces' Heating furnaces,' Ferrous metal melting furnaces or non-ferrous, 'Annealing furnaces.

Claims

1. Combustion method, using a burner, using at least one oxidizing fluid and at least one combustible fluid, in which the power and / or the equivalent speed of the burner are varied independently one of the other.

2. Method according to claim 1, in which the density of at least one of the fluids is varied in order to vary its equivalent speed.

3. Method according to claim 2, in which a variation in density of one of the fluids is obtained by variation in temperature of this fluid.

4. Method according to one of claims 2 or 3, wherein the power of the burner is further varied by a variation in the flow rate of the oxidant and / or of the fuel.

5. Method according to claim 1, in which a variation of the equivalent speed is obtained by variation of the overall flow rate of one of the fluids, while maintaining the same quantity or the same mass flow rate of oxygen and / or of injected fuel.

6. Method according to claim 5, in which a first and a second oxidants are used, having respectively a first and a second oxygen concentration, a variation of the equivalent speed being obtained by variation of the speed or of the flow rate of one and / or the other of the oxidants.

7. The method of claim 6, wherein the total oxygen flow rate is furthermore kept constant.

8. The method of claim 1, wherein the power of the burner is varied by varying the flow rate of the oxidant and / or the fuel, the equivalent speed being kept constant by varying the density of at least one of the fluids. .

9. The method of claim 8, wherein a variation in density of one of the fluids is obtained by temperature variation of this fluid.

10. The method as claimed in claim 1, in which a first and a second oxidant are used, having respectively a first and a second oxygen concentration, in which the power of the burner is varied by varying the flow rate of one of the oxidants, the equivalent speed being kept constant by varying, in the opposite direction, the flow rate of the other oxidant.

11. Method for operating a burner, using at least one oxidizing fluid and at least one combustible fluid, in which the mass flow rate and / or the injection speed are varied, of at least one oxidizing agent or d '' at least one fuel, independently of each other.

12. Method according to one of claims 1 to 11, wherein said variation (s) is carried out in at least one power interval comprised between the nominal power of the burner and a fraction of this nominal power.

13. The method of claim 12, wherein the power range extends from the nominal power of the burner to a fraction of this nominal power.

14. The method of claim 12 or 13, said fraction of nominal power being equal to about 10% of this nominal power.

15. Method according to one of claims 1 to 14, wherein the equivalent speed of the burner remains greater, in said power range, at a minimum value between 25 m / s and 40 m / s.

16. The method of claim 15, wherein the equivalent speed of the burner remains greater than 35 m / s.

17. Method of combustion, using a burner, of at least one oxidizing fluid and of at least one combustible fluid, or method of controlling a flame of a burner, in which the speed is maintained equivalent of the burner at a value greater than 25 m / s.

18. Method according to one of the preceding claims, in which the burner comprises at least one fuel injector (21,30, 40, 50,60) and at least one oxidant injector (20 32,34, 42,44 , 46.52, 54.62, 64.66), the outlet section of at least one of the fuel and oxidant injectors being modified to modify the speed of the corresponding fluid or to vary the equivalent speed of the burner.

19. The method of claim 18, wherein wherein the outlet section of at least one of the fuel and oxidant injectors is modified by displacement of mechanical means (14,18, 24).

20. Method according to one of claims 1 to 19, the burner comprising at least two oxidant injectors (32,34, 42,44, 46,52, 54, 62,64, 66) and / or two injectors of fuel, and in which the distribution of at least one of the oxidant and fuel fluids is varied between the two corresponding injectors.

21. The method of claim 20, wherein the two injectors are of different diameters.

22. The method of claim 20, wherein the two injectors are of identical diameter.

23. Method according to one of claims 1 to 22, in which the combustion uses two different oxidants, of different oxygen concentrations, and injected using at least two injectors (62, 64, 66), and in which the relative quantity injected of these two oxidants is modified.

24. Method according to the preceding claim, in which the oxidant with the lowest oxygen concentration is injected through at least one first injector (64), the oxidant with the highest oxygen concentration is injected through at least one. second injector (62,66), the section of the first injector being larger than the section of the second injector.

25. Method according to one of claims 1 to 24, wherein the injection speed is varied, or the distribution between several injectors (32,34, 42,44, 46,52, 54,62, 64,66 ), an oxidant.

26. Non-continuous melting process using a process according to one of claims 1 to 25.

27. A method of continuous melting or reheating, implementing a method according to one of claims 1 to 25.

28. The method of claim 27, the method being a method of heating steel products.

29. Combustion device comprising at least one oxidant injector (20,32, 34,42, 44,46, 52,54, 62,64, 66) and at least one fuel injector (21,30, 40, 50, 60), and means for varying the

power and / or equivalent speed of the burner independently of each other.

30. Device according to claim 29, comprising means (6) for varying the temperature of at least one of the fluids injected.

31. Device according to claim 29, comprising means (7 - 9) for introducing into the oxidant injector a mixture of a first and a second oxidant.

32. Combustion device, comprising at least one oxidant injector (20,32, 34,42, 44,46, 52,54, 62,64, 66) and at least one fuel injector (21,30, 40 , 50, 60), and means for varying the mass flow rate and / or the injection speed of at least one oxidant or at least one fuel, independently of one another.

33. Combustion device comprising at least one oxidant injector (20,32, 34,42, 44,46, 52,54, 62,64, 66) and at least one fuel injector (21,30, 40, 50, 60), and means for maintaining an equivalent speed of the burner at a value greater than or equal to 25 m / s.

34. Device according to one of claims 29 to 33, comprising means (24) for modifying the outlet section of at least one of the fuel and oxidant injectors.

35. Device according to claim 34, comprising mechanical means for modifying the outlet section of at least one of the fuel and oxidant injectors.

36. Device according to one of claims 29 to 35, comprising at least two oxidant injectors (32,34, 42,44, 46,52, 54,62, 64,66) and / or at least two injectors of fuel, and means (36,48, 49,56, 48)

to vary the distribution of oxidant and / or fuel between the two corresponding injectors.

37. Device according to claim 36, comprising at least two oxidant injectors (32,34, 44,46, 52,54, 64,66) of different sections and / or two fuel injectors of different sections.

38. Device according to claim 37, comprising a fuel injector (30) and a first oxidant injector (32), coaxial, and a second oxidant injector (34) of section greater than the section of the first injector. oxidant (32).

39. Device according to claim 37, comprising a fuel injector (50) and two oxidant injectors (52,54), all three coaxial.

40. Device according to claim 36 comprising two oxidant injectors of identical sections and / or two fuel injectors of identical sections.

41. Device according to one of claims 29 to 37, comprising a fuel injector (40), and a first oxidant injector (42), both coaxial, as well as a double oxidant injector (44,46 ) comprising a second injector (44), with a small section, and a third injector, with a large section (46).

42. Device according to claim 41, comprising first means (48) for distributing the oxidant between the third injector (46), with a large cross section, and all of the other two oxidant injectors (42,46), and second means (40) for distributing between the latter the portion of oxidant directed towards these two other injectors.

43. Device according to one of claims 29 to 41, comprising at least two oxidant injectors (42, 64, 66), means for injecting into the

at least two different oxidants, of different oxygen concentrations, and means for modifying the relative quantity injected of these two oxidants.

44. Melting furnace or reheating or annealing furnace, comprising a burner according to one of claims 29 to 43.

45. Oven according to claim 44, said oven being continuous or discontinuous.