FR2877074A1 - Dispositif de combustion pour ensemble comprenant une turbine a gaz et une chaudiere a recuperation - Google Patents

Abstract

Dispositif de combustion (2) comportant une chambre principale (3) comportant une entrée principale (4) reliée à une sortie de gaz brûlés (5) d'une turbine à gaz (14) et une sortie principale (6) de la chambre (3) reliée à une entrée d'alimentation (7) d'une chaudière à récupération (8), des rampes de brûleurs à gaz d'un premier type de rampes (9) disposées dans la chambre (3).Le dispositif (2) comporte en outre des rampes de brûleurs à gaz d'un second type (10) différent du premier (9), les rampes des premier et second types (9, 10) ayant des alimentations respectives de gaz (11a, 11b) séparées et certaines au moins de ces rampes du second type sont disposées dans une section transversale (12) de passage de fluide de la chambre principale (3) et sont intercalées entre des rampes de brûleurs du premier type (9) de cette même section (12).

Description

DISPOSITIF DE COMBUSTION POUR ENSEMBLE COMPRENANT UNE

TURBINE A GAZ ET UNE CHAUDIERE A RECUPERATION

La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des dispositifs de combustion.

Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de combustion comportant une chambre principale comportant une entrée principale adaptée pour être reliée à une sortie de gaz brûlés d'une turbine à gaz et une sortie principale de la chambre adaptée pour être reliée à une entrée d'alimentation d'une chaudière à récupération, des rampes de brûleurs à gaz d'un premier type de rampes étant disposées dans la chambre.

Un tel dispositif est par exemple décrit dans le document brevet EP1209412 déposé par la demanderesse. Ce document décrit un ensemble de production de chaleur comportant une turbine à gaz, une chaudière, et le dispositif de combustion décrit ci-dessus. Un ensemble de production de chaleur de l'art antérieur fonctionne de manière à alimenter la chaudière en gaz brûlés chauds.

Selon l'intérêt économique et / ou le besoin énergétique requis au niveau de la chaudière, l'ensemble de production de chaleur peut adopter différents modes de fonctionnement.

Dans un mode de fonctionnement, les rampes de brûleurs du dispositif de combustion peuvent fonctionner en utilisant comme comburant les gaz brûlés provenant de la turbine à gaz.

Alternativement, dans un autre mode, lorsque la turbine à gaz est par exemple à l'arrêt ou que ses gaz brûlés sont dérivés, les rampes de brûleurs à gaz du dispositif de combustion peuvent fonctionner avec de l'air et sans gaz brûlés provenant de la turbine à gaz.

Toutefois un tel ensemble produit des quantités de monoxyde de carbones (CO) et d'oxydes d'azote (NO et NO2) variables dans chacun de ses modes de fonctionnement, avec ou sans gaz brûlés provenant de la turbine à gaz.

Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de combustion, un ensemble de production de chaleur comportant ce dispositif de combustion et un procédé de commande de l'ensemble de production de chaleur permettant de réduire les émissions de monoxyde de carbone (CO) et d'oxydes d'azote (NO, NO2) dans l'un au moins des différents modes de fonctionnement de l'ensemble enoncés précédemment.

A cette fin, le dispositif de combustion de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte en outre des rampes de brûleurs à gaz d'un second type différent du premier, les rampes des premier et second des alimentations respectives de gaz que ces rampes puissent être alimentées ou indépendamment l'une de l'autre et au moins de ces rampes du second type sont dans une section transversale de passage de la chambre principale et sont intercalées rampes de brûleurs du premier type également disposées dans cette section de passage transversale.

Il doit être compris que les rampes du premier type sont structurellement identiques entre elles.

De même les rampes du second type sont identiques entre elles et sont différentes des rampes du premier type.

Il est à noter qu'une rampe de brûleurs comporte une conduite d'alimentation en gaz et plusieurs brûleurs reliés à la conduite et espacés entre eux de façon à diffuser le gaz combustible en des endroits séparés pour ainsi créer des flammes de combustion du gaz réparties sur la rampe.

Le terme brûleur à gaz désigne indifféremment les types de brûleurs avec prémélange et les types de brûleurs fonctionnant sans prémélange gaz combustible / comburant (air).

Dans ce document, le terme gaz désigne tout mélange gazeux contenant au moins une part de gaz combustible. Le fait que ce dispositif possède deux types différents de rampes alimentés séparément permet de choisir celui de ces deux types qui est le mieux adapté pour fonctionner à un moment donné et dans une ambiance donnée, c'est à dire avec ou sans gaz brûlés (c'est à dire mélange gazeux issu de la combustion de gaz types ayant séparées pour ensemble certaines disposées fluide de entre des combustible pouvant contenir de l'air) provenant de la turbine En combinaison avec l'avantage précité le fait que les rampes du second type soient situées dans la même section de passage de fluide que les rampes du premier type crée un rétrécissement localisé entre les rampes du premier type, au niveau de la section transversale. Ce rétrécissement au niveau de la section transversale créé par les rampes du second type est particulièrement important car il permet de définir les passages de fluide de part et d'autre de chaque rampe du premier type. Ceci est avantageux car les rampes du premier type ont besoin pour fonctionner de façon optimale que la vitesse des gaz brûlés provenant de la turbine au droit des rampes soit de préférence dans une plage de vitesse de 20 à 35 m/s. Cette vitesse est obtenue de façon classique par des déflecteurs placés entre les rampes. Ces déflecteurs sont ainsi avantageusement remplacés par les rampes du second type.

Grâce à l'invention, il est donc possible de choisir le type de rampes à alimenter. Lorsque seul le premier type de rampes est alimenté en gaz combustible alors les rampes du second type servent simplement de déflecteurs de fluides pour rétrécir la section transversale de passage de fluide autour des rampes de premier type qu'elles entourent.

Ainsi, les rampes du second type sont disposées de façon à ce que les passages formés entre des rampes du second type et des rampes du premier type soient adaptés pour permettre le fonctionnement des rampes du premier type dans des modes de fonctionnement où seules ces rampes du premier type sont alimentées en gaz combustible.

Contrairement au dispositif de l'art antérieur précité, il est possible de choisir le type de rampe à alimenter pour un mode de fonctionnement donné afin par exemple de minimiser les émissions de monoxyde de carbone et d'oxydes d'azote pour chaque mode de fonctionnement.

L'invention est donc avantageuse par rapport aux dispositifs de combustion de l'art antérieur qui ne peuvent pas être optimisés pour réduire les émissions de CO et NO, NO2 dans les deux modes à la fois. En effet, les brûleurs de l'art antérieur qui sont optimisés pour le mode principal avec turbine à gaz produisent un niveau élevé d'oxydes d'azote dans le mode air et les dispositifs de l'art antérieur utilisés pour réduire les émissions d'oxydes d'azote en mode air (dont le brevet précédemment cité est un exemple) augmentent fortement les émissions de CO en mode gaz brûlés. A contrario, l'invention permet donc d'obtenir simultanément de basses émissions en oxydes d'azote et en monoxyde de carbone par rapport aux dispositifs de l'art antérieur.

Ainsi, en mode de fonctionnement avec gaz brûlés, seul le premier type de rampe est alimenté en gaz combustibles car dans ce mode de fonctionnement avec gaz brûlés de turbine, le premier type de rampe est celui qui produit le moins de d'oxydes d'azote par rapport au second type de rampe.

Inversement dans un autre mode de fonctionnement, sans gaz brûlés provenant de la turbine, seul le second type de rampe est préférentiellement alimenté en gaz combustible car dans ce mode de fonctionnement, le second type de rampe est celui qui produit le moins de monoxyde de carbone et le moins d'oxydes d'azote par rapport au premier type de rampe.

On peut par exemple faire en sorte que les rampes du second type disposées dans la section transversale possèdent des surfaces déflectrices disposées entre l'entrée principale de la chambre principale et les rampes du premier type, ces surfaces déflectrices étant orientées de manière à guider un flux de gaz provenant de l'entrée principale et rencontrant ces surfaces déflectrices vers au moins une rampe du premier type disposée dans la section transversale.

Grâce à ces surfaces déflectrices, la perte de charge induite par la présence des rampes du second type dans le dispositif de combustion de l'invention est minimisée tout en permettant de séparer le flux de gaz brûlés provenant de la turbine en des veines fluides. Chaque veine fluide ainsi générée transite dans un passage formé entre les rampes des premier et second types disposées dans la section transversale.

Préférentiellement, les rampes du second type qui sont intercalées entre des rampes de brûleurs du premier type sont chacune placées entre deux rampes du premier type, sensiblement parallèlement et à équidistance de ces dernières. Cette disposition, permet de centrer chaque rampe de brûleurs du premier type par rapport aux rampes de brûleurs du second type l'entourant permettant ainsi de faire en sorte que les veines fluides passant de part et d'autre du brûleur du premier type soient sensiblement similaires entre elles, en largeur de veine, en débit et préférentiellement en composition gazeuse. Cette disposition permet de faciliter le réglage des brûleurs en autorisant un réglage de brûleur sensiblement homogène, et en permettant également une production de chaleur homogène au niveau de la section de passage de fluide.

Avantageusement, on peut faire en sorte que les rampes du premier type et les rampes du second type soient disposées parallèlement entre elles dans la section transversale de passage de fluide de façon à créer, dans cette section transversale, une alternance de rampes du premier type et de rampes du second type. L'alternance rampe de premier type et rampe de second type dans la section permet de maximiser l'intérêt d'avoir deux types de rampes dans une même section transversale et en rendant le plus homogène possible la structure du dispositif le long de la section transversale.

Préférentiellement on peut également faire en sorte que chaque rampe du second type comprenne une paroi définissant une enceinte, cette paroi étant traversée par une conduite d'alimentation en air débouchant dans l'enceinte, une conduite d'alimentation en gaz, et des tubes de prémélange débouchant librement à une première extrémité à l'intérieur de l'enceinte et à une seconde extrémité à l'extérieur de l'enceinte, la conduite d'alimentation en gaz possédant des premières sorties de gaz chacune débouchant en vis à vis d'un tube de prémélange correspondant, de façon à y permettre l'injection de gaz provenant de la conduite d'alimentation.

Le fait que chaque tube de prémélange ait une première extrémité débouchant librement à l'intérieur de l'enceinte, en vis à vis avec une première sortie de gaz de la conduite d'alimentation en gaz permet le passage dans le tube de prémélange de fluides tel que de l'air provenant de la conduite d'alimentation en air et transitant par l'enceinte et de gaz provenant de la conduite d'alimentation en gaz. De ce fait, un mélange air / gaz est réalisé à l'intérieur de chaque tube de prémélange, ce mélange étant conduit vers l'extérieur de l'enceinte pour y être brûlé en passant par la seconde extrémité du tube de prémélange.

Ce mode de réalisation fait que le second type de rampe de brûleur est particulièrement adapté pour un fonctionnement sans gaz brûlés provenant de la turbine (réduction des émissions de NO et CO par rapport au rampes du premier type). En effet dans ce mode de fonctionnement, la source de comburant (air) est majoritairement apportée par une conduite d'alimentation en air débouchante dans l'enceinte de la rampe de gaz du second type, cette conduite d'alimentation en air étant différente de l'entrée principale par laquelle transitent les gaz brûlés de turbine. Ainsi, lorsque la turbine ne délivre plus de gaz brûlés vers l'entrée principale du dispositif, le brûleur du second type peut néanmoins fonctionner grâce à sa propre conduite d'alimentation en air qui fournit les gaz comburants.

On peut également faire en sorte que chaque rampe du second type comprenne en outre des tubes pilotes d'allumage traversant la paroi de l'enceinte et disposés en vis à vis de secondes sorties de gaz de la conduite d'alimentation en gaz, pour acheminer des gaz provenant de cette conduite vers l'extérieur de l'enceinte, et que les tubes pilotes d'allumage aient individuellement une section de passage de fluide plus faible qu'une section de passage de fluide définie dans les tubes de prémélange.

Les tubes pilotes d'allumage ont une faible section permettant le passage d'un faible débit de gaz de la conduite d'alimentation en gaz vers l'extérieur de l'enceinte, ces tubes pilotes d'allumage sont utilisés pour produire des flammes de faible taille en comparaison des flammes produites à l'extrémité des tubes de prémélange dont la section est relativement plus importante.

Dans la pratique, les tubes pilotes d'allumage sont 30 utilisés pour initier les flammes à l'extrémité des tubes de prémélange qui sont situées à l'extérieur de l'enceinte et à l'intérieur de la chambre principale du dispositif de combustion.

On peut également faire en sorte que les tubes pilotes d'allumage et tubes de prémélange soient disposés de façon à ce que chaque tube pilote ait une extrémité disposée à l'extérieur de l'enceinte et au voisinage d'une extrémité d'un tube de prémélange.

Cette disposition des tubes pilotes permet que la flamme produite à l'extrémité extérieure d'un tube pilote puisse être utilisée pour enflammer des gaz sortant d'un tube de prémélange voisin.

On peut également faire en sorte que les tubes pilotes et les tubes de prémélange d'une même rampe soient disposés parallèlement entre eux selon un plan de disposition des tubes de façon à créer dans ce plan une alternance de tube pilote et de tube de prémélange.

Cette disposition permet à la fois d'homogénéiser les positions des tubes pilotes et des tubes de prémélange dans la section transversale de passage de fluide tout en positionnant chaque tube pilote à proximité d'un tube de prémélange pour en faciliter l'allumage et permettre la propagation de cet allumage sur toute la longueur de la rampe.

L'invention concerne également un ensemble de production de chaleur comportant: - le dispositif de combustion de l'invention, une turbine à gaz comportant une sortie de gaz brûlés et reliée à l'entrée principale de la chambre et, une chaudière à récupération comportant une entrée 5 d'alimentation de chaudière reliée à la sortie principale de la chambre principale.

Dans un mode particulier de réalisation de l'ensemble selon l'invention, il peut être prévu que l'ensemble soit doté d'un dispositif d'alimentation en gaz brûlés de chaudière adapté pour collecter des gaz brûlés au niveau d'une cheminée de la chaudière et pour injecter ces gaz brûlés en amont de la section transversale de passage de fluide de la chambre principale.

Ce dispositif d'alimentation en gaz brûlés de chaudière permet de faire varier les apports en gaz brûlés, ces gaz pouvant provenir de la turbine à gaz et / ou de la cheminée de la chaudière.

L'invention concerne également un procédé de commande de l'ensemble de production de chaleur de l'invention comprenant des phases de fonctionnement en mode gaz brûlés et/ou en mode air: - en phase de fonctionnement en mode gaz brûlés, on commande la mise en route de la turbine à gaz qui émet des gaz brûlés vers le dispositif de combustion et on commande l'allumage de rampes de brûleurs d'un premier type produisant une plus faible proportion d'oxydes d'azote lorsque utilisées en présence de gaz brûlés provenant de la turbine et contenant de l'air, que lorsque utilisées en présence d'air et sans de tels gaz brûlés; - en phase de fonctionnement en mode air, on commande l'arrêt de l'émission de gaz brûlés de la turbine vers le dispositif de combustion et on commande l'alimentation en air de rampes de brûleurs d'un second type différent du premier, les rampes de brûleurs du second type produisant une plus faible proportion d'oxydes d'azote et de monoxyde de carbone lorsque utilisées en présence d'air exclusivement que lorsque utilisées en présence de gaz brûlés provenant de la turbine à gaz.

Grâce à un tel procédé, il est possible d'adapter le type de brûleur utilisé en fonction du mode de fonctionnement choisi (avec ou sans gaz brûlés) de telle manière que dans les deux cas, les quantités de monoxyde de carbone et d'oxydes d'azote soient réduites 20 au maximum.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un ensemble selon l'invention comportant le dispositif de combustion de l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale du dispositif de combustion de l'invention; - la figure 3 représente une coupe longitudinale 5 d'une rampe de brûleurs du second type.

Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif de combustion 2 et un ensemble 1 comprenant ce dispositif.

Le dispositif de combustion 2 est disposé entre la turbine à gaz 14 et la chaudière à récupération 8.

La sortie de gaz brûlés 5 de la turbine 14 est reliée à l'entrée par un ensemble de dérivation 36 doté d'un 15 clapet commandé.

Cet ensemble de dérivation 36 permet soit d'orienter les gaz brûlés vers le dispositif 1, soit d'orienter tout ou partie de ces gaz vers une évacuation 37.

Le dispositif 2 comprend une enceinte 22 dans laquelle est formée une sortie principale d'enceinte 6 qui est reliée à une entrée d'alimentation 7 de la chaudière 8 pour alimenter cette dernière en gaz brûlés chauds provenant de la turbine à gaz 14 et/ou des rampes de brûleurs 9, 10 du dispositif 2.

Les gaz brûlés peuvent être évacués par une cheminée 16 de la chaudière 8 ou être recirculés en partie à l'aide d'un dispositif d'alimentation en gaz brûlés de chaudière 35.

Ce dispositif d'alimentation en gaz brûlés de chaudière 35 possède un tube de recyclage 38 dans lequel est monté un ventilateur 39 adapté pour générer un flux de gaz dans le tube 38 lorsque alimenté.

Une extrémité du tube de recyclage 38 est reliée à la cheminée 16 et l'autre extrémité du tube est reliée à l'entrée principale 4 et en aval par rapport à l'ensemble de dérivation 36.

Une arrivée d'air secondaire 43 est disposée de façon à 10 alimenter le ventilateur 39 par son tube de recyclage et en aval du ventilateur 39.

Des vannes de contrôles 40, 41, 42 sont respectivement disposées: sur l'arrivée d'air secondaire 43 pour contrôler le volume d'air passant par l'arrivée d'air secondaire et transitant par le ventilateur 39 vers la chambre principale 3; - sur le tube de recyclage 38, entre le ventilateur 39 et la chaudière de façon à contrôler le volume 20 de gaz brûlé recirculé vers la chambre principale 3; sur le tube de recyclage 38, entre le ventilateur 39 et la chambre principale 3 de façon à éviter tout risque de passage de gaz brûlés de turbine (à haute température) quand ce ventilateur 39 est à l'arrêt.

Une unité de contrôle 17 est adaptée pour collecter des informations provenant de capteurs du système et contrôler les différents éléments du système selon le procédé de l'invention.

Pour cela l'unité de commande 17 est reliée au ventilateur, aux clapets, à la turbine, à des vannes de commande des rampes (commandant respectivement les débits de gaz et d'air des rampes du second type et de gaz des rampes du premier type) Les rampes des premier et second types 9 et 10 sont disposées dans la section transversale 12 de la chambre 3 et sont des rampes linéaires disposées parallèlement entre elles et à équidistance les unes des autres.

Une vanne de gaz est disposée pour contrôler le débit 15 de gaz circulant dans l'ensemble des rampes du premier type.

Une vanne de gaz est disposée pour contrôler le débit de gaz délivré à l'ensemble des rampes de second type. L'air primaire de pré mélange, nécessaire au fonctionnement des rampes de second type provient d'un ventilateur d'air primaire 45, l'aspiration se faisant dans l'air ambiant à travers une conduite d'aspiration 46, le débit étant contrôlé par une vanne d'air 47 et les entrées dans les enceintes 22 des rampes du second type se faisant par les orifices 21. En résumé, une entrée du ventilateur d'air primaire 45 est reliée à une conduite d'aspiration 46 et une sortie du ventilateur d'air primaire 45 est reliée à l'une au moins et préférentiellement à l'ensemble des conduites d'alimentation en air 21 des rampes du second type.

Il est à noter que chaque rampe du premier type 9 est constituée d'une conduite de gaz combustible perforée et dotée d'au moins un brûleur disposé en face de chaque perforation.

Le dispositif représenté en détail sur la figure 2 comporte une paroi principale 44 définissant la chambre principale 3 dans laquelle sont placées les rampes des premier et second types 9, 10.

Ces rampes de premier et second type 9, 10 sont placées en alternance et à équidistance les unes des autres dans un plan perpendiculaire 12 à l'axe principal d'écoulement 19 des gaz dans la chambre principale 3, cet axe partant de l'entrée principale 4 de la chambre vers sa sortie principale 6.

Les rampes du premier type 9 comportent chacune une conduite de gaz combustible linéaire et des brûleurs répartis sur cette conduite pour produire des flammes orientées vers la chaudière 8.

Comme le montre en particulier la figure 3, chaque rampe du second type 10 comprend une paroi 20 définissant une enceinte 22. Cette paroi 20 est traversée par une conduite d'alimentation en air 21 débouchant dans l'enceinte 22 de manière à y injecter de l'air de façon répartie.

Une conduite d'alimentation en gaz 23 linéaire et 30 parallèle à la conduite d'alimentation en air 21 traverse également la paroi 20 de l'enceinte 22 et s'étend sur toute sa longueur.

Des tubes de prémélange 24 traversent également la paroi 20 et débouchent librement à une première extrémité 25 à l'intérieur de l'enceinte 22 et à une seconde extrémité 26 à l'extérieur 30 de l'enceinte 22. La conduite d'alimentation en gaz 23 possède des premières sorties de gaz 27 et des secondes sorties de gaz 29 disposées en alternance le long de la conduite et à équidistance les unes des autres.

Chaque première sortie 27 débouche face à un tube de prémélange, en vis à vis de la première extrémité 25 du tube de prémélange 24 correspondant et à distance de cette première extrémité 25, de façon à y permettre l'injection de fluides (air) provenant de la conduite d'alimentation 21.

Le mélange, formé d'air provenant de l'enceinte 22 et de gaz provenant de la conduite de gaz 23, transite dans chaque tube de prémélange 24, vers l'extérieur de l'enceinte 30 où ce mélange de gaz et d'air est brûlé sous la forme d'une flamme 32 à une seconde extrémité 26 du tube de prémélange, face à l'entrée de la chaudière 8.

Des tubes pilotes d'allumage 28 traversant la paroi 20 de l'enceinte 22 sont disposés en vis à vis des secondes sorties de gaz 29 de la conduite d'alimentation en gaz 23, pour acheminer du gaz provenant de cette conduite 23 vers l'extérieur de l'enceinte 22. Ces tubes pilotes d'allumage 28 ont individuellement une section de passage de fluide plus faible qu'une section de passage de fluide définie dans les tubes de prémélange 24 de façon à former des flammes de faible taille 31 devant chaque tube pilote 28.

Les tubes pilotes 28 et les tubes de prémélange 24 de chaque rampe 10 sont disposés parallèlement entre eux selon un plan de disposition des tubes de façon à créer dans ce plan une alternance de tubes pilotes 28 et de tubes de prémélange 24. Ainsi un tube pilote est généralement disposé entre deux tubes de prémélange ou inversement.

Le dispositif de combustion 2 comporte au moins un allumeur 33 (fonctionnant au gaz naturel, à l'électricité et/ou au GPL) positionné pour produire entre la section transversale de passage de fluide 12 de la chambre principale 3 et la sortie principale 6 de la chambre principale une source d'allumage telle qu'une flamme ou une étincelle.

Le dispositif 2 comporte également au moins un contrôleur de flamme 34 adapté pour détecter la présence et/ou l'absence de flamme entre la section transversale de passage de fluide 12 de la chambre et la sortie principale de la chambre principale 6.

Grâce à ses deux types de rampes exclusivement adaptés pour fonctionner selon le type soit en mode air, soit en mode gaz brûlés de turbine, l'invention permet de réduire les émissions d'oxydes d'azote (NO et NO2) et de monoxyde de carbone dans chacun de ces deux modes.

Etant donné que la chaudière à récupération doit toujours fonctionner avec des valeurs de températures inférieures à 1100 C, les seconds types de rampe sont adaptés pour fonctionner en excès d'air élevé, cet air étant au moins apporté par la conduite d'alimentation en air 21 reliée à la conduite d'aspiration d'air primaire 46 et éventuellement par l'arrivée d'air secondaire 43. Une telle rampe 10 peut être allumée en continu ou de façon discontinue grâce à l'allumeur 33 couplé aux tubes pilotes d'allumage.

Grâce à ses différentes entrées d'air, de gaz et à son dispositif d'alimentation en gaz brûlés recyclés de chaudière 35, il est possible de contrôler la température à l'entrée de la chaudière de récupération et d'optimiser le fonctionnement de cette chaudière en terme énergétique et en terme d'émissions polluantes.

Ainsi, les tubes de prémélange de l'invention peuvent permettre en fonction des débits de gaz et d'air au niveau des rampes du second type 10, de réaliser des mélanges en excès d'air compris entre 20 et 100%. Ce mélange remplace avantageusement les brûleurs fonctionnant en gaz pur et permet de réaliser une flamme de prémélange 32 à basse température au lieu d'une flamme de diffusion à haute température à la sortie de chaque tube de prémélange.

Cette rampe de second type peut avoir une longueur quelconque suivant le nombre de tubes de prémélange et leurs écartements.

Le diamètre des tubes de prémélange est choisi en fonction de la puissance désirée, la seule condition étant que la longueur de chaque tube de prémélange soit suffisante pour que le mélange air / gaz soit réalisé à la sortie du tube, avant de pénétrer dans la chambre principale 3.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de combustion (2) comportant une chambre principale (3) comportant une entrée principale (4) de chambre principale adaptée pour être reliée à une sortie de gaz brûlés (5) d'une turbine à gaz (14) et une sortie principale (6) de la chambre (3) adaptée pour être reliée à une entrée d'alimentation (7) d'une chaudière à récupération (8), des rampes de brûleurs à gaz d'un premier type de rampes (9) étant disposées dans la chambre (3), caractérisé en ce que le dispositif (2) comporte en outre des rampes de brûleurs à gaz d'un second type (10) différent du premier (9), les rampes des premier et second types (9, 10) ayant des alimentations respectives de gaz (11a, llb) séparées pour que ces rampes puissent être alimentées ensemble ou indépendamment l'une de l'autre et certaines au moins de ces rampes du second type sont disposées dans une section transversale (12) de passage de fluide de la chambre principale (3) et sont intercalées entre des rampes de brûleurs du premier type (9) également disposées dans cette section de passage transversale (12).

2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en que les rampes des premier et second types (9, 10) disposées dans la section transversale (12) sont des rampes linéaires disposées parallèlement entre elles.

3. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les rampes du second type (10) disposées dans la section transversale (12) possèdent des surfaces déflectrices (18) disposées entre l'entrée principale (4) de la chambre principale (3) et les rampes du premier type (9), ces surfaces déflectrices (18) étant orientées de manière à guider un flux de gaz (19) provenant de l'entrée principale et rencontrant ces surfaces déflectrices (18) vers au moins une rampe du premier type (9) disposée dans la section transversale (12).

4. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rampes du second type (10) intercalées entre des rampes de brûleurs du premier type (9) sont chacune placées entre deux rampes du premier type (9), sensiblement parallèlement et à équidistance de ces dernières.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les rampes du premier type (9) et les rampes du second type (10) sont disposées parallèlement entre elles dans la section transversale de passage de fluide (12) de façon à créer, dans cette section transversale, une alternance de rampes du premier type (9) et de rampes du second type (10).

6. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque rampe du second type (10) comprend une paroi (20) définissant une enceinte (22), cette paroi (20) étant traversée par une conduite d'alimentation en air (21) débouchant dans l'enceinte (22), une conduite d'alimentation en gaz (23), et des tubes de prémélange (24) débouchant librement à une première extrémité (25) à l'intérieur de l'enceinte (22) et à une seconde extrémité (26) à l'extérieur de l'enceinte (22), la conduite d'alimentation en gaz (23) possédant des premières sorties de gaz (27) chacune débouchant en vis à vis d'un tube de prémélange (24) correspondant, de façon à y permettre l'injection de gaz provenant de la conduite d'alimentation (23).

7. Dispositif de combustion (2) selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque rampe du second type (10) comprend en outre des tubes pilotes d'allumage (28) traversant la paroi (20) de l'enceinte (22) et disposés en vis à vis de secondes sorties de gaz (29) de la conduite d'alimentation en gaz (23), pour acheminer des gaz provenant de cette conduite (23) vers l'extérieur de l'enceinte (22), et les tubes pilotes d'allumage (28) ont individuellement une section de passage de fluide plus faible qu'une section de passage de fluide définie dans les tubes de prémélange (24).

8. Dispositif de combustion (2) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les tubes pilotes d'allumage (28) et tubes de prémélange (24) sont disposés de façon à ce que chaque tube pilote (28) ait une extrémité disposée à l'extérieur de l'enceinte (30) et au voisinage d'une extrémité (26) d'un tube de prémélange (24).

9. Dispositif de combustion (2) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les tubes pilotes (28) et les tubes de prémélange (24) d'une même rampe (10) sont disposés parallèlement entre eux selon un plan de disposition des tubes de façon à créer dans ce plan une alternance de tube pilote (28) et de tube de prémélange (24).

10. Ensemble de production de chaleur (1) comportant: 15 le dispositif de combustion (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, une turbine à gaz (14) comportant une sortie de gaz brûlés (5) et reliée à l'entrée principale (4) de la chambre (3) et, une chaudière à récupération (8) comportant une entrée d'alimentation de chaudière (7) reliée à la sortie principale (6) de la chambre principale (3).

11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'alimentation en gaz brûlés de chaudière (35) adapté pour collecter des gaz brûlés au niveau d'une cheminée de la chaudière (8) et pour injecter ces gaz brûlés en amont de la section transversal de passage de fluide (12) de la chambre principale (3).

12. Procédé de commande d'un ensemble de production de chaleur (1) comportant une turbine à gaz (14) et une chaudière à récupération (7), la turbine et la chaudière étant reliées entre elles par un dispositif de combustion (2) comportant une chambre principale (3) dans laquelle sont placées des rampes de brûleurs à gaz (9, 10), ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des phases de fonctionnement en mode gaz brûlés et/ou en mode air: - en phase de fonctionnement en mode gaz brûlés on commande la mise en route de la turbine à gaz (14) qui émet des gaz brûlés vers le dispositif de combustion (2) et on commande l'allumage de rampes de brûleurs d'un premier type (9) produisant une plus faible proportion d'oxydes d'azote lorsque utilisées en présence de gaz brûlés provenant de la turbine (14) et contenant de l'air, que lorsque utilisées en présence d'air et sans de tels gaz brûlés; - en phase de fonctionnement en mode air, on commande l'arrêt de l'émission de gaz brûlés de la turbine (14) vers le dispositif de combustion (3) et on commande l'alimentation en air de rampes de brûleurs d'un second type (10) différent du premier, les rampes de brûleurs du second type (10) produisant une plus faible proportion d'oxydes d'azote lorsque utilisées en présence d'air exclusivement que lorsque utilisées en présence de gaz brûlés provenant de la turbine à gaz (14).