FR2879283A1 - Procede de combustion avec alimentation cyclique du comburant - Google Patents

Abstract

Un procédé de combustion pour four industriel comprend une disposition de deux ensembles brûleurs (G, D) sensiblement parallèles et symétriques. Chaque ensemble brûleur comprend un injecteur de combustible (10G, 10D) et trois injecteurs de comburant (1G, 2G, 3G, 1D, 2D, 3D) disposés à des distances croissantes de l'injecteur de combustible. Un système d'alimentation en comburant répartit cycliquement un débit déterminé de comburant entre certains au moins des deuxièmes et troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs (2G, 3G, 2D, 3D). La quantité de monoxyde d'azote produite lors de la combustion est alors réduite, tout en assurant une bonne répartition de la puissance de chauffe dans le four.

Description

La présente invention concerne un procédé de combustion pour four

industriel. Elle

concerne aussi un four adapté pour mettre en oeuvre un tel procédé.

La répartition de la puissance de chauffe sur une surface de four donnée, la réduction de la quantité d'oxydes d'azote produite et la stabilité de la ou des flamme(s) de combustion générée(s) dans le four figurent parmi les principaux enjeux de la technologie des fours à combustion.

En effet, le rendement énergétique et la rentabilité d'un four industriel à combustion sont supérieurs pour des fours de grande capacité. C'est pourquoi la surface destinée à être chauffée peut être grande. C'est en général la surface supérieure d'une charge de matières premières ou de matière fondue contenue dans une cuve. Il est alors difficile de répartir la puissance de chauffe délivrée par la (les) flamme(s) de combustion d'une façon sensiblement uniforme sur toute cette surface, de façon à éviter la formation de zones plus froides qui seraient néfastes vis-à-vis de la matière fondue ou du procédé ultérieur de traitement de celle-ci. Pour cela, il est connu de disposer plusieurs brûleurs dans un four, à des emplacements déterminés au dessus de la cuve. On peut notamment disposer deux brûleurs parallèlement l'un à l'autre, avec des flammes respectives horizontales et dirigées dans un même sens. Une autre possibilité est de disposer des brûleurs en vis-à-vis par paires, avec des flammes respectives dirigées l'une vers l'autre à l'intérieur de chaque paire.

Par ailleurs, la quantité d'oxydes d'azote (NOX) produite dans une flamme de combustion dépend des concentrations locales d'oxygène et d'azote, notées [02] et [N2]. En particulier, une évaluation de la quantité de monoxyde d'azote produit thermiquement (noté [NO]m) est donnée par la formule suivante: d[NO)t,, k [0211/2 EN, ] (1) dt exp(RE T) dans laquelle k est une constante numérique, exp désigne la fonction exponentielle, Ea est une énergie d'activation positive, R désigne la constante des gaz parfaits et T est la température locale.

Afin de réduire la quantité de monoxyde d'azote d'origine thermique, il est connu d'utiliser un comburant sensiblement dépourvu d'azote. Ainsi, un comburant enrichi en oxygène est utilisé à la place de l'air. Néanmoins, la réduction d'oxydes d'azote qui en résulte est insuffisante par rapport aux réglementations en vigueur.

Pour réduire encore plus la quantité d'oxydes d'azote produite, il est aussi connu, notamment d'après US 5,522,721 et EP 0 524 880. de faire varier cycliquement le débit de - 2 comburant et/ou le débit de combustible qui alimentent la flamme. Le rapport entre les concentrations locales instantanées d'oxygène et de combustible dans la flamme est alors différent de la stoechiométrie de la réaction de combustion. La température locale est par conséquent moins élevée, et, d'après la relation (1), une réduction supplémentaire de la quantité de monoxyde d'azote produit thermiquement en résulte. Mais les paramètres de variation des débits, tels que l'amplitude, la fréquence et la phase des variations de chaque débit, sont difficiles à ajuster pour obtenir un rendement de chauffe satisfaisant et un faible dégagement de monoxyde de carbone (CO). En effet, le monoxyde de carbone est toxique et polluant, et provient d'une combustion incomplète lorsque la concentration locale ici instantanée d'oxygène dans le mélange est trop faible par rapport à la concentration locale instantanée de combustible.

Une autre façon d'obtenir une réduction supplémentaire de la quantité d'oxydes d'azote produite consiste à injecter une partie principale du comburant et le combustible à deux endroits du four séparés l'un de l'autre par une distance relativement importante. Une combustion réalisée dans ces conditions est dite étagée (voir par exemple EP 0 748 981). Une faible partie du comburant est en outre injectée à proximité de la sortie du combustible pour stabiliser le régime de combustion. La partie principale du comburant et le combustible se mélangent alors progressivement dans un volume étalé où les jets se recouvrent. De cette façon, un effet d'écart est encore obtenu, entre le rapport des concentrations locales de combustible et de comburant d'une part, et la stoechiométrie de la réaction de combustion d'autre part. De plus, cet effet d'écart stoechiométrique est superposé à un effet de dilution. La température locale, et par conséquent la quantité de monoxyde d'azote, sont donc ainsi aussi réduites. Mais, dans cette configuration de combustion étagée, la position de la flamme selon la direction verticale est particulièrement instable. L'efficacité de chauffage de la matière enfournée est alors réduite et des réfractaires de voûte peuvent être endommagés.

Un but de la présente invention consiste donc à proposer un procédé de combustion qui ne présente pas les inconvénients cités ci- dessus, ou pour lequel ces inconvénients sont réduits.

Ainsi, l'invention propose un procédé de combustion pour four industriel suivant lequel deux ensembles brûleurs sont disposés sensiblement horizontalement, parallèlement l'un à l'autre et symétriquement par rapport à un plan médian passant entre les deux ensembles. Chaque ensemble brûleur comprend: - un injecteur de combustible; - des premier, deuxième et troisième injecteurs de comburant respectivement disposés à des distances croissantes de l'injecteur de combustible.

Un système d'alimentation en comburant répartit cycliquement un débit déterminé de comburant entre certains au moins des deuxièmes et troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs.

Etant donné que les ensembles brûleurs sont sensiblement horizontaux, la flamme produite dans le four est elle-même contenue dans un plan horizontal. De cette façon, la chaleur produite par la flamme est transférée de façon efficace à la charge du four, sans chauffer excessivement une structure de voûte disposée au-dessus du four à un endroit particulier de celle-ci. Une usure prématurée de la structure de voûte est ainsi évitée.

Le comburant est donc introduit dans le four en trois points pour chacun des deux ensembles brûleurs. Le premier point d'introduction du comburant est constitué par le premier injecteur, qui est le plus proche de l'injecteur de combustible correspondant. II permet d'engendrer une première combustion incomplète du combustible, qui est ensuite achevée par le comburant introduit par les deuxièmes et troisièmes injecteurs. Le premier injecteur permet aussi généralement de stabiliser le régime de combustion à sa sortie. Pour chaque ensemble brûleur, le troisième point d'introduction du comburant est le plus éloigné de l'injecteur de combustible, et le deuxième injecteur de comburant est situé à une distance de l'injecteur de combustible intermédiaire entre les distances des premier et troisième injecteurs.

Le comburant a préférentiellement une teneur d'oxygène supérieure à 30 % en volume, et même supérieure à 70 % en volume.

Le débit total de comburant introduit dans le four est réparti entre les premiers, deuxièmes et troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs. Une partie déterminée de ce débit total est injectée par les deuxièmes et troisièmes injecteurs de comburant, avec une répartition entre certains au moins de ceux-ci qui est variable de façon cyclique. La partie déterminée du débit total de comburant qui est injectée par les deux deuxièmes et par les deux troisièmes injecteurs de comburant est sensiblement constante. Elle peut éventuellement varier, mais beaucoup plus lentement que ceux des débits individuels des deuxièmes et/ou troisièmes injecteurs de comburant qui sont variables. Ainsi, une fraction déterminée du comburant est injectée dans le four par certains des deuxièmes et/ou troisièmes injecteurs à un instant donné, puis est injectée par les autres des deuxièmes et/ou troisièmes injecteurs à un instant ultérieur. L'injection de comburant obtenue par un dispositif selon l'invention est donc alternée entre certains desdits deuxièmes et/ou troisièmes injecteurs.

La répartition cyclique du débit de comburant entre certains des deuxièmes et troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs est préférentiellement effectuée selon une fréquence inférieure à 1 hertz. La période d'oscillation de la flamme dans le four est alors supérieure à 1 seconde. Les inventeurs ont observé que de telles conditions procurent une combustion particulièrement stable.

Dans la combustion étagée qui est obtenue, le combustible et le comburant qui sont introduits dans le four sont dilués grâce à une recirculation des gaz d'échappement dans la zone de combustion. Pour cela, une partie principale du comburant est introduite dans le four à grande distance des endroits d'introduction du combustible. En retardant ainsi le mélange entre le combustible et le comburant, le comburant est fortement dilué avec des gaz ambiants présents dans le four avant d'entrer dans la zone principale de combustion. Cependant, pour stabiliser la flamme, il est nécessaire d'introduire aussi du comburant dans le four à proximité de chaque endroit d'introduction du combustible. La partie de comburant qui est introduite à proximité du combustible est appelée écoulement primaire, et celle qui est introduite à distance du combustible est appelée écoulement secondaire.

Avantageusement, le système d'alimentation en comburant alimente les premiers injecteurs respectivement de chaque ensemble brûleur avec des débits primaires respectifs de comburant sensiblement égaux à chaque instant.

Chaque ensemble brûleur génère une flamme dans le four, mais, lorsque les deux ensembles brûleurs ne sont pas trop éloignés l'un de l'autre, leurs flammes respectives sont réunies et forment un volume de combustion unique. Une telle flamme unique est obtenue, notamment, lorsque la distance entre les injecteurs de combustible respectifs des deux ensembles brûleurs est inférieure à 30 fois le diamètre de chaque injecteur de combustible. Dans la suite, on désignera globalement par flamme le volume total dans lequel se produit la combustion, étant entendu que ce volume peut être divisé en deux parties pour une distance importante de séparation entre les deux ensembles brûleurs.

Les variations cycliques de répartition du débit de comburant entre certains au moins des deuxièmes et troisièmes injecteurs provoquent un déplacement horizontal de la flamme dans le four. En fonction de la distance de séparation entre les deux ensembles brûleurs et de la forme des courbes de variations des débits de comburant des deuxièmes et troisièmes injecteurs, le déplacement de la flamme consiste en un battement de celle-ci entre deux positions ou en une oscillation de la flamme entre deux configurations. De manière générale, les variations cycliques de la répartition des gaz clans le four améliorent la stabilité de la flamme, notamment selon la direction verticale, en déplaçant la flamme de façon alternée selon une direction sensiblement horizontale.

Enfin, le déplacement de la flamme contribue à améliorer encore plus la répartition de la puissance de chauffe dans tout le volume du four: un transfert de chaleur à la charge du four est obtenu, qui est plus uniforme grâce à un effet de moyenne dans le temps des apports thermiques ayant lieu à chaque point du four.

L'invention propose aussi un four adapté pour mettre en oeuvre un procédé tel que décrit précédemment.

D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après de deux exemples de mise en oeuvre non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 illustre la configuration d'un four adapté pour mettre en oeuvre l'invention; - la figure 2a est un diagramme de variation ides débits de comburant des premiers, deuxièmes et troisièmes injecteurs d'un four selon la figure 1, conformément à un premier mode de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2b illustre deux configurations de la flamme obtenues à des instants différents pour les variations de débits représentées à la figure 2a; - les figures 3a et 3b correspondent respectivement aux figures 2a et 2b pour un second mode de mise en oeuvre de l'invention; et - la figure 4 illustre différentes configurations de flamme correspondant à des perfectionnements du deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention.

Pour raison de clarté des figures, les dimensions des dispositifs représentés ne sont pas en proportion avec des dimensions réelles. En particulier, des dimensions mesurées sur ces figures qui sont associées à des directions réelles distinctes ne sont pas transposées selon le même rapport d'échelle.

La figure 1 représente une paroi verticale 101 d'un four 100, par exemple d'un four de fusion de matières premières. Le four 100 peut être à fonctionnement discontinu, avec des étapes distinctes de chargement, de chauffage et de déchargement du four, ou à fonctionnement continu, avec des flux permanents de chargement de matières premières et de sortie de matière fondue. F désigne la trace de la surface libre de matière enfournée sur la paroi 101 du four.

Les injecteurs de combustible et de comburant sont disposés sur la paroi 101, avec des directions respectives de sortie de fluides sensiblement horizontales. Ils sont alignés sur une ligne horizontale située à une hauteur h au dessus de la trace F. h est préférentiellement comprise entre 250 mm (millimètres) et 550 mm.

La paroi 101 est divisée par un plan vertical médian P en deux parties, respectivement gauche, notée G, et droite, notée D. Des injecteurs sont situés symétriquement sur les deux parties de paroi, de la façon suivante: - deux injecteurs de combustible, référencés 10G et 10D, sont disposés respectivement sur les parties de paroi G et D, à une même distance d10 du plan médian P, mesurée horizontalement; - trois injecteurs de comburant, référencés 1G, 2G et 3G, sont alignés dans la partie de paroi G, respectivement à des distances d1, d2 et d3 du plan médian P. Les distances des injecteurs de la partie de paroi G au plan médian P satisfont par exemple la relation suivante: d, < d10 < d2 < d3. Les injecteurs 10G, 1e 2G et 3G sont généralement situés sur une même ligne horizontale; et - trois injecteurs de comburant 10, 20 et 30, respectivement identiques aux injecteurs 1G, 2G et 3G et disposés symétriquement à ces derniers sur la partie de paroi D. Les injecteurs 10G, 1G, 2G et 3G forment un premier ensemble brûleur, associé à la partie gauche de la paroi 101. Par simplification, cet ensemble brûleur est désigné par G dans la suite. De même, les injecteurs 100, 10, 20 et:30 forment un second ensemble brûleur, désigné par D et associé à la partie droite de la paroi 101.

Le combustible introduit dans le four 100 par les injecteurs 10G et 100 peut être gazeux ou liquide. Dans le cas d'un combustible liquide, les injecteurs 10G et 100 incorporent chacun une buse de pulvérisation de façon à produire des jets de gouttelettes de combustible.

De préférence, la distance d10 entre l'injecteur de combustible de chaque ensemble brûleur, 10G ou 100, et le plan médian P est inférieure à 15 fois le diamètre de chaque injecteur 10G ou 100, noté c10. Dans ces conditions, une flamme unique commune aux deux ensembles brûleurs G et D est générée dans le four 100.

Le comburant introduit par les injecteurs 1 G, 2G, 3c, 10, 20 et 3D est un gaz ayant habituellement une teneur d'oxygène supérieure à 70 % en volume.

De préférence, le troisième injecteur de comburant de chaque ensemble brûleur est situé à une distance de l'injecteur de combustible dudit ensemble au moins dix fois supérieure au diamètre de sortie du troisième injecteur. Autrement dit: d3-d10 > 10.03, où 1)3 désigne le diamètre de sortie des injecteurs 3G et 3D. Ainsi, le jet de comburant de l'injecteur 3G, respectivement 30, est suffisamment écarté du jet de combustible de l'injecteur 10G, respectivement 100, pour obtenir une combustion étagée.

Tous les injecteurs de chaque ensemble brûleur sont dirigés sensiblement horizontalement, de sorte que la flamme produite est parallèle à la surface du bain de matière fondue contenue dans le four 100.

Avantageusement, le système d'alimentation en comburant alimente chacun des premiers injecteurs respectivement de chaque ensemble brûleur, c'est-à-dire les injecteurs 1G et 10, avec un débit primaire respectif de comburant constant. Le système d'alimentation en comburant est alors simplifié, en ce qui concerne l'alimentation des injecteurs 1G et 10. De préférence, les débits respectifs des deux injecteurs 1G et 10 sont sensiblement égaux: XG = x0, en désignant par xG et XD les débits respectifs des injecteurs 1 G et 10. A titre d'exemple, xG et x0 correspondent chacun à 10% du débit total de comburant injecté dans chaque ensemble brûleur.

Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, décrit en référence aux figures 2a et 2b, les débits de comburant de deux injecteurs disposés symétriquement par rapport au plan médian P sont égaux à chaque instant. En désignant par yc, Y0, ZG et z0 les débits instantanés respectifs des injecteurs 2G, 20, 3G et 30, les relations suivantes sont satisfaites: yG = y0 et zG = z0. Autrement dit, le système d'alimentation en comburant - 7 alimente les deuxièmes injecteurs respectivement de chaque ensemble brûleur avec des débits secondaires respectifs de comburant sensiblement égaux à chaque instant, et alimente les troisièmes injecteurs respectivement de chaque ensemble brûleur avec des débits tertiaires respectifs de comburant sensiblement égaux à chaque instant. Par exemple, le système d'alimentation des injecteurs 2G, 2D, 3G et 3D peut comporter deux boîtes de distribution identiques affectées respectivement à chaque ensemble brûleur G et D. Ces boîtes de distribution sont couplées à un organe cornmun de commande variable, et chaque boîte comporte une paroi mobile de séparation des écoulements de comburant dirigés respectivement vers le deuxième ou le troisième injecteur.

La flamme obtenue est alors centrée sur le plan médian P et est symétrique par rapport à celui-ci à chaque instant.

La figure 2a illustre un exemple de variation des débits YG et yp d'une part, et des débits ZG et zD d'autre part. L'axe des abscisses représente le temps, indiqué en secondes, et l'axe des ordonnées représente la fraction du débit de comburant de chaque ensemble brûleur qui est introduite par chaque injecteur de celui-ci. On suppose que le débit total de comburant de chaque ensemble brûleur G ou D est constant, et que XG et xo sont aussi constants et égaux chacun à 10% du débit de l'ensemble brûleur correspondant.

A titre d'exemple, YG et yD varient de façon sensiblement sinusoïdale entre 10% et 50%, et ZG et ZD varient entre 40% et 80%. La période de ces variations est de 2 secondes.

Les configurations extrêmes de la flamme correspondent alors aux états suivants: - état 1, dans lequel YG = YD = 10% et zG = ZD 80%, -état 2, dans lequel YG = yD = 50% et ZG = ZD = 40%.

Le volume de mélange est plus important à l'état 1 qu'à l'état 2. Conformément à la figure 2b qui représente le pourtour 200 de la flamme dans un plan horizontal passant par les injecteurs, l'état 1 correspond à une flamme étendue, à la fois en largeur et en longueur, et l'état 2 correspond à une flamme plus étroite et plus courte. Pour raison de clarté, le débit introduit dans le four par chaque injecteur de comburant est indiqué sur la figure 2b. A l'état 1, le combustible et le comburant sont plus dilués au sein de la flamme. La température est alors moins élevée, mais une meilleure couverture de toute la surface de matière enfournée est obtenue. Le transfert thermique de la flamme à la charge du four est alors particulièrement homogène. A l'inverse, la flamme est plus concentrée et intense à l'état 2.

Un second mode de mise en oeuvre est maintenant décrit en relation avec les figures 3a et 3b. Ce second mode correspond à une alimentation en comburant alternée entre les deux ensembles brûleurs. Plus particulièrement, le système d'alimentation en comburant répartit cycliquement un débit total tertiaire déterminé de comburant entre lesdits troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs.

Le système d'alimentation en comburant peut en outre alimenter chacun des deuxièmes injecteurs respectivement de chaque ensemble brûleur avec un débit secondaire respectif de comburant constant. Une mise en oeuvre particulièrement simple de l'alimentation alternée en comburant est ainsi obtenue. En outre, les débits secondaires de comburant peuvent être sensiblement égaux.

Le four et les ensembles brûleurs utilisés plus haut pour le premier mode de mise en oeuvre de l'invention peuvent être repris sans modification pour un fonctionnement avec alimentation alternée en comburant. Avec les mêmes notations et références, on a maintenant: xG = xD = x/2 et YG = YD = y/2, où x désigne le débit total de comburant introduit dans le four 100 par les injecteurs 1G et 1 D, et y désigne le débit total de comburant introduit par les injecteurs 2G et 2D. x et y sont respectivement appelés débits totaux primaire et secondaire du comburant. De même, on note z le débit total tertiaire de comburant, c'est-à-dire le débit de comburant introduit par les injecteurs 3G et 3D. A titre d'exemple, x = 10%, y = 15% et z = 75%, exprimés en pourcentages du débit total de comburant introduit dans le four. De façon générale, x et y sont sensiblement constants ou varient beaucoup plus lentement que les débits individuels d'injecteurs qui varient cycliquement.

Le système d'alimentation en comburant peut être une boîte de distribution reliée aux injecteurs 3G et 3D, qui possède une paroi de séparation mobile disposée entre les écoulements de comburant dirigés respectivement vers les injecteurs 3G et 3D. La figure 3a illustre un tel fonctionnement, suivant lequel la relation ZG + ZD = z est satisfaite à chaque instant. L'axe des ordonnées de la figure 3b est exprimé en pourcentage du débit total de comburant introduit dans le four, c'est-à- dire x + y + z. ZG et zD varient chacun entre 10% et 65%. La période des variations des débits est encore de 2 secondes.

Les configurations extrêmes de la flamme correspondent maintenant aux états suivants: - état 1, dans lequel zG = 65% et zD = 10%, - état 2, dans lequel zD = 10% et zG = 65%.

Le volume de mélange et la flamme ont des configurations symétriques entre les états 1 et 2 précédents (figure 3b). Dans chacun de ces états, la flamme est déplacée vers le côté de l'injecteur 3G ou 3D ayant le débit de comburant le plus important. Ainsi, la flamme est déplacée vers le côté gauche à l'état 1, et vers le côté droit à l'état 2. Ce va-et-vient latéral de la flamme stabilise la hauteur de celle-ci, de sorte que la flamme reste à une distance sensiblement constante de la surface libre de matière enfournée d'une part, et à une distance sensiblement constante de la voûte du four d'autre part. Ces deux distances peuvent alors être bien contrôlées, ce qui permet d'obtenir un procédé de fusion régulier et un ralentissement de la dégradation des réfractaires de la voûte.

En outre, le va-et-vient latéral de la flamme procure un transfert thermique assez uniforme entre la flamme et la charge du four, selon une direction horizontale parallèle à la paroi 101.

Du fait de la vitesse du comburant à la sortie des injecteurs 3G et 30, la flamme est plus longue du côté de l'injecteur 3G ou 3D ayant le débit instantané de comburant le plus élevé.

Une bonne couverture moyenne de la surface du four par la flamme en résulte. A titre d'exemple, le comburant est expulsé par les injecteurs 3G et 3D avec une vitesse comprise entre 20 m.s-' (mètre par seconde) et 160 m.s-1, par exemple de 90 m.s-'. De façon générale, la distance moyenne de mélange du combustible et du comburant, ainsi que la distance moyenne à laquelle se produit la combustion, repérées à partir de la paroi 101 du four, sont d'autant plus grandes que la vitesse d'expulsion du comburant par les injecteurs 3G et 3D est élevée.

En outre, à chaque alternance, le débit élevé de comburant introduit par l'un des deux injecteurs 3G ou 3D provoque une dilution importante du combustible du côté du plan médian P qui correspond à cet injecteur. A l'inverse, le combustible est plus concentré dans une zone de la flamme décalée par rapport au plan médlian P du côté de l'injecteur 3G ou 3D qui présente le débit instantané de comburant le plus faible. Cette zone est notée A sur la figure 3b, pour les pourtours de flamme 200 correspondant à chacun des deux états 1 et 2. La zone A se déplace donc à chaque alternance entre deux positions symétriques situées de part et d'autre du plan médian P. Etant donné que la flamme est plus riche en combustible dans la zone A, une quantité plus importante de suie est produite à cet endroit. Simultanément, la zone A correspond à la partie de la flamme qui contribue le plus au transfert thermique à la charge à chaque instant.

L'existence d'une telle zone A à l'intérieur de la flamme peut être favorable ou néfaste vis-à-vis de la matière qui est en train d'être fondue, notamment en fonction du comportement chimique de cette matière lorsque la température n'est pas uniforme. Selon une amélioration du second mode de mise en oeuvre de l'invention, il est possible d'atténuer ou d'exacerber la présence d'une telle zone A en variant le débit de combustible des injecteurs 10G et 10D à chaque alternance. Pour cela, un système d'alimentation en combustible peut répartir cycliquement un débit total déterminé de combustible entre les injecteurs de combustible des deux ensembles brûleurs.

Avantageusement, le système d'alimentation en combustible est couplé au système d'alimentation en comburant de sorte que le débit total de combustible est réparti cycliquement entre les injecteurs de combustible des deux ensembles brûleurs en phase ou en opposition de phase par rapport à la répartition cyclique du débit total tertiaire de comburant entre les troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs.

Par exemple, une autre boîte de répartition peut être disposée à l'entrée des injecteurs 10G et 10D. Cette autre boîte de répartition possède une paroi de séparation mobile disposée entre les écoulements de combustible dirigés respectivement vers les injecteurs 10G et 10D.

Les deux boîtes de répartition, reliées aux injecteurs 3G et 3D pour la première, et aux injecteurs 10G et 10D pour la seconde, peuvent alors être commandées de façon synchrone en opposition de phase: le débit de combustible envoyé dans l'un des deux injecteurs 10G ou 10D est maximal ou minimal en même temps que le débit de comburant envoyé dans l'injecteur 3D ou 3G du côté opposé est également maximal ou minimal. Un renforcement de la zone A est ainsi obtenu, qui provoque une augmentation de la luminosité de la flamme à proximité de la sortie de l'injecteur de combustible 10G ou 10D lorsque le débit de combustible dans celui-ci est maximal. La concentration en combustible est appauvrie du côté de l'injecteur 3G ou 3D pour lequel le débit de comburant est maximal. Cet appauvrissement accru provoque un raccourcissernent de la flamme à son point le plus éloigné des injecteurs.

Inversement, les deux boîtes de répartition peuvent être commandées de façon synchrone en phase. Le débit de combustible envoyé dans l'un des deux injecteurs 10G ou 10D est alors maximal ou minimal en même temps quele débit de comburant envoyé dans l'injecteur 3G ou 3D du même côté est également maximal ou minimal. La zone A est alors estompée et peut se confondre avec l'ensemble de l'étendue de la flamme. Celle-ci oscille alors entre les deux côtés gauche et droit avec une amplitude supérieure de déplacement transversal. Simultanément la flamme est allongée, de sorte que les deux effets sont combinés pour obtenir un balayage optimal de toute la surface du four par la flamme. Il en résulte une surface moyenne de transfert thermique à la charge particulièrement grande.

Les pourtours de flamme obtenus lorsque la répartition des débits de combustible varie en même temps que la répartition des débits de comburant sont représentés à la figure 4. Les traces 200a et 200b correspondent respectivement à des variations en opposition de phase et en phase. La trace 200 correspond à une répartition constante du débit de combustible, et équilibrée entre les deux injecteurs 10G et 10D. Elle est représentée en pointillés à titre de comparaison. Les traces 200, 200a et 200b correspondent toutes à des débits totaux de combustible et de comburant identiques. Pour raison de clarté de la figure 4, seul le contour de la flamme dans l'état 1 défini plus haut est représenté pour chaque cas.

II est entendu que de nombreuses modifications et adaptations de l'invention peuvent être introduites par rapport aux modes de mise en oeuvre qui ont été décrits en détail. De telles modifications ou adaptations peuvent notamment tenir compte de caractéristiques particulières, notamment géométriques, du four dans lequel l'invention est mise en oeuvre. En outre, la fréquence de variation des débits de comburant peut être ajustée d'une façon connue de l'Homme du métier, notamment pour obtenir un taux de combustion maximal et pour diminuer la quantité de monoxyde de carbone produite.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de combustion suivant lequel deux ensembles brûleurs (G, D) sont disposés sensiblement horizontalement, parallèlement l'un à l'autre et symétriquement par rapport à un plan médian (P) passant entre les deux ensembles, chaque ensemble brûleur comprenant: - un injecteur de combustible (10G, 10D) ; - des premier (1 G, 1 D), deuxième (2G, 2D) et troisième (3G, 3D) injecteurs de comburant respectivement disposés à des distances croissantes de l'injecteur de combustible (10G, 10D), et suivant lequel un système d'alimentation en comburant répartit cycliquement un débit déterminé de comburant entre certains au moins des deuxièmes et troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs (2G, 20, 3G, 3D).

2. Procédé selon la revendication 1, suivant lequel la répartition cyclique de débit de comburant entre certains des deuxièmes et troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs (2G, 2D, 3G, 3D) est effectuée selon une fréquence inférieure à 1 hertz.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, suivant lequel une distance entre les injecteurs de combustible respectifs des deux ensembles brûleurs (10G, 10D) est inférieure à 30 fois le diamètre de chaque injecteur de combustible (Olo).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, suivant lequel le comburant a une teneur d'oxygène supérieure à 30 % en volume.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, suivant lequel le troisième injecteur de comburant de chaque ensemble brûleur (3G, 3D) est situé à une distance de l'injecteur de combustible dudit ensemble brûleur (10G, 10D) au moins dix fois supérieure au diamètre de sortie dudit troisième injecteur (03).

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, suivant lequel le système d'alimentation en comburant alimente chacun des premiers injecteurs de chaque ensemble brûleur (1 G, 1 D) avec un débit primaire respectif de comburant (xG, xD) constant.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, suivant lequel le système d'alimentation en comburant alimente les premiers injecteurs respectivement de chaque - 12 - ensemble brûleur (1G, 10) avec dès débits primaires respectifs de comburant (XG, XD) sensiblement égaux à chaque instant.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, suivant lequel le système d'alimentation en comburant alimente les deuxièmes injecteurs respectivement de chaque ensemble brûleur (2G, 2D) avec des débits secondaires respectifs de comburant (yc, YD) sensiblement égaux à chaque instant, et alimente les troisièmes injecteurs respectivement de chaque ensemble de brûleur (3G, 3D) avec des débits tertiaires respectifs de comburant (zG, zD) sensiblement égaux à chaque instant.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, suivant lequel le système d'alimentation en comburant répartit cycliquement un débit total tertiaire déterminé de comburant entre les troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs (3e, 3D).

10. Procédé selon la revendication 9, suivant lequel le système d'alimentation en comburant alimente chacun des deuxièmes injecteurs respectivement de chaque ensemble brûleur (2G, 2D) avec un débit secondaire respectif de comburant (YG, yo) constant.

11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, suivant lequel un système d'alimentation en 20 combustible répartit cycliquement un débit total déterminé de combustible entre les injecteurs de combustible des deux ensembles brûleurs (10G, 10D).

12. Procédé selon la revendication 11, suivant lequel le système d'alimentation en combustible est couplé au système d'alimentation en comburant de sorte'que le débit total de combustible est réparti cycliquement entre les injecteurs de combustible des deux ensembles brûleurs (10G, 10D) en phase ou en opposition de phase par rapport à la répartition cyclique du débit total tertiaire de comburant entre les troisièmes injecteurs des deux ensembles brûleurs (3G, 3D).