FR2914397A1 - Injecteur a jet creux de combustible liquide. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un injecteur de pulvérisation de combustible liquide comprenant un conduit d'amenée de combustible liquide et un conduit d'amenée de fluide de pulvérisation, ledit conduit d'amenée de combustible liquide comprenant un élément percé de canaux obliques pour mettre ledit combustible sous la forme d'un jet creux en rotation avant éjection hors dudit injecteur, la génératrice de chacun desdits canaux formant un angle de moins de 10 degres avec la direction d'amenée du combustible liquide. L'injecteur est destiné à faire partie d'un brûleur, notamment pour équiper les fours verriers. L'injecteur permet une réduction sensible des NOx.

Description

INJECTEUR A JET CREUX DE COMBUSTIBLE LIQUIDE

L'invention concerne un procédé et dispositif de combustion dans lequel l'alimentation en combustible est assurée par au moins un injecteur.

L'invention sera plus particulièrement décrite pour une utilisation pour la fusion du verre dans les fours de verrerie, notamment les fours pour la fabrication de verre plat de type float ou les fours pour la fabrication de verre creux d'emballage, par exemple les fours fonctionnant en inversion du type de ceux utilisant des régénérateurs (récupérateurs d'énergie) mais elle n'est pas pour autant limitée à de telles applications. La plupart des procédés de combustion du type précité notamment ceux utilisés dans les fours de verrerie sont confrontés à des problèmes d'émission, non désirée de NOx dans les fumées de combustion. Les NOx ont une influence néfaste à la fois sur l'être humain et sur l'environnement. En effet, d'une part le NO2 est un gaz irritant à la source des maladies respiratoires. D'autre part, au contact de l'atmosphère, ils peuvent former progressivement des pluies acides. Enfin, ils engendrent une pollution photochimique puisqu'en combinaison avec les composés organiques volatiles et le rayonnement solaire, les NOx sont à l'origine de la formation de l'ozone dite troposphérique dont l'augmentation de concentration à basse altitude devient nocive pour l'être humain, surtout en période de forte chaleur. C'est pourquoi les normes en vigueur sur l'émission de NOx deviennent de plus en plus exigeantes. Du fait même de l'existence de ces normes, les fabricants et les exploitants de four, tels que ceux des fours verriers, se préoccupent, de manière constante, de limiter au maximum les émissions de NOx, de préférence à un taux inférieur à 800, voire inférieur à 600 mg par Nm3 de fumées. Les paramètres qui influent sur la formation des NOx ont déjà été analysés. Il s'agit essentiellement de la température, car au-delà de 1300 C l'émission des NOx croit de manière exponentielle, de l'excès d'air puisque la concentration des NOx dépend de la racine carrée de celle de l'oxygène ou encore de la concentration en N2. De nombreuses techniques ont déjà été proposées pour réduire l'émission des NOx.

Une première technique consiste à faire intervenir un agent réducteur sur les gaz émis afin que les NOx soient convertis en azote. Cet agent réducteur peut être de l'ammoniac mais cela induit des inconvénients tels que la difficulté de stocker et manipuler un tel produit. Il est également possible d'utiliser un gaz naturel comme agent réducteur, mais cela se fait au détriment de la consommation du four et augmente les émissions de CO2. La présence de gaz réducteurs dans certaines parties du four telles que les régénérateurs peut de plus provoquer une corrosion accélérée des réfractaires de ces zones. Il est donc préférable, sans que cela soit obligatoire, de s'affranchir de cette technique en adoptant des mesures dites primaires. Ces mesures sont ainsi appelées car on ne cherche pas à détruire les NOx déjà formés, comme dans la technique décrite ci-dessus, mais plutôt à empêcher leur formation, par exemple au niveau de la flamme. Ces mesures sont en outre plus simples à mettre en oeuvre et, par conséquent, plus économiques. Elles peuvent toutefois ne pas se substituer complètement à la technique précitée mais venir la compléter avantageusement. Ces mesures primaires constituent de toute façon un préalable indispensable pour diminuer la consommation de réactifs des mesures secondaires. On peut classer de manière non limitative les mesures existantes en plusieurs catégories : - une première catégorie consiste à réduire la formation de NOx à l'aide de la technique dite de "reburning" par laquelle on crée une zone en défaut d'air au niveau de la chambre de combustion d'un four. Cette technique présente l'inconvénient d'augmenter la température au niveau des empilages de régénérateurs et, le cas échéant, de prévoir une conception spécifique des régénérateurs et de leurs empilements, tout particulièrement en termes d'étanchéité et de résistance à la corrosion ; - une deuxième catégorie consiste à agir sur la flamme en réduisant voire empêchant la formation des NOx à son niveau. Pour cela, on peut par exemple chercher à réduire l'excès d'air de combustion. Il est également possible de chercher à limiter les pics de température en maintenant la longueur de flamme, et à augmenter le volume du front de flammes pour réduire la température moyenne au sein de la flamme. Une telle solution est par exemple décrite dans les US6047565 et WO9802386. Elle consiste en un procédé de combustion pour la fusion du verre, dans lequel l'alimentation en combustible et l'alimentation en carburant s'effectuent toutes deux de manière à étaler dans le temps le contact combustible/comburant et/ou à augmenter le volume de ce contact en vue de réduire l'émission des NOx. Rappelons qu'un injecteur est dédié à la propulsion de combustible, ce dernier ayant vocation à être brûlé par un comburant. Ainsi, l'injecteur peut faire partie d'un brûleur, le terme brûleur désignant généralement le dispositif comprenant à la fois l'amenée de combustible et celle de comburant.

Le EP921349 (ou US6244524) a proposé dans un but de réduction des NOx, un brûleur équipé d'au moins un injecteur, comportant un conduit d'amenée de combustible liquide, du type fioul, et un conduit d'amenée de fluide de pulvérisation disposé concentriquement par rapport audit conduit d'amenée de combustible liquide, ledit conduit d'amenée de combustible liquide comportant un élément percé de canaux obliques pour mettre le combustible liquide sous la forme d'un jet creux épousant substantiellement la paroi interne, la génératrice de chacun desdits canaux faisant un angle d'au moins 10 , notamment compris entre 15 et 30 , de préférence égal à 20 , avec la direction d'amenée du combustible liquide.

Le but de l'invention est de réduire encore les NOx par rapport à ce qu'il est possible de faire sur la base du EP921349 (ou US6244524). On a en effet découvert que la réduction de l'angle des canaux obliques par rapport à la direction d'amenée du combustible liquide permettait directement d'allonger la flamme produite, de gagner en homogénéité de température de flamme et de réduire les NOx. Un autre but de l'invention est de proposer un four et un procédé de combustion, adaptés à toutes les configurations de préparation de verre minéral fondu, qui permettent d'obtenir un transfert thermique optimal, notamment en fournissant une flamme de longueur adéquate et de volume suffisamment important pour favoriser la couverture maximale du bain de verre et des matières vitrifiables en fusion.

L'injecteur selon l'invention est utilisable dans tout type de four verrier comme les fours à boucle et les fours à brûleurs transversaux, ceux-ci pouvant être équipés de régénérateurs ou de récupérateurs. L'invention concerne un injecteur de pulvérisation de combustible liquide comprenant un conduit d'amenée de combustible liquide et un conduit d'amenée de fluide de pulvérisation, ledit conduit d'amenée de combustible liquide comprenant un élément percé de canaux obliques pour mettre ledit combustible sous la forme d'un jet creux en rotation avant éjection hors dudit injecteur, la génératrice de chacun desdits canaux formant un angle de moins de 10 avec la direction d'amenée du combustible liquide. L'injecteur comprendre un conduit d'amenée de combustible liquide, notamment du type fioul, et un conduit d'amenée de fluide de pulvérisation disposé généralement concentriquement autour du conduit d'amenée de combustible liquide, ledit conduit d'amenée de combustible liquide comprenant l'élément percé de canaux obliques pour mettre le combustible liquide sous la forme d'un jet creux épousant substantiellement la paroi interne, la génératrice de chacun desdits canaux faisant un angle de moins de 10 avec la direction d'amenée du combustible liquide. Le combustible liquide et le fluide de pulvérisation débouchent tous deux par une face externe de l'injecteur. Généralement, le fluide de pulvérisation sort par un orifice concentrique autour de celui d'éjection du combustible liquide. Il est avantageux que la face externe du conduit d'amenée du combustible liquide et la face externe de l'injecteur soient dans le même plan. Le conduit d'amenée de combustible liquide peut également se terminer par une buse pour éjecter le combustible liquide à travers sa face externe. Dans ce cas, la face externe du conduit d'amenée de combustible liquide est la face externe de la buse. Le conduit d'amenée de fluide de pulvérisation peut se terminer par un bloc percé d'un orifice éjectant le fluide de pulvérisation, au moins une partie de la buse s'insérant dans ledit bloc, la face externe (partie terminale) de la buse étant alignée dans le plan défini par la face externe du bloc (dépourvue de contact avec le fluide de pulvérisation) et sur laquelle débouche l'orifice. La face externe de l'injecteur correspond donc ici à l'addition des faces externes de la buse et de la face externe du bloc. La face externe du conduit d'amenée de combustible liquide est ici la face externe de la buse, puisque le conduit d'amenée de combustible liquide se termine par une buse. En créant un écoulement du combustible liquide très spécifique juste avant qu'il ne débouche de son conduit d'amenée, on rend possible une pulvérisation mécanique efficace du combustible liquide par le fluide de pulvérisation à sa sortie du conduit, ce qui permet d'obtenir une hétérogénéité des gouttelettes de ce même combustible, et donc d'éviter que leur combustion ne se fasse avec une trop grande rapidité, source de formation des NOx. Par voie de conséquence, pour une température de flamme désirée, on peut se permettre d'amener peu de comburant en entrée, et donc, en racine de flamme, ce qui diminue encore les risques de formation des NOx. Le combustible liquide peut être éjecté avec une pression motrice d'alimentation d'au moins 1,2 MPa. De manière préférée, on éjecte le combustible liquide à une température comprise entre 100 et 150 C, de préférence encore entre 120 et 140 C. Une telle gamme de températures permet d'amener n'importe quel type de combustible liquide utilisé dans les installations actuelles, en particulier les fours de verrerie, à la viscosité requise immédiatement avant qu'il ne soit éjecté de son conduit d'amenée. Cette viscosité peut de manière avantageuse être au moins égale à 5.10-6 m2/s, notamment comprise entre 10-5 et 2.10-5 m2/s. On a découvert que l'angle du cône d'ouverture d'éjection du combustible liquide était corrélé avec l'angle que font les canaux obliques dans l'élément pour mettre le combustible liquide sous la forme d'un jet creux avec la direction d'amenée du combustible liquide. En conséquence, on éjecte le combustible liquide selon un cône d'angle d'ouverture de moins de 10 , notamment compris entre 3 et 8 . Un angle d'ouverture d'environ 5 est particulièrement bien adapté. De telles valeurs permettent, indépendamment de la géométrie du conduit d'amenée de combustible liquide et de son dimensionnement, non seulement d'avoir systématiquement une interférence entre le jet de fluide de pulvérisation et les gouttelettes de combustible liquide, interférence nécessaire dans le cadre de l'invention, mais également une dispersion de la taille de ces mêmes gouttelettes de façon à ce que la flamme résultante soit homogène en température sur toute sa longueur.

Pour ce qui est du fluide de pulvérisation, on l'éjecte, de manière très avantageuse à un débit d'au plus 70 Nm3/h, généralement compris entre 30 et 60 Nm3/h. La valeur du débit du fluide de pulvérisation est corrélée à celle de la pression de ce même fluide, pression qu'il y a lieu de limiter au maximum. En ayant une valeur de débit maximale telle que celle mentionnée ci-dessus, on parvient à obtenir une longueur de flamme suffisante pour toutes les configurations de four de verrerie existantes. Le conduit d'amenée de combustible liquide peut comprendre un tube cylindrique et une buse. La buse peut être fixée, notamment par vissage, au bout du tube cylindrique. Une géométrie de la buse particulièrement adaptée à l'injecteur selon l'invention est telle qu'elle comporte une chambre de giration de forme tronconique prolongée par un embout dont la paroi interne est cylindrique. En cours de fonctionnement, le flux de combustible liquide est creux dès sa mise en rotation, c'est-à-dire dès qu'il sort de l'élément percé de canaux obliques, et jusqu'à son expulsion de l'injecteur, c'est-à-dire sa pulvérisation en gouttelettes. D'une manière particulièrement préférée, l'angle au sommet téta de la chambre de giration est d'au moins 30 , de préférence comprise entre 55 et 65 , notamment 60 , ce qui permet de minimiser les pertes de charge du combustible liquide en écoulement. L'élément chargé de former le jet creux tournant de combustible liquide obture substantiellement le conduit d'amenée de combustible liquide et est percé de canaux, notamment cylindriques, obliques par rapport à la direction d'amenée du combustible liquide.

Cet élément confère au combustible liquide un écoulement en rotation lui permettant de prendre la forme d'un jet creux et lui donne un niveau d'énergie mécanique suffisamment élevé pour qu'il puisse être pulvérisé à la sortie de son conduit d'amenée sous la forme de gouttelettes à la dispersion de taille optimale. Les canaux peuvent être avantageusement uniformément répartis sur la circonférence de l'élément. Cet élément est de forme autorisant son insertion dans le conduit d'amenée de combustible liquide et peut par exemple être un cylindre, de préférence à deux faces sensiblement parallèles entre elles (en forme de pastille). Ces faces sont par ailleurs orientées préférentiellement dans une direction perpendiculaire à la direction d'amenée du combustible liquide. L'élément comprenant les canaux peut donc notamment avoir une forme cylindrique dont l'axe correspond à la direction d'amenée du combustible liquide.

D'une manière plus avantageuse, l'orientation de chacun des canaux est choisie de telle sorte que leur génératrice fasse un angle alpha de moins de 10 , et même de moins de 8 , voire même de moins de 6 , notamment environ 5 avec la direction d'amenée de combustible liquide. Généralement, l'orientation de chacun des canaux est choisie de telle sorte que leur génératrice fasse un angle alpha de plus de 2 , voire même de plus de 3 , voire même de plus de 4 avec la direction d'amenée de combustible liquide. Cette orientation particulière permet d'obtenir une synergie entre tous les jets "divisés" de combustible liquide à leur sortie des canaux correspondants de telle sorte que lorsqu'ils en sortent, ils concourent à la création, en aval, d'un jet creux unique épousant la paroi interne de tout conduit suivant l'élément comprenant les canaux (chambre de giration puis l'embout d'expulsion du combustible liquide). Les canaux traversent l'élément et chaque canal se défini notamment par un orifice de chaque côté de l'élément, c'est-à-dire par deux orifices par canal.

Généralement, le centre des orifices de tous les canaux situés d'un côté de l'élément sont répartis régulièrement sur un cercle dont le centre correspond à l'axe de l'élément et de l'injecteur. On peut donc ainsi définir deux cercles situés chacun de part et d'autre de l'élément. Généralement, le rayon R de ces deux cercles peut être identique. A titre d'exemple, R peut aller de 2,5 à 4,5 mm.

Si S représente la surface de tous les canaux compris dans l'élément, alors on préfère choisir le rapport S/R allant de 6 à 13 mm. Selon une caractéristique additionnelle, l'élément peut être monté, en amont de la buse, de manière étanche dans le conduit d'amenée de combustible liquide, de préférence contre la chambre de giration.

Les termes "aval" et "amont" doivent être compris par référence à la direction d'amenée du combustible liquide. En ce qui concerne le conduit d'amenée de fluide de pulvérisation, il comprend préférentiellement au moins un tube cylindrique au bout duquel est fixé, de préférence par vissage, un bloc percé d'un orifice dans lequel s'insère au moins une partie de la buse conforme à l'invention. De préférence, l'orifice du bloc et la paroi externe de la partie de la buse qui s'insère dedans sont disposés de manière concentrique. Cette disposition préférée peut d'ailleurs être obtenue par le vissage précité susceptible d'assurer l'auto-centrage des éléments décrits ci-dessus, à savoir l'orifice du bloc par rapport à la partie de la buse qui s'insère dedans. Cette concentricité est avantageuse dans la mesure où en son absence il y a un risque de formation de très grosses gouttelettes du combustible liquide, du type fioul, à la périphérie du jet creux, ce qui peut entraîner une combustion médiocre avec notamment un risque d'augmentation du seuil d'apparition de monoxyde de carbone. Il est préférable que la face externe (partie terminale) de la buse soit alignée dans le plan défini par la face externe du bloc, c'est-à-dire celle dépourvue de contact avec le fluide de pulvérisation, et sur laquelle débouche l'orifice. En effet, un alignement incorrect implique une modification de l'aérodynamique du combustible liquide et du fluide de pulvérisation à leur sortie de leur conduit d'amenée respectif. De manière avantageuse, l'injecteur conforme à l'invention qui vient d'être décrit est monté de manière étanche dans un bloc en matériau réfractaire à l'aide d'un dispositif d'étanchéité comportant une plaque munie d'ailettes de refroidissement. Un tel montage étanche empêche toute arrivée d'air parasite au niveau de l'extrémité aval de l'injecteur, air parasite particulièrement nuisible dans la mesure où il augmente la teneur en oxygène dans la racine de flamme qui constitue la partie la plus chaude de cette dernière. L'injecteur selon l'invention peut être fixé sur un support réglable, une buse de ventilation étant orientée vers l'extrémité aval de l'injecteur, plus particulièrement vers la plaque précitée. Le support est de préférence réglable en inclinaison, en azimut et en translation notamment pour venir s'appuyer sur la plaque du dispositif d'étanchéité. La buse de ventilation, quant à elle, souffle de l'air, ce qui permet d'éviter une surchauffe excessive localement au niveau de l'extrémité aval de l'injecteur.

Le conduit d'amenée de combustible liquide peut comprendre au moins un diffuseur. Le combustible liquide utilisé dans le cadre de l'invention est un combustible fossile liquide couramment utilisé dans les dispositifs de combustion pour chauffer les matières vitrifiables dans un four de verrerie. Il peut par exemple s'agir de fioul lourd. Le fluide de pulvérisation est, de même, celui que l'on trouve de manière usuelle sur les installations courantes et qui sert à pulvériser le combustible liquide précité. Cela peut par exemple être de l'air (appelé dans ce cas air primaire par opposition à l'air secondaire qui sert de comburant principal). Il peut également s'agir de gaz naturel, d'oxygène (dans le cas d'une oxycombustion) ou de vapeur. L'invention s'applique particulièrement aux combustibles de type fuel lourd et elle permet de faire circuler de très gros débits (500 à 600 kg/h) de ce type de combustible sur un seul injecteur conforme à l'invention.

Le débit de combustible liquide dans l'injecteur est à déterminer à partir du type de four sur lequel on désire l'installer, de ses paramètres de fonctionnement tels que la tirée, ainsi que de la nature du combustible liquide utilisé. Ces valeurs peuvent être établies sans difficulté par l'homme du métier qui peut notamment établir des abaques en réalisant des essais. L'homme du métier veillera également à choisir un état de surface soigné, respectivement de la chambre de giration, des canaux, et de l'embout des parois internes, de manière à s'assurer d'un minimum de pertes de charge due aux frottements du combustible liquide balayant ces mêmes éléments à grande vitesse. L'injecteur selon l'invention génère peu de NOx dans la chambre de combustion, par exemple un four, son fonctionnement est assuré avec un débit de fluide de pulvérisation faible, ce qui rend possible une utilisation large et souple du comburant et, donc, en final permet l'obtention de bons résultats du point de vue énergétique. L'injecteur est généralement intégré à un brûleur comprenant en outre une arrivée de comburant. Ce comburant peut-être de l'air, de l'air enrichi en oxygène ou de l'oxygène pur. Généralement, l'injecteur est placé sous l'arrivé de comburant. Pour le cas ou le comburant est de l'air ou de l'air enrichi en oxygène, l'arrivée d'air est assurée par une ouverture de section relativement importante, pouvant notamment être comprise entre 0,5 et 3 m2, plusieurs injecteurs pouvant être combinés à chaque arrivée d'air. L'invention est particulièrement adaptée à la fabrication de verre de haute qualité notamment optique, tel que le verre plat élaboré par flottage, ou le verre creux. Le four équipé de l'injecteur selon l'invention émet peu de NOx, sans crainte d'une combustion réductrice nuisible éventuellement à la teinte du verre. L'invention peut notamment compléter avantageusement les techniques décrites dans les US6047565 et WO9802386. La figure 1 est une vue schématique en coupe partielle d'un injecteur selon l'invention. La figure 2 représente un élément selon l'invention, percé de canaux mettant le combustible en un jet creux vue de côté en coupe (figure 2a) et vue de dessus (figure 2b). La figure 3 est une vue en coupe verticale d'une paroi d'un four de verrerie comportant un injecteur selon la figure 1. La figure 1 représente une vue en coupe partielle d'un injecteur 1 conforme à l'invention. Cet injecteur 1 se compose de deux alimentations en fluide, à savoir respectivement le conduit d'amenée du combustible liquide 2 et celui du fluide de pulvérisation 3.

Les conduits d'amenée du combustible liquide et du fluide de pulvérisation précités sont respectivement reliés, en amont de l'écoulement de chacun des deux fluides, à un circuit provenant d'une source de combustible liquide et une source de fluide pulvérisation non représentées. Le conduit d'amenée de combustible liquide 2 est constitué essentiellement d'un tube cylindrique 21 au bout duquel est vissée une buse 22. Celle-ci comporte à son extrémité aval une chambre de giration 23 de forme tronconique prolongée par un embout 24 de paroi interne 25 cylindrique. L'angle au sommet téta de la chambre de giration 23 est égal à 60 . A l'intérieur de la buse 22 précitée se trouve disposé un cylindre 4 monté de manière étanche en butée contre la chambre de giration 23. Ce cylindre 4 est l'élément percé de canaux obliques mettant le combustible liquide sous la forme d'un jet creux. Le cylindre 4 comporte des canaux 41 uniformément répartis sur sa circonférence et présente deux faces 42, 43 parallèles entre elles et sensiblement perpendiculaires à la direction d'amenée du combustible liquide symbolisée par la flèche f sur la figure 1, direction par ailleurs identique à celle d'amenée du fluide de pulvérisation. Les canaux 41 sont cylindriques, leur génératrice faisant un angle alpha de 5 avec la direction d'amenée mentionnée ci-dessus. Le conduit d'amenée de fluide de pulvérisation 3, quant à lui, se compose essentiellement d'un tube cylindrique 31 au bout duquel est vissé un bloc 32 dont l'épaulement intérieur 33 vient buter contre l'extrémité aval du tube 31. Le bloc 32 est percé d'un orifice 34 de forme permettant l'emboîtement d'une partie de la buse 22. Le bloc 32 présente également du côté de l'orifice 34 une partie saillante 35 qui permet par vissage du bloc 32 sur le tube cylindrique 31 d'assurer un partait auto-centrage de la paroi externe 26 de l'embout 24 à l'intérieur de l'orifice 34. Du fait de leurs formes complémentaires, la concentricité des deux éléments 26, 34 précités est parfaitement assurée, ce qui évite d'avoir une modification non désirée de la dispersion de taille des gouttelettes du combustible liquide à leur sortie du conduit 2. L'alignement de la partie terminale 36 de la buse (face externe de la buse) dans le plan (H) est parfaitement réalisé, ce plan n étant celui défini par la face externe 37 du bloc, c'est-à-dire celle dépourvue de contact avec le fluide de pulvérisation et sur laquelle débouche l'orifice 34. Un tel agencement contribue à conserver l'aérodynamique des deux fluides à leur sortie de leur conduit d'amenée respectif. La figure 2 représente le cylindre 4 de la figure 1 de façon plus détaillée, vue de côté en coupe (figure 2a) et vue de dessus (figure 2b). On voit sur la figure 2b que le cylindre comporte 8 canaux 20 dont les centres sont répartis régulièrement sur un cercle de rayon R. On n'a représenté sur la figure 2b que l'orifice émergeant de ces canaux c'est-à-dire l'orifice sortant au-dessus de la pièce, sauf pour l'un de ces canaux pour lequel l'orifice du haut 21 est dessiné par un cercle continu et l'orifice du dessous 22 est dessiné par un cercle en pointillé. Tous les canaux sont bien entendu identiques. La figure 2a représente le cylindre vu de côté, seul le canal aux orifices 21 et 22 ayant été représenté. L'axe de ce canal forme un angle alpha avec l'axe du cylindre lui-même qui correspond à la direction d'amenée du combustible liquide. Dans le cadre de l'invention l'angle alpha est inférieur à 10 . La figure 3 représente une vue en coupe verticale d'une paroi d'un four de verrerie comportant un injecteur 5 conforme à la figure 1. Dans cette configuration particulière, on voit que l'injecteur 5 comporte un support 6 réglable en inclinaison, en azimut et en translation. Sur ce support réglable 6 est fixé l'injecteur 5 qui vient s'appuyer contre les parois d'un bloc 7 en matériau réfractaire, par l'intermédiaire d'une plaque 8 munie d'ailettes de refroidissement. Le bloc 7 en matériau réfractaire est lui-même monté dans une ouverture de la paroi du four 9.

L'injecteur 5 comporte également une buse de ventilation 10 orientée vers la plaque précitée. On voit enfin deux tuyaux flexibles d'amenée 11, 12 reliés respectivement aux sources d'alimentation du combustible liquide et de fluide de pulvérisation, sources non représentées.

Le fonctionnement l'injecteur va maintenant être expliqué ci-après. A la traversée du cylindre 4 le combustible liquide, amené via le tube cylindrique 21, est divisé en autant de jets individuels qu'il y a de canaux tangentiels 41. Les jets individuels arrivent alors dans la chambre de giration 23 en venant 20 frapper ses parois, avec un minimum de pertes de charge du fait même de la valeur de l'angle au sommet téta égale à 60 . La répartition uniforme des canaux tangentiels 41 et l'inclinaison alpha égale à 5 de la génératrice sur toute la circonférence du cylindre 4 de chacun de ces canaux ont pour conséquence une centrifugation de l'ensemble des jets 25 individuels contre la paroi de la chambre de giration 23 sans pour autant qu'ils interfèrent entre eux. Cette centrifugation au niveau de la chambre de giration contribue, en aval, à ce que le combustible suive une trajectoire hélicoïdale en se mettant sous la forme d'un jet creux épousant la paroi interne 25 de l'embout 24. 30 A la sortie de l'embout 24, le combustible liquide a ainsi acquis une énergie mécanique maximale et, sous l'influence du fluide de pulvérisation, il éclate véritablement en gouttelettes très fines dont la dispersion de taille est optimale.

Une telle dispersion rend la flamme issue de l'injecteur et une foisactivée par le comburant principal, très homogène en température sur toute sa longueur. Une telle pulvérisation du combustible allonge de plus considérablement, pour un même débit de combustible, la flamme par rapport à une pulvérisation qui serait provoquée par le même injecteur 1 sans cylindre 4. Le dimensionnement du cylindre 4 doit être réalisé de telle sorte que le remplissage ne soit jamais réalisé et que l'on obtienne, conformément à l'invention, toujours un jet creux épousant de manière substantielle cette paroi interne.

L'injecteur qui vient d'être décrit est de conception simple et peu coûteuse. Il est, en outre, intégralement et aisément démontable et adaptable sur les installations déjà existantes. Sur les figures, l'angle alpha est un peu exagéré pour faciliter la compréhension.

EXEMPLE 1 Un four à boucle de 144 m2 (surface du bain de verre) équipé d'un brûleur comprenant une veine d'arrivée d'air sous laquelle sont disposés quatre injecteurs de fioul liquide porté à 130 C. Ce brûleur présente une puissance de 5 mégawatts. Chaque injecteur contient un élément de mise en rotation du fioul comprenant 8 trous de diamètre 2,3 mm dont l'axe forme un angle de 5 par rapport à la direction d'amenée du fioul liquide. Les axes de ces trous sont disposés sur un cercle de rayon 3,75 mm. Le débit de fioul total (somme des débits alimentant tous les injecteurs) était de 2000 kg/h. L'air alimentait le brûleur dans des conditions stoechiométriques par rapport au fioul. Le NOx mesuré dans les fumées était de 550 mg par Nm3. EXEMPLE 2 (comparatif) On procède comme pour l'exemple 1 sauf que les trous avaient un axe formant un angle de 20 par rapport à la direction d'amenée du fioul liquide. Le NOx mesuré dans les fumées était de 800 mg par Nm3.30

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Injecteur de pulvérisation de combustible liquide comprenant un conduit d'amenée de combustible liquide et un conduit d'amenée de fluide de pulvérisation, ledit conduit d'amenée de combustible liquide comprenant un élément percé de canaux obliques pour mettre ledit combustible sous la forme d'un jet creux en rotation avant éjection hors dudit injecteur, caractérisé en ce que la génératrice de chacun desdits canaux forme un angle de moins de 10 avec la direction d'amenée du combustible liquide.

2. Injecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la génératrice de chacun desdits canaux forme un angle compris entre 2 et 8 avec la direction d'amenée du combustible.

3. Injecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face externe du conduit d'amenée de combustible liquide est dans le même plan que face externe de l'injecteur.

4. Injecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit d'amenée de fluide de pulvérisation est disposé concentriquement autour du conduit d'amenée de combustible liquide, ledit conduit d'amenée de combustible liquide se terminant par une buse pour éjecter le combustible liquide à travers sa face externe, ledit conduit d'amenée de fluide de pulvérisation se terminant par un bloc percé d'un orifice éjectant le fluide de pulvérisation, au moins une partie de la buse s'insérant dans ledit bloc, la face externe de la buse étant alignée dans le plan de la face externe du bloc et sur laquelle débouche l'orifice.

5. Brûleur comprenant un injecteur de l'une des revendications précédentes.

6. Brûleur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend également une arrivée d'air ou d'air enrichi en oxygène de section comprise entre 0,5 et 3 m2.

7. Four comprenant un brûleur de l'une des deux revendications précédentes.

8. Four selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est à boucle.

9. Procédé de traitement thermique de verre fondu caractérisé en ce que le verre fondu est chauffé dans un four de la revendication précédente.

10. Utilisation de l'injecteur ou du brûleur de l'une des revendications 1 à 4 pour chauffer du verre fondu.