FR2944336A1

FR2944336A1 - Bruleur en regime de premelange et son utilisation

Info

Publication number: FR2944336A1
Application number: FR0952451A
Authority: FR
Inventors: Antoine Mazas; Bernard Labegorre; Nicolas Docquier; Jacky Laurent; Pascal Duperray; Thierry Schuller
Original assignee: CENTRALE RECH SA; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: CENTRALE RECH SA; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2010-10-15

Abstract

Brûleur pour la combustion en régime de prémélange d'un combustible avec un comburant riche en oxygène, procédé de combustion en prémélange au moyen d'un tel brûleur et four et réacteur équipé d'un tel brûleur, ledit brûleur comportant une chambre contenant un lit fixe perméable situé en amont de l'ouverture d'injection du brûleur et un dispositif pour le mélange du combustible avec le comburant en amont de la chambre.

Description

BRULEUR EN REGIME DE PRÉMÉLANGE ET SON UTILISATION

La présente invention concerne un brûleur industriel en régime de prémélange et son utilisation.

Depuis plusieurs décennies, la combustion avec un comburant riche en oxygène (c'est-à-dire avec une teneur en oxygène dans le comburant supérieure à 23,5%vol) a été identifiée comme une solution technologique privilégiée pour accroître l'efficacité énergétique des procédés de combustion. La combustion avec un comburant riche en oxygène permet notamment d'obtenir des températures significativement plus élevées que la combustion à l'air, de réduire les émissions polluantes et/ou d'obtenir des produits de combustion concentrés en CO2 pour faciliter les procédés de CCS (en anglais : Carbon Capture and Storage ). Dans le domaine de la combustion, distinction est faite entre la combustion en régime de diffusion et la combustion en régime de prémélange.

En régime de diffusion, le combustible et le comburant, par la suite également appelés oxydant, sont injectés séparément dans la chambre ou zone de combustion, c'est-à-dire dans la chambre ou la zone dans laquelle la flamme se développe. Le régime et la flamme de diffusion sont appelés ainsi du fait que, les réactifs étant séparés, ils doivent venir au contact l'un de l'autre par le phénomène de diffusion.

Il est également possible, dans le cas d'un combustible et d'un comburant gazeux, de mélanger le combustible et le comburant avant leur injection, ou plus correctement avant l'injection du mélange, dans la chambre ou zone de combustion. La flamme ainsi obtenue est appelée flamme de prémélange. En régime de prémélange, le prémélange intime des réactifs fait que la combustion est plus efficace. La flamme est donc plus chaude qu'en régime de diffusion et ne produit pas d'imbrûlés si le mélange contient au moins la quantité stoechiométrique d'oxydant (flamme bleue). Dans les procédés de combustion à comburant riche en oxygène exploités actuellement en milieu industriel, le combustible et le comburant (air enrichi en oxygène ou oxygène), sont injectés séparément dans la chambre ou zone de combustion. La flamme se développe donc dans un régime de diffusion. Au vu des propriétés particulières de la combustion en régime de prémélange, il serait souhaitable pour certaines applications industrielles, de disposer d'un procédé de combustion en régime de prémélange à comburant riche en oxygène. Toutefois, les risques associés au prémélange de combustible et de comburant riche en oxygène, tels que l'inflammation spontanée du prémélange (auto-inflammation) en amont de la zone de combustion, la remontée de la flamme dans le brûleur et dans le volume de prémélange (phénomène de flash-back ), et la propagation d'une détonation dans le prémélange ont, jusqu'à présent, empêché une telle exploitation à l'échelle industrielle.

La présente invention a pour but de fournir un brûleur et un procédé permettant la combustion en régime de prémélange d'un combustible avec un comburant riche en oxygène dans des meilleures conditions de sécurité, ledit comburant étant de préférence de l'air enrichi en oxygène et plus de préférence encore de l'oxygène. La présente invention concerne en particulier un brûleur pour la combustion en régime de prémélange d'un combustible gazeux et d'un comburant gazeux. Le brûleur suivant l'invention permet plus particulièrement la combustion en régime de prémélange d'un combustible avec un comburant riche en oxygène, la teneur en oxygène dudit comburant riche en oxygène étant d'au moins 23,5%vol, de préférence d'au moins 30%vol, encore de préférence d'au moins 50 %vol et plus de préférence encore d'au moins 90%vol. Le brûleur suivant l'invention comporte un dispositif de mélange ayant une entrée de combustible, une entrée de comburant et une sortie pour un mélange dudit combustible avec ledit comburant. Dans le présent contexte, on comprend par combustible gazeux un combustible qui entre dans le dispositif de mélange en phase gazeuse. Ceci n'exclut donc pas, par exemple, que ledit combustible soit stocké en phase liquide en amont du brûleur. Dans ce cas, le combustible gazeux est obtenu par vaporisation du combustible avant son entrée dans le dispositif de mélange. De manière analogue, on comprend par comburant gazeux, un comburant qui entre dans le dispositif de mélange en phase gazeuse.

Le brûleur comporte également une chambre située en aval du dispositif de mélange. La chambre présente une entrée et une sortie pour ledit mélange. L'entrée de la chambre est en connexion fluide avec la sortie du dispositif de mélange. De cette manière, le mélange issu du dispositif de mélange entre dans la chambre. La chambre du brûleur comporte un lit fixe perméable entre l'entrée et la sortie de la chambre. De cette façon, le mélange, qui est issu du dispositif de mélange et entre dans la chambre, traverse ledit lit fixe avant de quitter la chambre par la sortie. Le brûleur comporte aussi une ouverture d'injection dudit mélange située en aval de ladite chambre et en connexion fluide avec la sortie de la chambre. Le mélange issu de la chambre est ainsi emmené vers cette ouverture d'injection du brûleur et est injecté à travers cette ouverture dans la chambre ou zone de combustion, chambre ou zone dans laquelle la combustion en régime de prémélange du combustible avec le comburant a lieu. Dans le présent contexte, les termes amont et aval sont utilisés par rapport 5 au sens d'écoulement des fluides, c'est-à-dire par rapport au sens d'écoulement du combustible, du comburant, respectivement du mélange. Il est à noter que le brûleur peut comporter plusieurs, voire des dizaines ou des centaines d'ouvertures d'injection qui sont en connexion fluide avec la sortie de la chambre et à travers lesquelles le mélange est injecté dans la zone ou chambre de 10 combustion. L'utilisation de brûleurs avec un grand nombre d'ouvertures d'injection est notamment connue dans le domaine des traitements de surface par flammage, tel que le polissage de verre et la synthèse de matériaux au moyen d'une flamme, comme notamment illustré dans US-A-5876683. Pour la mise en oeuvre du brûleur, l'entrée de combustible du dispositif de 15 mélange est reliée à une source de combustible. Le combustible peut notamment être choisi parmi les hydrocarbures, l'hydrogène et l'acétylène, de préférence parmi les hydrocarbures et l'acétylène. Pour certaines applications, les hydrocarbures sont particulièrement préférés. L'entrée de comburant du dispositif de mélange est reliée à une source d'un 20 comburant riche en oxygène, de préférence à une source d'air enrichi en oxygène et plus de préférence à une source d'oxygène. Comme indiqué ci-dessus, la teneur en oxygène dudit comburant riche en oxygène est d'au moins 23,5%vol, de préférence d'au moins 30%vol, encore de préférence d'au moins 50 %vol et plus de préférence encore d'au moins 90%vol. 25 Le lit fixe contenu dans la chambre peut être un lit fixe de billes ou un lit de matière poreuse ayant des pores traversant le lit fixe. Suivant l'invention, le mélange de combustible et de comburant est réalisé en amont de la chambre et donc en amont du lit fixe. Dans le lit fixe, le mélange de comburant et de combustible est dispersé dans le volume des pores ouverts présents dans le volume global dudit lit fixe. Le lit fixe permet 30 ainsi, dans le cas d'une rentrée éventuelle d'une flamme dans la chambre, d'éteindre cette flamme en amont de l'entrée de la chambre et donc en amont du dispositif de mélange. A cette fin, il est avantageux que le matériau du lit fixe ait une capacité élevée pour absorber une puissance thermique. La porosité du lit fixe, c'est-à-dire la fraction volumique du lit fixe constituée par des pores traversant le lit, est avantageusement entre 40% et 80%, voire 90%, de préférence entre 50% et 70%. En pratique, la porosité sera choisie en fonction du matériau du lit fixe, de manière à pouvoir assurer l'extinction de la flamme dans le cas d'une rentrée de flamme tout en limitant la perte de charge à travers le lit.

On choisit également, pour le lit fixe, un matériau qui résiste aux températures rencontrées dans les brûleurs au cours du procédé d'application visé. Le lit fixe peut ainsi consister en une matière choisie parmi l'alumine, le verre, le quartz, le ZrO2, les matières céramiques telles que le titanate d'alumine (Al2O3TiO2), le carbure de silice, les métaux et alliages de métaux compatibles avec l'oxygène (à la température donnée), tels que les alliages à base de NiCr (parfois appelés super-alliages et notamment les alliages commercialisés sous la dénomination commerciale Inconel ), et les combinaisons desdites matières. Le lit fixe peut par exemple, de manière utile, consister en des billes d'alumine, des billes de verre, des billes de quartz, des billes de ZrO2, des billes de titanate d'alumine, des billes de carbure de silice, des billes de métaux et d'alliages compatibles avec l'oxygène, telles que des billes d'alliages à base de Ni Cr ou une combinaison desdits matériaux ou encore d'une masse poreuse desdits matériaux. Les alliages à base de Ni Cr sont préférés, étant donné leur compatibilité avec l'oxygène ainsi que leur capacité élevée d'éteindre toute flamme qui serait rentrée dans la chambre. Le brûleur suivant l'invention, et en particulier sa chambre, sont avantageusement équipés de moyens d'évacuation de chaleur vers l'extérieur du brûleur, respectivement vers l'extérieur de la chambre. La chambre peut ainsi comporter des parois munies de moyens de refroidissement tels que les serpentins de refroidissements (en anglais : cooling coils ). De manière préférentielle, le brûleur est également équipé de moyens pour mesurer la température des parois de la chambre. Dans ce cas, au moins un moyen de refroidissement de la chambre est avantageusement régulé en fonction de la température ainsi mesurée, de manière à maintenir la température des parois en dessous d'une valeur choisie comme limite supérieure. Ceci permet d'éviter la formation de points chauds (en particulier créés par l'environnement extérieur, tels que le bloc du brûleur ou la zone de combustion) susceptibles de conduire à l'auto-inflammation du mélange à l'intérieur du brûleur. Le dispositif de mélange du brûleur comporte au moins deux entrées : au moins une entrée de combustible gazeux et au moins une entrée de comburant gazeux. Toutefois, le dispositif de mélange peut comporter plus que deux entrées, mais de préférence pas plus que cinq. Le dispositif de mélange comporte de préférence une sortie unique pour le mélange de combustible et comburant. De manière avantageuse, au moins une entrée présente un axe d'écoulement situé dans un plan en substance orthogonal à l'axe d'écoulement de la sortie du dispositif de mélange. Par exemple, quand le brûleur est utilisé pour la synthèse de matériaux dans une flamme, le dispositif de mélange comporte avantageusement en plus d'une entrée de combustible et d'une entrée de comburant, une entrée pour la gaz vecteur (contenant les molécules qui servent à la synthèse des matériaux). Quand le dispositif de mélange comporte deux entrées (une entrée de combustible et une entrée de comburant), le dispositif de mélange est de manière particulièrement utile une connexion en substance en forme de T entre le conduit d'arrivée du combustible et le conduit d'arrivée du comburant, cette connexion en substance en forme de T ayant de préférence un conduit d'évacuation du mélange dont la section interne est inférieure ou égale à la demi-somme des sections des conduits d'arrivées du combustible et du comburant, de manière à obtenir une vitesse d'écoulement plus élevée du mélange à la sortie du dispositif. Une telle forme de réalisation du dispositif de mélange en forme de T permet d'assurer une bonne homogénéité du mélange à la sortie du dispositif. Pour une sécurité optimale, et notamment pour limiter la puissance dégagée par une éventuelle combustion du mélange en amont de l'ouverture d'injection du brûleur, on visera à minimiser les volumes libres du brûleur comportant le mélange de comburant et de combustible. Il est ainsi avantageux de maximiser la compacité du dispositif de mélange. La connexion en substance en forme de T constitue un tel dispositif de mélange compact. On cherchera également à limiter le volume à l'intérieur du conduit entre la sortie du dispositif de mélange et l'entrée de la chambre, voire de faire coïncider la sortie du dispositif de mélange avec l'entrée de la chambre.

Le brûleur suivant l'invention comporte de manière utile au moins un arrête flamme. Le brûleur comporte de préférence au moins un arrête flamme en aval du lit fixe. Il peut aussi comporter au moins un arrête flamme en amont du lit fixe. Les arrête flammes, et plus particulièrement les arrête flammes coupe-déflagration et les arrête flammes coupe-détonation, ainsi que leur utilisation pour stopper la propagation d'une déflagration ou d'une détonation sont connus dans l'état de l'art. En pratique, on choisira les arrête flammes en fonction des débits de gaz et des matériaux utilisés. Le brûleur peut aussi comporter un disque de rupture en aval du dispositif de mélange et en amont de l'ouverture d'injection. Il comporte de préférence un disque de rupture situé en aval du lit fixe et en amont de l'ouverture d'injection et encore de préférence en aval de la chambre et en amont de l'ouverture d'injection par laquelle le mélange est injecté dans la zone ou chambre de combustion. Un tel disque de rupture permet de conserver l'intégrité du dispositif de mélange en cas de surpression liée à une détonation du mélange dans le brûleur en amont de la flamme qui se développe dans la zone de combustion. De tels disques de rupture et leur utilisation sont connus dans le domaine de la combustion. Le disque de rupture comporte avantageusement un diaphragme calibré. Le diamètre du disque de rupture est choisi en fonction du débit de mélange et donc de la puissance de consigne du brûleur. La pression de rupture du diaphragme est choisie de manière à assurer le bon fonctionnement du brûleur quand la pression à l'intérieur du brûleur correspond à l'opération normale du brûleur (pression de rupture supérieure à la pression normale du procédé à l'intérieur du brûleur), tout en assurant l'arrêt d'injection du mélange dans la zone de combustion dans le cas d'une surpression susceptible d'empêcher le bon fonctionnement du brûleur. Le brûleur peut aussi comporter un dispositif pour la coupure de l'alimentation du dispositif de prémélange en comburant et/ou en combustible, de préférence pour la coupure de comburant et de combustible. Ce dispositif pour la coupure est typiquement couplé à un détecteur de flamme pour la détection d'une flamme en aval de l'ouverture d'injection. Il comporte de manière utile une électrovanne permettant de couper l'alimentation en comburant et/ou une électrovanne permettant de couper l'alimentation en combustible, de préférence une électrovanne permettant de couper 1'(les) alimentation(s) en comburant et une électrovanne permettant de couper 1'(les) alimentation(s) en combustible. Ceci permet de couper l'alimentation des gaz réactifs et donc d'arrêter l'injection du mélange dans la zone de combustion à travers l'ouverture d'injection en cas de perte de flamme dans cette zone. En effet, l'injection continue du mélange dans la zone de combustion en cas d'absence de flamme entraîne un risque élevé et notamment un risque d'explosion. Suivant une forme de réalisation, le brûleur comporte une paroi perforée ou un élément poreux directement en amont du lit fixe. Une telle paroi, avec des perforations ou pores répartis sur une superficie correspondant à la section transversale du lit fixe permet d'assurer une distribution en substance uniforme sur la section transversale du lit fixe de l'écoulement du mélange à travers le lit. De manière analogue, le brûleur peut comporter une paroi perforée ou un élément poreux directement en aval du lit fixe en vue d'une distribution en substance uniforme de l'écoulement du mélange sur la section transversale du lit fixe. Dans le cas d'un ou plusieurs éléments poreux, lesdits éléments poreux ont également une capacité d'arrête flamme et apportent ainsi une sécurité supplémentaire. La présente invention concerne également un procédé de combustion en régime de prémélange d'un combustible avec un comburant riche en oxygène et ceci au moyen 5 d'un brûleur suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci-dessus. Suivant ce procédé : - le combustible gazeux entre dans le dispositif de mélange par l'entrée de combustible, - le comburant gazeux entre dans le dispositif de mélange par l'entrée de 10 comburant, ledit comburant gazeux étant un comburant riche en oxygène ayant une teneur en oxygène d'au moins 23,5%vol, de préférence d'au moins 30%vol, encore de préférence d'au moins 50 %vol et plus de préférence encore d'au moins 90%vol, - le combustible gazeux et le comburant gazeux sont mélangés à l'intérieur du dispositif de mélange et le mélange obtenu sort du dispositif de mélange par la sortie de 15 mélange, - le mélange issu du dispositif de mélange entre dans la chambre par l'entrée de la chambre, traverse le lit fixe contenu dans la chambre et sort de la chambre par la sortie de la chambre, - le mélange issu de la chambre est injecté à travers l'ouverture d'injection dans 20 une zone de combustion située en aval du brûleur. Le comburant riche en oxygène est avantageusement choisi parmi l'air enrichi en oxygène et l'oxygène. Le procédé suivant l'invention est notamment utile pour le chauffage d'un canal d'alimentation (en anglais feeder ), et en particulier d'un canal d'alimentation d'un 25 four de fusion de verre. Dans ce cas, la zone de combustion est située à l'intérieur d'un canal d'alimentation (feeder) et, dans le cas d'un brûleur équipé d'un ouvreau en aval de l'ouverture d'injection, également à l'intérieur de l'ouvreau. L'invention couvre ainsi également un four équipé d'un brûleur suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci-dessus et en particulier un tel four de 30 fusion dans lequel l'ouverture d'injection du brûleur débouche, directement ou par le biais d'un ouvreau, dans un canal d'alimentation du four, le four étant de préférence un four de fusion de verre. La présente invention concerne aussi un procédé de synthèse de matériaux dans une flamme, tel que la synthèse de nanoparticules, procédé dans lequel la flamme est une flamme en régime de prémélange réalisée au moyen d'un brûleur suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci-dessus. L'invention concerne également une installation pour la synthèse de matériaux dans une flamme, tels que des nanoparticules, ladite installation comprenant au moins un brûleur suivant l'invention.

Dans ce cas, la zone de combustion est située à l'intérieur d'un réacteur pour la synthèse de matériaux dans une flamme. Pour de plus amples informations sur la synthèse de matériaux dans une flamme, référence est faite, à titre d'exemple, au document antérieur US-A-5876683. Le brûleur, le procédé, le four et le réacteur suivant l'invention permettent le fonctionnement en sécurité dans un procédé de combustion industriel d'une combustion d'un combustible avec un comburant riche en oxygène en régime de prémélange. La présente invention permet ainsi à l'industriel de bénéficier des avantages d'une telle combustion en régime de prémélange et notamment : - d'obtenir un mélange réactif chimiquement homogène : ce critère est déterminant pour réaliser une combustion en milieu poreux, par exemple, ou pour des procédés de production de gaz nécessitant une bonne homogénéité du milieu réactif ; - de contrôler la longueur de la flamme : ce paramètre est important pour les systèmes de combustion confinés, tel que les feeders des fours de verre, et peut permettre d'augmenter la compacité des zones de combustion ; - de parfaitement contrôler la richesse de la flamme (rapport entre les quantités de combustible et de comburant injectées, ledit rapport pouvant, par exemple, être exprimé comme un rapport entre débits massiques ou un rapport entre débits molaires) : la richesse de la flamme est un paramètre fondamental intervenant dans la détermination de la température de flamme, de la composition chimique des gaz chauds issus de la combustion, des émissions d'espèces polluantes, de la quantité de suies ou d'imbrûlés produite. - d'au menter la tem . érature de la flamme ainsi s ue le taux de dégagement de chaleur : à quantité de combustible égale, l'efficacité de la combustion prémélangée est significativement plus élevée que celle de la combustion non prémélangée ; - de réduire la sensibilité de la flamme aux perturbations extérieures, facilitant ainsi le contrôle de la combustion.

L'invention permet plus remarquablement de réaliser ces avantages dans le cas de comburant ayant des teneurs en oxygène particulièrement élevées, telles que des teneurs en oxygène d'au moins 30%vol, d'au moins 50 %vol, voire d'au moins 90%vol, et ceci à des puissances du brûleur de l'ordre de 1 kW, jusqu'à 10 kW voire de l'ordre de 100 kW.

Les avantages du brûleur suivant la présente invention rendent son utilisation avantageuse dans tous les procédés industriels dans lesquels les propriétés d'une combustion en régime de prémélange sont recherchées. Ceci est en particulier le cas, pour l'utilisation d'un brûleur radiant à l'oxygène suivant l'invention pour le maintien à température des lignes ou canaux d'alimentation des machines à former le verre (en anglais : feeders ). Ceci est également le cas pour les procédés de synthèse en phase gazeuse de matériaux où l'énergie nécessaire à la formation de ces derniers est apportée par une flamme dont la température doit être la plus homogène possible. Un exemple d'un tel procédé de synthèse est décrit dans l'antériorité US-A-5876683 relatif à la synthèse dans une flamme de matériaux en forme de nanoparticules. Référence est faite à ce document antérieur pour de plus amples renseignements. L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple ci-après, référence étant faite à la représentation schématique ci-jointe d'une forme de réalisation spécifique d'un brûleur suivant l'invention. Le combustible, qui peut notamment être un mélange de gaz combustibles, et le comburant riche en oxygène, de préférence de l'oxygène ou du gaz enrichi en oxygène tel que de l'air enrichi en oxygène, sont acheminés au dispositif de mélange 10 en substance en forme de T , respectivement par les lignes d'alimentation 1 et 2. Les lignes d'alimentation 1 et 2 forment deux branches du T , situées l'une en face de l'autre, le mélange de combustible et de comburant ainsi formé étant évacué du dispositif de mélange par la troisième branche 3 du T . Le mélange de comburant et de combustible ainsi formé est dirigé vers la chambre 20 et y traverse d'abord un élément poreux 21 situé en amont du lit fixe 22 de la chambre 20. Cet élément poreux distribue l'écoulement du mélange sur la section transversale du lit fixe et est également destiné à arrêter la propagation éventuelle d'une flamme vers le dispositif de mélange. Des billes de verre (ou de tout autre matériau compatible avec de l'utilisation d'oxygène ou de gaz enrichi en oxygène aux conditions du procédé de combustion, telles que la température et la pression d'opération) remplissent également tout ou partie de la chambre 20 de manière à y former le lit fixe 22. Un deuxième élément poreux 23 est situé en aval du lit fixe 20.

Dans la figure, la chambre 20 a une section transversale plus large que la section de l'entrée de ladite chambre, ainsi que de la section de la sortie de ladite chambre. Il est toutefois envisageable que la chambre soit intégrée dans une section d'un conduit amenant le mélange issu du dispositif de mélange vers l'ouverture d'injection du brûleur, sans variation, au niveau de la chambre, de la section dudit conduit. Des billes, ou un milieu poreux produisant des effets analogues peuvent avantageusement également remplir tout ou partie des conduites d'alimentation 30 acheminant le mélange gazeux de la chambre 20 vers l'ouverture d'injection du brûleur. Un arrête-flamme 31 coupe-déflagration (respectivement un arrête-flamme coupe-détonation) peut être placé sur la ligne d'alimentation 30 acheminant le mélange gazeux de la chambre 20 vers l'ouverture d'injection du brûleur afin de stopper la propagation d'une déflagration (respectivement d'une détonation) vers l'amont du brûleur. La section du brûleur contenant le mélange gazeux peut en partie ou dans sa totalité, avoir des parois extérieures thermiquement isolées de l'environnement du brûleur, typiquement un bloc en matière réfractaire et/ou des parois de la chambre de combustion ou de la zone de combustion. Lesdites parois extérieures peuvent également être refroidies (selon l'application visée) pour éviter la formation de points chauds en paroi, susceptibles de conduire à l'auto-inflammation du mélange à l'intérieur de ladite section du brûleur. Un disque de rupture (diaphragme calibré) est fixé sur la chambre 20. Sa fonction est de se déchirer à une pression donnée pour éviter une surpression (relativement à la pression de service du procédé) dans la chambre 20. Le diamètre de ce disque de rupture est calculé en fonction des débits de gaz et de la surpression éventuelle envisagée. Lors de la rupture de ce disque, les gaz sous pression sont évacués dans une conduite de large diamètre.

Claims

Revendications1) Brûleur pour la combustion en régime de prémélange d'un combustible gazeux et d'un comburant gazeux, caractérisé en ce que le brûleur comporte : - un dispositif de mélange (10) ayant au moins une entrée de combustible (1), au moins une entrée de comburant (2) et une sortie (3) pour un mélange dudit combustible avec ledit comburant, - une chambre (20) située en aval du dispositif de mélange (10), ladite chambre (20) ayant une entrée et une sortie pour ledit mélange, l'entrée de la chambre étant en connexion fluide avec la sortie (3) du dispositif de mélange (10), ladite chambre comportant un lit fixe perméable (22) entre l'entrée et la sortie de la chambre (20), et - une ouverture d'injection dudit mélange située en aval de ladite chambre et en connexion fluide avec la sortie de la chambre.
2) Brûleur suivant la revendication 1, dans lequel l'entrée de comburant (2) 15 est reliée à une source d'un comburant riche en oxygène, de préférence à une source d'air enrichi en oxygène et plus de préférence à une source d'oxygène.
3) Brûleur suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le lit fixe (22) contenu dans la chambre (20) est un lit fixe de billes ou un lit de matière poreuse ayant de pores traversant le lit fixe. 20
4) Brûleur suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le lit fixe consiste en une matière choisie parmi l'alumine, le verre, le quartz, le ZrO2, les matières céramiques telles que le titanate d'alumine, le carbure de silice, les métaux et alliages compatibles avec l'oxygène tels que les alliages à base de NiCr et les combinaisons desdites matières. 25
5) Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre (20) est équipée de moyens d'évacuation de chaleur vers l'extérieur de la chambre, de préférence, la chambre comporte des parois munis de moyens de refroidissement.
6) Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans 30 lequel le dispositif de mélange (10) est une connexion en substance en forme de T entre un conduit d'arrivée du combustible et un conduit d'arrivée du comburant, cette connexion en substance en forme de T ayant de préférence un conduit d'évacuation du mélange dont la section interne est inférieure ou égale à la demi-somme des sections des conduits d'arrivées du combustible et du comburant.
7) Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un arrête flamme et de préférence au moins un arrête flamme (31) en aval du lit fixe (22).
8) Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un disque de rupture en aval du dispositif de mélange (10) et en amont de l'ouverture d'injection, ledit disque de rupture étant de préférence situé en aval du lit fixe (22) et en amont de l'ouverture d'injection et encore de préférence en aval de la chambre (20) et en amont de l'ouverture d'injection.
9) Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un dispositif pour la coupure de l'alimentation du dispositif de prémélange en comburant et/ou en combustible, de préférence pour la coupure de comburant et de combustible, ledit dispositif pour la coupure étant couplé à un détecteur de flamme pour la détection d'une flamme en aval de l'ouverture d'injection.
10) Procédé de combustion en régime de prémélange d'un combustible 15 gazeux avec un comburant gazeux au moyen d'un brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, procédé dans lequel : - le combustible gazeux entre dans le dispositif de mélange (10) par l'entrée de combustible (1), - le comburant gazeux entre dans le dispositif de mélange (10) par l'entrée de 20 comburant (2), ledit comburant gazeux ayant une teneur en oxygène d'au moins 23,5%vol, de préférence d'au moins 30%vol, encore de préférence d'au moins 50 %vol et plus de préférence encore d'au moins 90%vol, - le combustible gazeux et le comburant gazeux sont mélangés à l'intérieur du dispositif de mélange (10) et le mélange obtenu sort du dispositif de mélange par la sortie 25 de mélange (3), - le mélange issu du dispositif de mélange (10) entre dans la chambre (20) par l'entrée de la chambre, traverse le lit fixe (22) contenu dans la chambre et sort de la chambre par la sortie de la chambre, - le mélange issu de la chambre (20) est injecté à travers l'ouverture d'injection 30 dans une zone de combustion située en aval du brûleur. 16) Procédé suivant la revendication 10, dans lequel le comburant riche en oxygène est choisi parmi l'air enrichi en oxygène et l'oxygène. 17) Procédé suivant l'une des revendications 10 et 11, dans lequel le combustible est choisi parmi les hydrocarbures, l'hydrogène et l'acétylène.13) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la zone de combustion est située à l'intérieur d'un canal d'alimentation d'un four de fusion de verre ou à l'intérieur d'un réacteur pour la synthèse de matériaux dans une flamme. 14) Four équipé d'un brûleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, le four étant de préférence un four de fusion de verre et plus de préférence un tel four de fusion verre dans lequel l'ouverture d'injection du brûleur débouche dans un canal d'alimentation dudit four. 15) Réacteur pour la synthèse de matériaux dans une flamme équipé d'un 10 brûleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9.