FR2986855A1 - Oxy-bruleur a injections multiples de combustible et procede d'oxy-combustion correspondant - Google Patents

Abstract

Brûleur, four et procédé pour l'oxy-combustion bas-NOx et à faible risque de dépôts d'un combustible avec un oxydant riche en oxygène, par injection d'un flux d'un gaz de dilution, plusieurs jets de combustible, au moins un jet primaire d'oxydant primaire et plusieurs jets d'oxydant secondaire dans une zone de combustion, de manière à ce que les jets de combustible et les jets d'oxydant sont entourés par le flux de gaz de dilution et de manière à ce que le ou les jets d'oxydant primaire sont injectés en contact avec un jet de combustible et à ce que les jets d'oxydant secondaires sont injectés à une distance des jets de combustible.

Description

Oxy-brûleur à injections multiples de combustible et procédé d'oxy-combustion correspondant La présente invention concerne un brûleur oxy-combustible ainsi qu'un procédé d' oxycombustion correspondant.

La combustion d'un combustible qui est introduit dans une zone ou chambre de combustion par injection à travers un brûleur nécessite souvent une maintenance régulière, notamment à cause de dépôts aux nez des injecteurs. De tels dépôts sont en effet susceptibles de bloquer partiellement, voire totalement, les injecteurs, de dévier la flamme générée, etc. Ces dépôts doivent par conséquent être éliminés par des étapes de maintenance plus ou moins régulières. L'occurrence de dépôts est plus importante et donc la fréquence des maintenances est plus élevée quand l'atmosphère de la zone ou chambre de combustion est riche en matières condensables. L'occurrence de dépôts est particulièrement fréquente quand le combustible est un combustible liquide et de manière plus importante quand le combustible liquide est un combustible lourd tel que le fioul lourd et les fiouls résiduels, également appelés résidus pétroliers. Le problème de dépôts est généralement également plus accru quand le comburant utilisé est un gaz plus riche en oxygène que de l'air, tel que l'oxygène dit « industriel », utilisé 20 notamment en vue d'une réduction des émissions NOx. La présente invention a pour but de fournir un oxy-brûleur et un procédé d' oxycombustion permettant de limiter la formation de dépôts aux nez des injecteurs et permettant une maintenance facilitée et moins fréquente. Dans le présent contexte, on comprend par un procédé d' oxy-combustion un procédé de 25 combustion avec un oxydant ayant une teneur en oxygène d'au moins 50% vol, de préférence d'au moins 80% vol, encore de préférence d'au moins 90% vol et encore plus de préférence d'au moins 95% vol. Dans le présent contexte, on comprend par oxy-brûleur un brûleur adapté pour la mise en oeuvre dans un procédé d' oxy-combustion. 30 Le brûleur suivant l'invention comporte un passage, dit passage principal, pour l'injection d'un gaz de dilution en substance inerte dans une zone de combustion en aval dudit brûleur, ledit passage principal s'étendant selon une direction longitudinale entre, d'une part, une entrée et d'autre part, une sortie qui débouche dans la zone de combustion aval. A l'intérieur du passage principal se trouve un ensemble de n1 injecteurs de combustible, avec n1 >1. Chaque injecteur de combustible de cet ensemble se termine vers la sortie par un nez de combustible pour l'injection d'un combustible dans la zone de combustion. A l'intérieur du passage principal se trouve également au moins un injecteur primaire, chaque injecteur primaire se termine vers la sortie par un nez primaire pour l'injection d'un oxydant primaire dans la zone de combustion. Chaque injecteur primaire présent dans le passage principal est associé à un desdits injecteurs de combustible de manière à ce que l'oxydant primaire qui est injecté par ledit injecteur primaire à travers son nez primaire est injecté dans la zone de combustion en contact avec le combustible qui est injecté par l'injecteur de combustible associé audit injecteur primaire. Dans le passage principal sont également montés n2 injecteurs secondaires, avec n2 >1.

Chaque injecteur secondaire se termine vers la sortie par un nez secondaire pour l'injection d'oxydant secondaire dans la zone de combustion. Les nez secondaires sont, un par un, espacés des nez de combustible. Suivant l'invention, lesdits injecteurs, c'est-à-dire les injecteurs de combustible, le ou les injecteurs primaires et les injecteurs secondaires, sont montés dans le passage principal de manière à ce que, lors du fonctionnement du brûleur, les nez de combustible, le ou les nez primaires et les nez secondaires sont noyés dans le gaz de dilution s'écoulant dans le passage principale. Dans le cas des nez secondaires et des nez de combustible sans nez primaire associé, ceci signifie que la paroi latérale du nez est entièrement entourée de gaz de dilution. Dans le cas d'un nez de combustible avec un nez primaire associé, ceci signifie que la paroi externe de l'ensemble formée par le nez de combustible et le nez primaire associé est entièrement entourée de gaz de dilution. Quand, par exemple, le nez de combustible se trouve à l'intérieur du nez primaire associé, le gaz de dilution entoure la paroi latérale du nez primaire associé. Dans le cas inverse, le gaz de dilution entoure la paroi latérale du nez de combustible.

Le brûleur suivant l'invention se distingue donc des brûleurs dans lesquels le combustible et l'oxydant sont mélangés en amont de la zone de combustion et au moyen duquel le mélange de combustible et oxydant ainsi obtenu est injecté dans la zone de combustion.

Le brûleur suivant l'invention se distingue également des brûleurs dans lesquels un oxydant riche en oxygène est mélangé avec un gaz en substance inerte en amont de la zone de combustion et au moyen duquel le mélange ainsi obtenu est injecté dans la zone de combustion en tant que comburant dit « air artificiel ».

Il a été constaté que le brûleur suivant l'invention permet une réduction plus importante de la génération de NOx par rapport auxdits brûleurs connus. Ainsi, les nez sont latéralement balayés par le gaz de dilution injecté dans la zone de combustion à travers la sortie du passage principal. Un tel balayage par un gaz en substance inerte limite fortement les dépôts sur les nez des injecteurs.

Lors de l'oxy-combustion d'un combustible liquide en particulier d'un combustible liquide de type « lourd » au moyen d'un oxy-brûleur suivant l'état de la technique, le combustible liquide a tendance à produire des dépôts sur la surface particulièrement chaude du nez de combustible en face de la zone de combustion. Dans le cas de la présente invention, le balayage au moyen du gaz de dilution présente non-seulement un effet mécanique, mais permet également de limiter l'échauffement des nez de combustible en face-à-face de la zone de combustion. Ce qui plus est, la présente invention permet de réduire la surface des nez de combustible exposée à la zone de combustion sur laquelle les dépôts ont tendance à se former, ce qui permet également au gaz de dilution de mieux limiter l'échauffement de ladite surface. Le brûleur est avantageusement muni d'entretoises pour fixer la position des injecteurs à l'intérieur du passage principal. Suivant l'invention, lesdites entretoises sont conçues et positionnées à l'intérieur du passage principal de manière à ne pas empêcher le balayage des nez par le gaz de dilution. Ces entretoises sont donc typiquement reliées aux injecteurs en amont du nez. Dans le présent contexte, on comprend par gaz en substance inerte un gaz contenant moins de 18% en volume de matière combustible et/ou d'oxygène, et qui, de ce fait, ne contribue pas ou très peu à la combustion. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, le gaz de dilution est de la fumée recyclée issue de la zone de combustion. Ainsi, l'entrée du passage principal est de manière utile reliée à un circuit de recyclage de fumées générées dans la zone de combustion. Ledit circuit de recyclage peut comporter des éléments tels qu'un échangeur de chaleur, un dispositif de dépoussiérage, un condenseur, etc. La sortie du passage principal présente une section d'écoulement qui correspond en substance à la section dudit passage principal en amont de la sortie. Typiquement, la section d'écoulement de la sortie correspond à au moins 80% de ladite section du passage principal en amont de la sortie, de préférence à au moins 90% et encore de préférence à 100 % de cette section du passage principal en amont de la sortie. Le passage principal n'est donc pas muni au niveau de sa sortie d'une plaque transversale munie de perforations par lesquelles sont injectés les jets de réactant de combustion, comme c'est le cas pour certains oxy-brûleurs suivant l'état de la technique. Suivant une forme de réalisation préférée, au moins un des nez de combustible est positionné entre deux nez secondaires. De préférence, chacun desdits nez de combustible se situe entre deux nez secondaires. Suivant un exemple particulier d'une telle configuration du brûleur suivant l'invention, les nez de combustible sont positionnés selon un ou plusieurs cercles, et au moins un nez secondaire se trouve entre chaque paire de deux nez de combustible successifs sur le cercle. Selon un exemple particulier, le brûleur présente des injecteurs de combustible et des injecteurs secondaires positionnés selon un cercle et en alternance, c'est-à-dire un injecteur de combustible suivi d'un injecteur secondaire suivi d'un injecteur de combustible, suivi d'un injecteur secondaire et ainsi de suite. Suivant une forme de réalisation, le nombre n2 d'injecteurs secondaires est égal au nombre n1 d'injecteurs de combustible. Le nombre n2 d'injecteurs secondaires peut également être différent du nombre n1 d'injecteurs de combustible.

Le nombre n2 d'injecteurs secondaires peut par exemple être supérieur au nombre n1 d'injecteurs de combustible. Par exemple, plusieurs nez secondaires peuvent être positionnés entre deux nez de combustible d'une paire de nez de combustible adjacents. Le brûleur peut aussi comporter, à l'intérieur du passage principal, des injecteurs secondaires dont les nez sont positionnés autour de l'ensemble des n1 nez de combustible. De cette manière, lors de l'opération du brûleur, l'ensemble des jets de combustible injectés par les n1 injecteurs de combustible est entouré de jets d'oxydant secondaire. Une telle configuration est notamment utile pour assurer une combustion (plus) complète du combustible dans la zone de combustion.

Suivant une forme de réalisation préférée, le passage principal est en substance cylindrique en amont de l'ouverture, voire dans sa totalité. Toutefois, le passage principal peut également présenter une section transversale non-circulaire, par exemple une section transversale ovale ou rectangulaire.

Le passage principal est de manière avantageuse entouré d'un passage de gainage pour l'injection d'un gaz de gainage en substance inerte dans la zone de combustion autour du gaz de dilution. Ledit passage de gainage est de préférence muni de moyens pour la mise en rotation du gaz de gainage autour du gaz de dilution, tel que, par exemple, un ensemble d'ailettes parfois désigné dans l'art par le terme anglais « swirler ». La présente invention est particulièrement intéressante pour la combustion d'un combustible liquide. Dans ce cas, au moins un des n1 injecteurs de combustible est un injecteur de combustible liquide, désigné ci-après par le terme « atomiseur ». Suivant une forme de réalisation, chacun des n1 injecteurs de combustible sont des atomiseurs. Le brûleur suivant l'invention peut aussi comporter au moins un injecteur de combustible solide, désigné ci-après par le terme « pulvérisateur », voire n1 pulvérisateurs, ou encore au moins un injecteur de combustible gazeux, voire n1 injecteurs de combustible gazeux. L'ensemble des n1 injecteurs peut également être une combinaison de différents types de combustibles, par exemple, une combinaison d'atomiseurs pour des combustibles liquides de différentes viscosités et/ou un ensemble d'injecteurs de combustible gazeux et/ou d'atomiseurs et/ou de pulvérisateurs. Un tel brûleur peut être utilisé pour la combustion simultanée de différents types de combustibles. Un tel brûleur permet aussi de changer de combustible, par exemple : un fonctionnement avec un combustible gazeux injecté au moyen d'au moins un injecteur de combustible gazeux lors du démarrage du procédé de combustion suivi d'un fonctionnement avec un combustible liquide injecté au moyen d'atomiseurs et/ou avec un combustible solide injecté au moyen de pulvérisateurs après la phase de démarrage. Suivant une forme de réalisation utile de l'invention, chacun des n1 injecteurs de combustible est associé à un injecteur primaire. Quand le brûleur comporte au moins un injecteur de combustible liquide ou atomiseur, au moins un atomiseur peut être un atomiseur assisté, un atomiseur assisté étant un atomiseur dans lequel le liquide est atomisé au moyen d'un gaz d'atomisation, tel que de l'air et de la vapeur. Il est également envisageable d'utiliser l'oxydant primaire injecté au moyen d'un injecteur primaire associé audit atomiseur au moins partiellement comme gaz d'atomisation. Toutefois, en général, l'essentiel de l'atomisation assistée est réalisé au moyen d'un gaz d'atomisation autre que l'oxydant primaire et l'effet principal de l'oxydant primaire est un meilleur accrochage de la flamme. De manière analogue, quand le brûleur comporte au moins un injecteur de combustible liquide ou pulvérisateur, au moins un pulvérisateur peut être un pulvérisateur assisté, un pulvérisateur assisté étant un pulvérisateur dans lequel le combustible solide est injecté au moyen d'un gaz de pulvérisation, tel que de l'air. Il est également envisageable d'utiliser l'oxydant primaire injecté au moyen d'un injecteur primaire associé audit pulvérisateur au moins partiellement comme gaz de pulvérisation. Toutefois, en général, l'effet principal de l'oxydant primaire est un meilleur accrochage de la flamme. Le brûleur peut également comporter, notamment à l'intérieur du passage principal, par exemple en substance au centre du passage principal, un détecteur de flamme, un brûleur pilote, un allumeur, etc., ou encore un passage apte à recevoir un détecteur de flamme, un brûleur pilote ou un allumeur.

Suivant une forme de réalisation particulière, le brûleur peut aussi être muni, à l'intérieur du passage principal, de n3 injecteurs supplémentaires, qui se terminent vers la sortie par des nez supplémentaires, adaptés pour l'injection à travers la sortie d'un agent de désulfuration dans la zone de combustion, avec n3 > 1. Une telle forme de réalisation est particulièrement utile pour la combustion d'un combustible riche en soufre, tel qu'un nombre important des résidus pétroliers. Il peut en particulier être utile de prévoir au moins un nez supplémentaire entre deux nez de combustible successifs. Pour la mise en oeuvre du brûleur suivant l'invention, les injecteurs de combustible qui injectent du combustible dans la zone de combustion aval sont reliés à une source de combustible. Les injecteurs primaires et secondaires sont reliés à une source d'oxydant, telle qu'une source d'oxydant contenant au moins 50% vol 02, de préférence au moins 80% vol 02, et encore plus de préférence au moins 90% vol 02. La source d'oxydant peut notamment être une unité de séparation des gaz de l'air, souvent désignée par l'abréviation anglaise « ASU » (Air Separation Unit), un pipeline d'oxydant ou un réservoir d'oxydant liquéfié. Le passage principal est relié à une source de gaz en substance inerte. Quand le brûleur comporte également un passage de gainage, ledit passage de gainage est également relié à une source de gaz en substance inerte. Un exemple d'une telle source de gaz en substance inerte est un circuit de recyclage de fumées, en particulier un circuit de recyclage des fumées générées dans la zone de combustion. Les injecteurs primaires et secondaires peuvent notamment être reliés à une même source 30 d'oxydant. Le passage principal et le passage de gainage peuvent être reliés à une même source de gaz en substance inerte.

La présente invention présente un intérêt particulier pour l'oxy-combustion d'un combustible liquide. Ainsi, suivant une forme de réalisation avantageuse, au moins la moitié des n1 injecteurs de combustible sont des atomiseurs, c'est-à-dire, au moins 0,5 x n1 des injecteurs de combustibles sont des atomiseurs. Quand n1 est un chiffre impair, ceci signifie qu'au moins 0,5 x n1 + 0,5 des n1 injecteurs de combustible sont des injecteurs de combustible liquide, c'est-à-dire des atomiseurs. La présente invention concerne également un four comportant au moins un brûleur suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci-dessus, telle qu'en particulier une chaudière. De préférence, le four comporte au moins une paroi munie de plusieurs brûleurs suivant l'invention. Les brûleurs suivant l'invention sont alors positionnés dans la paroi en fonction du profil du besoin énergétique à l'intérieur de la zone de combustion. La présente invention couvre également un procédé d' oxy-combustion. L'invention concerne ainsi un procédé pour la combustion dans une zone de combustion d'un combustible avec un oxydant ayant une teneur en oxygène d'au moins 50% vol. Selon ce procédé, on injecte un flux de gaz de dilution en substance inerte, tel que défini ci-dessus, dans la zone de combustion à travers une ouverture de sortie qui débouche dans la zone de combustion. A travers cette ouverture de sortie, sont également injectés dans la zone de combustion : - n1 jets de combustible, - au moins un jet d'oxydant primaire (ci-après « jets primaires »), et - n2 jets d'oxydant secondaire (ci-après « jets secondaires ») avec n1 > 1 et n2 > 1. Chaque jet d'oxydant secondaire présente une teneur en oxygène d'au moins 50% vol, de préférence d'au moins 80% vol, encore de préférence d'au moins 90% vol, et encore plus de préférence d'au moins 95% vol. Le gaz de dilution injecté à travers l'ouverture de sortie entoure chacun des n1 jets de combustible, ainsi que le ou les jets primaires et les jets n2 jets secondaires lors de leur injection à travers l'ouverture de sortie.

Dans le cas d'un jet de combustible avec un jet primaire associé, ceci signifie que l'ensemble du jet de combustible et du jet primaire associé audit jet de combustible est entouré par le gaz de dilution en substance inerte lors de leur injection à travers l'ouverture de sortie.

On utilise de préférence comme gaz de dilution des fumées recyclées issues de la zone de combustion, le cas échéant après dépoussiérage, après séchage (absorption ou condensation d'eau), après refroidissement et/ou après réchauffage. Suivant une forme de réalisation avantageuse, un jet de gaz de gainage, également en substance inerte, est injecté autour du gaz de dilution injecté à travers l'ouverture de sortie. Le gaz de gainage, qui peut avoir la même source/la même composition que le gaz de dilution, peut être injecté dans la zone de combustion avec un mouvement de rotation ou « swirl » autour du gaz de dilution. Le procédé suivant l'invention est de préférence mis en oeuvre au moyen d'un brûleur selon l'invention, suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci-dessus. La combustion a de préférence lieu dans une zone de combustion d'un four tel que notamment une chaudière. Grâce au balayage des nez par un gaz de dilution en substance inerte lors du fonctionnement du brûleur et la superficie limitée des injecteurs/nez généralement métalliques exposée à la zone de combustion, la fréquence et/ou sévérité de la formation de dépôts sur les ou certains nez est fortement réduite. Même si des dépôts se forment, du fait que le brûleur suivant l'invention comporte n1 injecteurs de combustible et n2 injecteurs secondaires, il est possible d'effectuer le nettoyage d'une partie des n1 nez de combustible et/ou d'une partie des n2 nez secondaires sans avoir à arrêter le brûleur. Dans ce cas, il est possible de diminuer la puissance du brûleur en fonction du nombre d'injecteurs de combustible et/ou d'injecteurs secondaires arrêtés pour le nettoyage ou encore de basculer le flux de combustible et/ou d'oxydant vers respectivement les injecteurs de combustible et/ou les injecteurs secondaires toujours en fonctionnement. Quand le brûleur comporte également un ou plusieurs injecteurs additionnels, comme notamment un ou des injecteurs supplémentaires tels que définis ci-dessus, et qui sont aptes à injecter du combustible, respectivement de l'oxydant, il est également envisageable de basculer temporairement le flux de combustible, respectivement le flux d'oxydant, d'un injecteur arrêté pour nettoyage vers un injecteur additionnel. Grâce à l'injection séparée du combustible et de l'oxydant secondaire et l'injection desdits flux dans le gaz de dilution qui les entourent, les émissions de NOx sont fortement réduites. Il est également possible de modifier la longueur et la forme de la flamme générée, même à puissance égale, en modifiant le nombre d'injecteurs de combustible et/ou d'injecteurs secondaires mis en oeuvre, voire de faire varier la sélection des injecteurs de combustible parmi les n1 injecteurs de combustible et/ou les injecteurs secondaires parmi les n2 injecteurs secondaires effectivement mis en oeuvre pour la combustion. Comme indiqué ci-dessus, quand le brûleur comporte différents types d'injecteurs combustible (injecteurs de combustible gazeux, atomiseurs, pulvérisateurs), il est également possible d'utiliser le brûleur pour différents types de combustible, en succession ou simultanément, voire d'utiliser le brûleur pour différentes qualités de combustible du même type, telles que par exemple du fioul lourd et du fioul léger. Le brûleur permet ainsi une combustion efficace de combustibles bas-PCI, en injectant du fioul au moyen d'au moins un des injecteur de combustible et en injectant du combustible bas PCI au moyen d'au moins un autre inj ecteur. Le procédé suivant l'invention tel que décrit ci-dessus est particulièrement avantageux quand la zone de combustion a atteint la température requise pour le procédé industriel, par exemple, la température requise pour la génération de vapeur à une température et une pression données dans une chaudière, la température requise pour la fusion ou l'affinage de la charge dans un four de fusion et/ou d'affinage, la température requise pour le déroulement à la vitesse souhaitée d'une réaction chimique dans un réacteur chimique. Un fonctionnement alternatif temporaire peut toutefois être indiqué, voire nécessaire dans des situations spécifiques, par exemple, lors du démarrage du procédé de combustion, lors d'une intervention sur l'installation ou avant l'arrêt du procédé de combustion.

Ceci est notamment le cas lors du démarrage du procédé/du four quand, en opération stationnaire, le gaz de dilution et/ou le gaz de gainage sont de la fumée recyclée issue de la zone de combustion. Ainsi, il peut, par exemple, être nécessaire, en phase transitoire, de remplacer le gaz de dilution et/ou le gaz de gainage avec de l'air qui intervient alors également en tant que comburant, et/ou de remplacer le combustible au moins partiellement par un combustible plus léger, et/ou de remplacer le combustible liquide ou solide au moins partiellement par un combustible gazeux plus facile à brûler. La présente invention est illustrée par l'exemple ci-après qui correspond à une forme de réalisation particulière de l'invention, référence étant faite à la figure ci-jointe qui est une représentation schématique d'une vue de face d'un brûleur suivant l'invention monté dans une paroi verticale d'un four, telle qu'une chaudière.

La paroi verticale du four comporte une multitude de tels brûleurs positionnés dans la paroi verticale en fonction de la géométrie du four et le profil thermique recherché. Le passage principal cylindrique du brûleur injecte de la fumée dans la zone de combustion du four qui se trouve directement en aval de la sortie 11 dudit passage principal. A cette fin, le passage principal est relié à un circuit de recirculation de fumées. Les fumées générées par la combustion dans le four sont extraites et une partie de leur énergie thermique résiduelle est récupérée dans un échangeur de chaleur. Une partie des fumées, le cas échéant après dépoussiérage, est recyclée vers les brûleurs par le circuit de recirculation. Le restant des fumées est avantageusement envoyé vers une installation pour la capture de CO2. A l'intérieur du passage principal se trouvent quatre injecteurs de fioul, chacun desdits injecteurs/atomiseurs se termine à proximité de la sortie 11 par un nez de combustible 21. Un injecteur d'oxydant primaire est associé à chacun des quatre injecteurs de fioul. Lesdits injecteurs d'oxydant primaire injectent un oxydant ayant une teneur en oxygène d'au moins 90% vol autour du jet de combustible injecté par l'injecteur de fioul associé. Ainsi, les injecteurs d'oxydant primaire se terminent en un nez primaire 31 qui entoure le nez de combustible 21 de l'injecteur de fioul associé. De cette manière, un jet d'oxydant primaire de gainage est injecté autour de chaque jet de combustible, ce qui contribue à l'accrochage de la flamme et donc à la stabilité de la combustion générée. Les injecteurs de fioul et les injecteurs primaires associés sont positionnés dans le passage principal de manière à ce que la paroi latérale des nez primaires 31, qui constitue la paroi extérieure de l'ensemble des nez de fioul 21 avec le nez primaire 31 associé, soit balayée sur toute sa circonférence par les fumées injectées à travers le passage principal. Les quatre nez de combustible 21 sont positionnés sur un même cercle 12 à l'intérieur du passage principal. Un injecteur d'oxydant secondaire, qui se termine à proximité de la sortie 11 en un nez secondaire 41, est systématiquement positionné entre deux injecteurs de fioul successifs, de manière à ce qu'un nez secondaire 41 se trouve systématiquement entre deux nez de fioul 21 successifs sur ledit cercle 12, mais à une distance desdits nez de fioul 21. Dans le présent exemple, les nez secondaires 41 sont donc au nombre de quatre. De l'oxydant secondaire ayant une teneur en oxygène d'au moins 90% vol est injecté à travers lesdits nez secondaires 41 entre deux jets de fioul injectés à travers les nez de fioul 21 de part et d'autre du nez secondaire 41. Les injecteurs d'oxydant secondaire sont également positionnés dans le passage principal de manière à ce que la paroi latérale de chaque nez secondaire 41 soit balayée sur toute sa circonférence par les fumées injectées à travers le passage principal. Les injecteurs d'oxydant secondaire peuvent en particulier être munis de « swirlers » qui confèrent un mouvement de rotation aux oxydants secondaires.

Les nez secondaires 41 peuvent, par exemple être positionnés sur le cercle 12 défini par les nez de combustible 21. Dans le cas illustré, les nez secondaires sont légèrement excentriques par rapport audit cercle 12 afin de créer une zone riche en oxygène autour des jets de combustible et d'assurer une combustion plus complète du combustible avec une quantité totale (primaire + secondaire) quasi-stoechiométrique d'oxygène.

Les nez de fioul 21 et les nez secondaires 41 peuvent être tels que les jets de combustible et les jets d'oxydant secondaire sont injectés dans la zone de combustion aval selon une direction en substance parallèle à l'axe du passage principal. Il est également possible de munir le brûleur de nez de combustible 21 et de nez secondaires 41 de manière à ce que la direction d'injection des jets de combustibles forme un angle convergent ou divergent avec la direction d'injection des jets d'oxydant secondaire de part et d'autre des jets de combustible. Le passage principal est entouré d'un passage de gainage 50 pour l'injection dans la zone de combustion d'un gaz de gainage en substance inerte autour des fumées injectées à travers la sortie 11 du passage principal. Le passage de gainage 50 est muni d'un « swirler » en forme d'ailettes orientées 51, qui confère au gaz de gainage un mouvement de rotation autour des fumées injectées à travers la sortie 11. On utilise comme gaz de gainage également des fumées recyclées. A cette fin, le passage de gainage 50 est également relié au circuit de recyclage de fumées décrit ci-dessus. De manière analogue, les injecteurs d'oxydant primaire et les injecteurs d'oxydant secondaire sont reliés à une même source d'oxydant riche en oxygène.

Au centre du passage principal se trouve un tube central 60 permettant d'y installer un élément supplémentaire tel que : un pilote, une canne fioul multi-trous, une canne fioul mono-trou, le cas échéant pour l'injection d'un autre combustible que le combustible injecté par les injecteurs de fioul 21, un injecteur supplémentaire d'oxydant, un détecteur de flamme, ou autres.

Le tube central 60 et les injecteurs de combustible et d'oxydant sont fixés à l'intérieur du passage principal au moyen d'entretoises (non-illustrées).

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Brûleur comportant un passage principal pour l'injection d'un gaz de dilution en substance inerte dans la zone de combustion aval, ledit passage principal s'étendant selon une direction longitudinale entre, d'une part, une entrée et d'autre part, une sortie (11) par laquelle le gaz de dilution est injecté dans la zone de combustion, avec, à l'intérieur du passage principal : o un ensemble de n1 injecteurs de combustible, chaque injecteur de combustible dudit ensemble se terminant vers la sortie (11) par un nez de combustible (21) pour l'injection d'un combustible dans la zone de combustion, avec n1 > 1, o au moins un injecteur primaire se terminant vers la sortie (11) par un nez primaire (31) pour l'injection d'un oxydant primaire dans la zone de combustion, chaque injecteur primaire étant associé à un injecteur de combustible de manière à ce que l'oxydant primaire injecté par ledit injecteur primaire est injecté dans la zone de combustion en contact avec le combustible injecté par l'injecteur de combustible associé audit injecteur primaire, et o n2 injecteurs secondaires se terminant vers la sortie (11) par un nez secondaire (41) pour l'injection d'oxydant secondaire dans la zone de combustion, avec n2 > 1, chaque nez secondaire (41) étant espacé de chacun des nez de combustible (21), caractérisé : o en ce que les injecteurs de combustible, le au moins un injecteur primaire et les injecteurs secondaires sont montés dans le passage principal de manière à ce que, lors de l'opération du brûleur les nez de combustible (21), le au moins un nez primaire (31) et les nez secondaires (41) sont noyés dans le gaz de dilution s'écoulant dans le passage principal.
2. 2. Brûleur suivant la revendication 1, dans lequel l'entrée du passage principal est reliée à un circuit de recyclage de fumées générées dans la zone de combustion vers le brûleur.
3. 3. Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un injecteur primaire est associé à chacun des n1 injecteurs de combustible de l'ensemble.30- 13
4. 4. Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun des n1 injecteurs de combustible se termine en un nez de combustible (21) positionné entre deux nez secondaires (41).
5. 5. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des n1 injecteurs de combustible est un atomiseur.
6. 6. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des injecteurs secondaires dont les nez secondaires (41) sont positionnés autour de l'ensemble des n1 nez de combustible (21).
7. 7. Brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un passage de gainage (50) pour l'injection dans la zone de combustion d'un gaz de gainage en substance inerte autour du gaz de dilution, ledit passage de gainage (50) étant de préférence 15 muni de moyens (51) pour la mise en rotation du gaz de gainage autour du gaz de dilution.
8. 8. Four comportant au moins un brûleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 20
9. 9. Chaudière comportant au moins un brûleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7.
10. 10. Procédé de combustion d'un combustible dans une zone de combustion, procédé dans lequel sont injectés dans la zone de combustion à travers une ouverture de sortie (11) : 25 un flux d'un gaz de dilution, n1 jets de combustible avec n1 > 1, au moins un jet primaire d'oxydant primaire, n2 jets secondaires d'oxydant secondaire, avec n2 > 1, et dans lequel : 30 la teneur totale en oxygène et de matière combustible du gaz de dilution est inférieure à 18% vol, les teneurs en oxygène de l'oxydant primaire et de l'oxydant secondaire sont > 50% vol,chaque jet primaire est injecté à travers l'ouverture de sortie (11) en contact avec un des n1 jets de combustible, chaque jet secondaire est injecté à travers l'ouverture de sortie (11) à une distance de chacun des n1 jets de combustible, et chacun des n1 jets de combustible, le ou les jets primaires et chacun des n2 jets secondaires est entouré par le gaz de dilution lors de leur passage à travers l'ouverture de sortie (11).
11. 11. Procédé suivant la revendication 10, dans lequel le gaz de dilution est de la fumée recyclée.
12. 12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 et 11, dans lequel au moins un des jets de combustible est un jet de combustible liquide et de préférence au moins 0,5 x n1 des n1 jets de combustible sont des jets de combustible liquide.
13. 13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel chacun des n1 jets de combustible est associé à un jet primaire.
14. 14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel un gaz de gainage est injecté dans la zone de combustion autour du flux de gaz de dilution, le gaz de gainage ayant une teneur totale en oxygène et en matière combustible inférieure à 18% vol et présentant de préférence une rotation autour du flux de gaz de dilution.
15. 15. Procédé suivant la revendication 14, dans lequel le gaz de gainage est de la fumée recyclée.