FR3007829A1 - HEATING METHOD WITH GENERATION AND COMBUSTION OF SYNGAZ AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION - Google Patents

HEATING METHOD WITH GENERATION AND COMBUSTION OF SYNGAZ AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION Download PDF

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Air Liquide France Industrie SA
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Air Liquide France Industrie SA
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Abstract

Procédé de chauffe par combustion de syngaz dans un four (300), procédé dans lequel on produit le syngaz (110) dans un réacteur de synthèse (100), on évacue les fumées (301) générées par la combustion, on récupère de l'énergie thermique des fumées (301) par échange thermique avec un fluide caloporteur (602, 401), le fluide caloporteur chauffé (402) étant ensuite introduit dans le réacteur de synthèse (100) de manière à utiliser l'énergie thermique récupérée pour la production du syngaz (110).A method of heating by syngas combustion in a furnace (300), wherein the syngas (110) is produced in a synthesis reactor (100), the flue gases (301) generated by combustion are removed, recovered from the thermal energy of the fumes (301) by heat exchange with a heat transfer fluid (602, 401), the heated heat transfer fluid (402) being then introduced into the synthesis reactor (100) so as to use the thermal energy recovered for the production syngas (110).

Description

La présente invention concerne les procédés industriels de chauffe par combustion. Ces procédés de chauffe industriels sont par exemple : - la vitrification, comme par exemple la fusion de verre, la fusion des métaux, comme par exemple la seconde fusion de métaux, et - le réchauffage des métaux. Le procédé de chauffe peut être continu ou discontinu. Les procédés de chauffage industriels font généralement appel à des combustibles d'origine fossile tels que le gaz naturel, du fioul, du charbon. La combustion peut être une combustion à l'air ou une combustion avec un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à celle de l'air, tel que de l'air enrichi en oxygène ou de l'oxygène substantiellement pur. La combustion avec un oxydant plus riche en oxygène que l'air est connue sous la dénomination oxy-combustion.The present invention relates to industrial combustion heating processes. These industrial heating processes are, for example: vitrification, such as, for example, glass melting, metal melting, such as, for example, the second melting of metals, and reheating of metals. The heating process can be continuous or discontinuous. Industrial heating processes generally use fossil fuels such as natural gas, fuel oil and coal. The combustion may be an air combustion or combustion with an oxidant having an oxygen content higher than that of air, such as oxygen-enriched air or substantially pure oxygen. Combustion with an oxidant richer in oxygen than air is known as oxy-combustion.

L'oxy-combustion possède de nombreux avantages par rapport à la combustion à l'air également appelée aérocombustion : - réduction des émissions de NOx, - réduction du volume de fumées générées, - réduction de la consommation de combustible et donc aussi des émissions de CO2 d'origine fossile. Cette réduction de la consommation de combustible est toutefois limitée quand on compare l'oxy-combustion avec des procédés d'aérocombustion qui permettent le préchauffage de l'air de combustion par récupération de chaleur des fumées générées par la combustion. Pour améliorer la performance économique de l'oxy-combustion, on cherche à réduire encore plus la consommation de combustible par : - le type et le design du brûleur oxy-combustible, - le design de la chambre de combustion permettant notamment un abaissement de la température des fumées à la sortie du four, une réduction des pertes thermiques, etc., le préchauffage de l'oxydant et/ou le combustible par récupération de chaleur des fumées générées. Cependant ces techniques plafonnent relativement rapidement et l'écart entre le procédé avec oxy-combustion le plus performant et le procédé de combustion à l'air préchauffé le plus performant reste faible. Ceci restreint le marché de l'oxy-combustion dans les procédés de chauffe industriels. US-A-20090011290 décrit un procédé de récupération thermochimique. Selon ce procédé, une partie des fumées issues du four de combustion est utilisée comme réactif pour le réformage d'un combustible. Le combustible réformé est brûlé dans le four de combustion. Avant d'être utilisées comme réactif pour le réformage, les fumées issues du four sont utilisées comme fluide caloporteur pour le préchauffage de l'oxydant de combustion et du combustible réformé dans des récupérateurs en amont de leur introduction dans le four de combustion.Oxy-combustion has many advantages over air combustion, also known as aerocombustion: - reduction of NOx emissions, - reduction of the volume of fumes generated, - reduction of fuel consumption and thus also emissions of CO2 of fossil origin. This reduction in fuel consumption is, however, limited when oxycombustion is compared with aerocombustion processes that allow the combustion air to be preheated by heat recovery from the fumes generated by the combustion. To improve the economic performance of oxy-combustion, it is sought to further reduce the fuel consumption by: - the type and design of the oxy-fuel burner, - the design of the combustion chamber allowing in particular a lowering of the fuel consumption. temperature of the fumes at the furnace outlet, a reduction of the thermal losses, etc., the preheating of the oxidant and / or the fuel by heat recovery of the fumes generated. However these techniques cap relatively quickly and the gap between the most efficient oxy-combustion process and the most efficient preheated air combustion method remains weak. This restricts the market for oxy-combustion in industrial heating processes. US-A-20090011290 discloses a thermochemical recovery process. According to this method, a part of the flue gases from the combustion furnace is used as a reagent for the reforming of a fuel. The reformed fuel is burned in the combustion furnace. Before being used as a reforming reagent, the fumes from the furnace are used as heat transfer fluid for the preheating of the combustion oxidant and the reformed fuel in recuperators upstream of their introduction into the combustion furnace.

Une telle utilisation des fumées pour le préchauffage de combustible et de comburant dans des récupérateurs n'est possible dans une installation industrielle que lorsque les fumées sont pauvres en polluants (condensables) susceptibles de se déposer sur les parois des récupérateurs.Such use of fumes for the preheating of fuel and oxidizer in recuperators is possible in an industrial installation only when the fumes are poor in pollutants (condensables) likely to be deposited on the walls of the recuperators.

EP-A-1143200 divulgue un procédé de combustion dans un four, tel qu'un four de fusion de verre, dans lequel on utilise comme combustible des produits de synthèse issus d'une réaction chimique endothermique, tels que le gaz de synthèse ou syngaz. La production desdits produits de synthèse a lieu dans deux régénérateurs qui fonctionnent en alternance et qui sont chauffés par des fumées venant d'une source autre que le four dans lequel les produits de synthèse sont utilisés comme combustible. En effet, les fumées issues d'un four de fusion de verre sont fortement chargées de matières condensables. Ladite autre source de fumées peut être une autre installation sur le site industriel qui produit de la fumée relativement propre ou une installation pour la combustion d'un combustible avec de l'air spécifiquement prévue pour la production de fumées chaudes pour le chauffage des deux régénérateurs. Le premier cas de figure n'est envisageable que s'il existe une installation produisant des fumées relativement propres à proximité du four et dans ce cas, la mise en oeuvre du procédé de combustion dans le four dépendra du fonctionnement simultané de cette autre installation. Le deuxième cas de figure nécessite la construction et l'opération d'une installation de combustion additionnelle, ce qui est particulièrement onéreux. Dans tout les cas, le procédé décrit dans EP-A-1143200 n'améliore pas significativement le bilan énergétique du four dans la mesure où ledit procédé dépend d'une source d'énergie thermique extérieure additionnelle.EP-A-1143200 discloses a method of combustion in an oven, such as a glass melting furnace, in which synthetic products resulting from an endothermic chemical reaction, such as synthesis gas or syngas, are used as fuel. . Production of said synthesis products takes place in two regenerators which operate alternately and which are heated by fumes coming from a source other than the furnace in which the products of synthesis are used as fuel. Indeed, fumes from a glass melting furnace are highly charged condensable materials. Said other source of fumes may be another facility at the industrial site that produces relatively clean smoke or an installation for the combustion of a fuel with air specifically intended for the production of hot fumes for heating the two regenerators . The first case can only be envisaged if there is an installation producing relatively clean fumes near the furnace and in this case, the implementation of the combustion process in the furnace will depend on the simultaneous operation of this other installation. The second case involves the construction and operation of an additional combustion plant, which is particularly expensive. In any case, the method described in EP-A-1143200 does not significantly improve the energy balance of the furnace insofar as said method depends on an additional external thermal energy source.

La présente invention est faite dans le cadre des techniques de réduction de consommation de combustible et réduction des émissions CO2 d'origine fossile dans les procédés de chauffe industriels à haute température. Elle a pour but de remédier au moins partiellement aux problèmes associés aux procédés connus décrits ci-dessus.The present invention is made in the context of techniques for reducing fuel consumption and reducing fossil CO2 emissions in high temperature industrial heating processes. It aims to at least partially overcome the problems associated with known methods described above.

La présente invention couvre en particulier un procédé de chauffe par combustion. Selon ce procédé, on produit du syngaz dans un réacteur de synthèse par réaction chimique endothermique entre des réactifs. Ces réactifs incluent, d'une part, une matière carbonée et d'autre part, de la vapeur d'eau et/ou du CO2. On brûle du combustible avec de l'oxydant dans un four, au moins une partie du combustible étant du syngaz produit comme décrit ci-dessus. Cette combustion génère de la chaleur et des fumées dans le four. Les fumées issues du four sont souvent chargées de poussières et/ou de substances volatiles susceptibles de condenser à des températures dans la plage dite « plage de condensation », généralement de 600°C à 800°C et en particulier de 600°C à 700°C. Les fumées sont évacuées du four et on récupère de l'énergie thermique des fumées évacuées par échange thermique avec un fluide caloporteur. Suivant l'invention, on récupère, pendant cette étape, de l'énergie thermique des fumées évacuées du four par échange thermique avec un fluide caloporteur de manière à obtenir un fluide caloporteur chauffé. Au moins une partie dudit fluide caloporteur chauffé est ensuite introduite dans le réacteur de synthèse et utilisée comme source d'énergie thermique pour la réaction chimique endothermique, L'invention permet ainsi d'utiliser au moins une partie de l'énergie récupérée pour la synthèse de syngaz.The present invention particularly covers a combustion heating process. According to this method, syngas is produced in a synthesis reactor by endothermic chemical reaction between reagents. These reagents include, on the one hand, a carbonaceous material and, on the other hand, water vapor and / or CO2. Fuel is burned with oxidant in an oven, at least a portion of the fuel being syngas produced as described above. This combustion generates heat and smoke in the oven. The fumes from the furnace are often charged with dust and / or volatile substances that can condense at temperatures in the so-called "range of condensation" range, generally from 600 ° C. to 800 ° C. and in particular from 600 ° C. to 700 ° C. ° C. The fumes are removed from the furnace and thermal energy is recovered from the flue gases evacuated by heat exchange with a coolant. According to the invention, during this step, the thermal energy of the fumes discharged from the furnace is recovered by heat exchange with a heat-transfer fluid so as to obtain a heated heat-transfer fluid. At least a part of said heated heat transfer fluid is then introduced into the synthesis reactor and used as a thermal energy source for the endothermic chemical reaction. The invention thus makes it possible to use at least a portion of the energy recovered for synthesis. of syngas.

Suivant une forme de réalisation préférée, l'étape de récupération d'énergie thermique comporte au moins une première phase de récupération à une première plage de températures de fumées et une deuxième phase de récupération à une deuxième plage de températures. Au moins une partie du fluide caloporteur chauffé est utilisée comme source d'énergie thermique pour le procédé chimique endothermique.According to a preferred embodiment, the thermal energy recovery step comprises at least a first recovery phase at a first flue gas temperature range and a second recovery phase at a second temperature range. At least a portion of the heat transfer fluid is used as a source of thermal energy for the endothermic chemical process.

La première plage de températures est choisie de manière à ce qu'il n'y ait pas de condensation de substances volatiles présentes dans les fumées à ces températures.The first temperature range is chosen so that there is no condensation of volatile substances present in the fumes at these temperatures.

Par conséquent, quand les fumées issues du four sont chargées de substances volatiles telles que définies ci-dessus, on choisit comme première plage de température une plage supérieure à la plage de condensation. Entre la première et la deuxième phase de récupération, les fumées sont soumises à un nettoyage qui comporte l'élimination de poussières et/ou de substances volatiles susceptibles de condenser aux températures de la deuxième plage de températures. Quand les fumées contiennent des substances volatiles telles que définies ci-dessus, l'étape de nettoyage permet une récupération efficace d'énergie thermique des fumées dans la deuxième plage de températures même si cette deuxième plage recouvre ou est inférieure à la plage de condensation.Therefore, when the fumes from the furnace are charged with volatile substances as defined above, the first range of temperature is chosen a range greater than the range of condensation. Between the first and the second recovery phase, the fumes are subjected to a cleaning which involves the elimination of dust and / or volatile substances that can condense at the temperatures of the second temperature range. When the fumes contain volatile substances as defined above, the cleaning step allows an efficient recovery of thermal energy fumes in the second temperature range even if this second range covers or is less than the range of condensation.

La présente invention permet ainsi une récupération efficace et pratique d'énergie thermique présente dans les fumées évacuées du four. La poussière et/ou les substances condensables peuvent être issues de la combustion qui a lieu dans le four, notamment quand le syngaz n'est pas le seul combustible brûlé. La poussière et/ou les substances condensables présentes dans les fumées peuvent également avoir d'autres origines, telles que, par exemple, l'entrainement ou la volatilisation d'une partie de la charge à chauffer ou fondre dans le four. Suivant une forme de réalisation, le réacteur de synthèse comporte une première enceinte, dite enceinte de réaction et dans laquelle la réaction chimique endothermique a lieu et une deuxième enceinte, dite enceinte de chauffage qui contient du fluide caloporteur chauffé.The present invention thus allows an efficient and practical recovery of thermal energy present in the fumes discharged from the furnace. Dust and / or condensable substances can be produced by burning in the furnace, especially when syngas is not the only fuel burned. The dust and / or condensable substances present in the flue gas may also have other origins, such as, for example, entrainment or volatilization of part of the charge to be heated or melted in the oven. According to one embodiment, the synthesis reactor comprises a first chamber, said reaction chamber and in which the endothermic chemical reaction takes place and a second chamber, said heating chamber which contains heated heat transfer fluid.

Dans le procédé, de l'énergie thermique récupérée des fumées est transmise de l'enceinte de chauffage vers l'enceinte de réaction par échange thermique avec le fluide caloporteur chauffé, et ceci à travers une paroi d'échange thermique séparant l'enceinte de réaction de l'enceinte de chauffage.In the method, thermal energy recovered from the fumes is transmitted from the heating chamber to the reaction chamber by heat exchange with the heat-transfer fluid, and this through a heat exchange wall separating the enclosure of reaction of the heating chamber.

La matière carbonée des réactifs de la réaction chimique endothermique est avantageusement une matière carbonée gazeuse, de préférence du gaz naturel ou du méthane. Il est également possible de produire du syngaz dans deux réacteurs de synthèse fonctionnant en alternance.The carbonaceous material of the reactants of the endothermic chemical reaction is advantageously a gaseous carbonaceous material, preferably natural gas or methane. It is also possible to produce syngas in two synthesis reactors operating alternately.

Suivant une forme de mise en oeuvre préférée, on brûle dans le four au moins une partie, voire la totalité du combustible avec un oxydant riche en oxygène. Par oxydant riche en oxygène, on comprend un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à la teneur en oxygène de l'air. De préférence, l'oxydant riche en oxygène présente une teneur en oxygène d'au moins 80%vol, encore de préférence d'au moins 90% vol et plus de préférence encore d'au moins 95%vol, voire d'au moins 99%vol, et jusqu'à 100% vol. Ainsi, le procédé suivant l'invention peut être un procédé utilisant de l'air enrichi en oxygène comme oxydant ; un procédé avec oxyboosting, c'est-à-dire un procédé dans lequel moins de 25% de la chaleur générée par la combustion du combustible dans le four est générée par combustion avec un oxydant ayant une teneur en oxygène d'au moins 80% vol ; un procédé de combustion mixte aéro-oxy, c'est-à-dire un procédé dans lequel au moins 25% de la chaleur générée par la combustion du combustible est générée par combustion dans le four avec un oxydant ayant une teneur en oxygène d'au moins 80% vol, le restant étant généré par combustion avec de l'air comme oxydant ; ou encore un procédé tout-oxy, c'est-à-dire un procédé dans lequel la totalité de la chaleur générée par combustion dans le four est générée avec un oxydant ayant une teneur en oxygène d'au moins 80% vol. On utilise de manière utile la chaleur générée dans le four pour chauffer et/ou fondre une charge présente dans le four. Comme déjà mentionné, l'invention est particulièrement intéressante pour les procédés dans lesquels les fumées évacuées du four comportent de la poussière et/ou des substances volatiles issues de la charge. Le four peut ainsi être un four de vitrification, tel que par exemple un four de fusion de verre comportant au moins une des structures suivantes : une chambre de fusion, une chambre d'affinage, une chambre de fusion-affinage et un feeder de verre. La chambre de fusion peut également être une chambre de fusion-affmage intégrant une zone de fusion et une zone d'affinage. Le four peut aussi être un four de fusion de métaux, tel que par exemple un four de seconde fusion de métaux comme de l'aluminium, du plomb, etc. La réaction chimique endothermique est typiquement du SMR (Steam Methane 30 Reforming, en français reformage de méthane à la vapeur) ou du DMR (Dry Methane Reforming, en français reformage à sec de méthane). Suivant une forme de réalisation, au moins une partie des fumées nettoyées obtenues dans l'étape de récupération est utilisée comme réactif dans le procédé chimique endothermique de l'étape pour la production de syngaz. En effet, ces fumées nettoyées contiennent du CO2 et de la vapeur d'eau et peuvent donc être utilisées comme réactif dans la réaction chimique endothermique. Quand le procédé comporte une deuxième phase de récupération, on récupère avantageusement, au moins dans la première phase de l'étape de récupération et de préférence dans la première et la deuxième phase de l'étape de récupération, de l'énergie thermique des fumées par échange thermique avec un fluide caloporteur. L'échange thermique entre les fumées et le fluide caloporteur se réalise de manière avantageuse au moyen d'un ou plusieurs récupérateurs. Ainsi, on utilisera de manière utile un premier récupérateur pour l'échange thermique entre les fumées et le fluide caloporteur dans la première phase de l'étape de récupération et un deuxième récupérateur pour cet échange thermique dans la deuxième phase de cette étape de récupération. On chauffe de préférence le fluide caloporteur partiellement par échange thermique avec les fumées dans la deuxième phase de récupération de l'étape, c'est-à-dire à la deuxième plage de températures des fumées. Le fluide caloporteur partiellement chauffé dans cette deuxième phase de récupération est ensuite chauffé par échange thermique avec les fumées dans la première phase de récupération, c'est-à-dire à la première plage de températures des fumées qui est supérieure à la deuxième plage. Les fluides caloporteurs préférés sont l'air, l'azote et la vapeur.According to a preferred embodiment, at least part or all of the fuel is burned in the oven with an oxygen-rich oxidant. Oxygen-rich oxidant is an oxidant having an oxygen content greater than the oxygen content of the air. Preferably, the oxygen-rich oxidant has an oxygen content of at least 80% vol, more preferably at least 90% vol and more preferably at least 95% vol, or at least 99% vol, and up to 100% vol. Thus, the process according to the invention may be a process using oxygen-enriched air as oxidant; a process with oxyboosting, that is to say a process in which less than 25% of the heat generated by combustion of the fuel in the furnace is generated by combustion with an oxidant having an oxygen content of at least 80% flight ; a mixed aero-oxy combustion process, that is to say a process in which at least 25% of the heat generated by the combustion of the fuel is generated by combustion in the furnace with an oxidant having an oxygen content of at least 80% vol, the remainder being generated by combustion with air as oxidant; or an all-oxy process, ie a process in which all the heat generated by combustion in the furnace is generated with an oxidant having an oxygen content of at least 80% vol. The heat generated in the furnace is usefully used to heat and / or melt a charge present in the furnace. As already mentioned, the invention is particularly interesting for processes in which the fumes discharged from the oven comprise dust and / or volatile substances from the load. The oven may thus be a vitrification furnace, such as, for example, a glass melting furnace comprising at least one of the following structures: a melting chamber, a refining chamber, a melting-refining chamber and a glass feeder . The melting chamber may also be a melting-melting chamber incorporating a melting zone and a refining zone. The oven may also be a metal smelting furnace, such as for example a second metal smelting furnace such as aluminum, lead, etc. The endothermic chemical reaction is typically SMR (Steam Methane Reforming) or DMR (Dry Methane Reforming). In one embodiment, at least a portion of the cleaned fumes obtained in the recovery step is used as a reagent in the endothermic chemical process of the syngase production step. Indeed, these cleaned fumes contain CO2 and water vapor and can therefore be used as a reagent in the endothermic chemical reaction. When the process comprises a second recovery phase, the thermal energy of the fumes is advantageously recovered, at least in the first stage of the recovery stage and preferably in the first and second phases of the recovery stage. by heat exchange with a coolant. The heat exchange between the fumes and the coolant is advantageously carried out by means of one or more recuperators. Thus, it will be usefully used a first recuperator for the heat exchange between the flue gas and the coolant in the first phase of the recovery step and a second recuperator for this heat exchange in the second phase of this recovery step. The heat transfer fluid is preferably heated partially by heat exchange with the flue gases in the second stage of recovery of the stage, that is to say at the second range of flue gas temperatures. The heat-transfer fluid partially heated in this second recovery phase is then heated by heat exchange with the flue gas in the first recovery phase, that is to say at the first flue gas temperature range that is greater than the second range. The preferred heat transfer fluids are air, nitrogen and steam.

Quand le fluide caloporteur est de la vapeur, il est possible d'utiliser au moins une partie du fluide caloporteur chauffé dans l'étape de récupération, c'est-à-dire de la vapeur ainsi chauffée dans l'étape de récupération, comme réactif dans le procédé chimique endothermique pour la production de syngaz. Le fluide caloporteur peut être utilisé dans un circuit ouvert, par exemple avec de l'air comme fluide caloporteur ou quand le fluide caloporteur est de la vapeur qui est ensuite utilisée comme réactif. Le fluide caloporteur peut aussi être utilisé en circuit fermé. Dans ce cas, on renvoie au moins une partie du fluide caloporteur vers l'étape de récupération après son utilisation comme source d'énergie thermique dans la réaction chimique endothermique. Quand l'énergie thermique récupérée des fumées évacuées est plus élevée que l'énergie 30 thermique consommée par la réaction chimique endothermique, le surplus d'énergie thermique récupérée peut être utilisé à d'autres fins, en parallèle à ou en aval de la réaction chimique endothermique/le réacteur de synthèse.When the heat transfer fluid is steam, it is possible to use at least a portion of the heat transfer fluid heated in the recovery step, that is to say the vapor thus heated in the recovery step, as reagent in the endothermic chemical process for the production of syngas. The coolant can be used in an open circuit, for example with air as heat transfer fluid or when the coolant is steam which is then used as a reagent. The coolant can also be used in a closed circuit. In this case, at least a portion of the coolant is returned to the recovery step after its use as a source of heat energy in the endothermic chemical reaction. When the thermal energy recovered from the exhaust fumes is higher than the thermal energy consumed by the endothermic chemical reaction, the surplus of thermal energy recovered can be used for other purposes, in parallel with or after the reaction. endothermic chemical / synthesis reactor.

Ainsi, il est possible d'utiliser une partie de l'énergie thermique récupérée pour préchauffer la matière carbonée avant son utilisation comme réactif dans la réaction chimique endothermique. Une autre possibilité est d'utiliser une partie de l'énergie thermique récupérée pour générer et/ou surchauffer de la vapeur avant son utilisation comme réactif dans la réaction chimique endothermique et/ou d'utiliser une partie de l'énergie thermique récupérée pour préchauffer du CO2 avant son utilisation comme réactif dans la réaction chimique endothermique. Une partie de l'énergie thermique récupérée peut également être utilisée pour préchauffer l'oxydant en amont de son utilisation pour la combustion du combustible. De manière avantageuse, on extrait de l'eau du syngaz par condensation avant son utilisation comme combustible dans le four. La présente invention concerne également une installation de chauffe adaptée pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des formes de réalisations décrites ci- dessus. Une telle installation comporte notamment les équipements suivants : - un réacteur de synthèse de syngaz, - un four muni d'un ou plusieurs brûleurs pour la combustion d'un combustible avec un oxydant et au moins une sortie de fumées, - une installation de récupération d'énergie thermique par échange thermique entre les fumées et un fluide caloporteur et comportant une sortie de fluide caloporteur chauffé. Suivant l'invention, lesdits équipements sont reliés de manière à permettre la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Ceci implique notamment que : - le réacteur de synthèse soit relié au four de manière à permettre la fourniture de syngaz produit dans le réacteur comme combustible à au moins un brûleur du four ; - la sortie des fumées du four soit reliée à l'installation de récupération d'énergie thermique de manière à permettre la fourniture de fumées issues du four à ladite installation de récupération. - la sortie du fluide caloporteur chauffé de l'installation de récupération d'énergie thermique soit reliée au réacteur de synthèse de syngaz de manière à permettre la fourniture d'au moins une partie du fluide caloporteur chauffé.Thus, it is possible to use a portion of the recovered thermal energy to preheat the carbonaceous material prior to its use as a reagent in the endothermic chemical reaction. Another possibility is to use a portion of the thermal energy recovered to generate and / or superheat steam before it is used as a reagent in the endothermic chemical reaction and / or to use a portion of the thermal energy recovered to preheat CO2 before use as a reagent in the endothermic chemical reaction. Part of the recovered thermal energy can also be used to preheat the oxidant upstream of its use for fuel combustion. Advantageously, water is extracted from the syngas by condensation before being used as fuel in the furnace. The present invention also relates to a heating installation adapted for carrying out the method according to any one of the embodiments described above. Such an installation comprises in particular the following equipment: a syngas synthesis reactor, an oven equipped with one or more burners for the combustion of a fuel with an oxidant and at least one flue gas outlet, a recovery installation thermal energy by heat exchange between the fumes and a heat transfer fluid and having a heat transfer fluid outlet. According to the invention, said equipment is connected so as to allow the implementation of the method according to the invention. This implies in particular that: the synthesis reactor is connected to the furnace so as to allow the supply of syngas produced in the reactor as fuel to at least one furnace burner; - The output of the furnace fumes is connected to the thermal energy recovery plant so as to allow the supply of fumes from the furnace to said recovery facility. - The output of the heated heat transfer fluid of the thermal energy recovery system is connected to the syngas synthesis reactor so as to allow the supply of at least a portion of the heated heat transfer fluid.

Suivant une forme de réalisation préférée, l'installation de récupération comporte un premier équipement de récupération d'énergie thermique et un deuxième équipement de récupération d'énergie thermique. Le premier et le deuxième équipement sont de préférence des échangeurs de chaleur tels que décrits ci-dessus. La sortie des fumées du four est alors reliée au premier équipement de récupération d'énergie thermique de manière à permettre la fourniture de fumées issues du four audit premier équipement. Le premier équipement est avantageusement relié à une installation de nettoyage de fumées de manière à permettre la fourniture de fumées à l'installation de nettoyage et l'installation de nettoyage est à son tour reliée au deuxième équipement de récupération d'énergie thermique de manière à permettre la fourniture de fumées nettoyées issues de l'installation de nettoyage audit deuxième équipement de récupération. L'installation de récupération d'énergie thermique comporte de préférence au moins un échangeur de chaleur qui permet la récupération d'énergie thermique des fumées par échange thermique avec un fluide caloporteur. L'installation suivant l'invention peut être adaptée pour la mise en oeuvre de l'une quelconque des formes de réalisation du procédé de chauffe suivant l'invention. Ainsi, pour la combustion d'un combustible avec un comburant, le four n'est pas seulement relié à une ou des sources de combustible, et au moins au réacteur de synthèse comme source de syngaz en tant que combustible, mais également à une ou plusieurs sources d'oxydant. Suivant une forme de réalisation avantageuse, le four est relié à au moins une source d'un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à la teneur en oxygène de l'air. Ledit oxydant est fourni comme comburant à au moins un brûleur du four. De manière utile, ledit oxydant présente une teneur en oxygène supérieure à 80% vol 02, de préférence à 90% vol 02, encore de préférence supérieure à 95% vol 02, et plus de préférence encore supérieure à 99% vol 02. L'exemple comparatif ci-après décrit plus en détail la présente invention et ses avantages, référence étant faite à la figure qui est une représentation schématique d'un procédé/d'une installation de chauffe suivant l'invention utilisant du gaz naturel comme matière carbonée pour la synthèse de syngaz par SMR. La figure illustre plus particulièrement un tel procédé/une telle installation suivant l'invention qui est particulièrement adapté(e) pour le chauffage d'un four de fusion de verre. Suivant l'exemple, le syngaz est synthétisé dans le réacteur de synthèse 100 par réaction catalytique endothermique entre du gaz naturel préchauffé 101 et de la vapeur 102, ces deux réactifs ayant une température à l'entrée du réacteur 100 d'au moins 300°C, plus particulièrement de 325°C. Le syngaz 110 généré par SMIR catalytique dans le réacteur 100 et composé majoritairement de H2 et de CO est ensuite envoyé vers le four 300 (non illustré) dans lequel le syngaz 110 sert de combustible. Dans le four 300, l'énergie thermique générée par cette combustion est utilisée pour la fusion de matières vitrifiables. Le tableau 1 donne la composition et le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) du syngaz ainsi généré à partir du gaz naturel et compare le PCI de 1 Nm3 du syngaz généré avec le PCI du 0,209 Nm3 de gaz naturel (CH4) consommé pour la production de 1 Nm3 de syngaz.According to a preferred embodiment, the recovery installation comprises a first heat energy recovery equipment and a second heat energy recovery equipment. The first and second equipment are preferably heat exchangers as described above. The outlet of the furnace fumes is then connected to the first thermal energy recovery equipment so as to allow the supply of fumes from the furnace to said first equipment. The first equipment is advantageously connected to a flue gas cleaning system so as to allow the supply of fumes to the cleaning installation and the cleaning installation is in turn connected to the second heat energy recovery equipment so as to allow the supply of cleaned fumes from the cleaning installation to said second recovery equipment. The thermal energy recovery installation preferably comprises at least one heat exchanger which allows the thermal energy recovery of the flue gases by heat exchange with a heat transfer fluid. The installation according to the invention can be adapted for the implementation of any one of the embodiments of the heating method according to the invention. Thus, for the combustion of a fuel with an oxidizer, the furnace is not only connected to one or more fuel sources, and at least to the synthesis reactor as a source of syngas as a fuel, but also to one or several sources of oxidant. In a preferred embodiment, the furnace is connected to at least one source of an oxidant having an oxygen content greater than the oxygen content of the air. The oxidant is provided as an oxidant to at least one furnace burner. In a useful manner, said oxidant has an oxygen content greater than 80% vol 02, preferably 90% vol 02, more preferably greater than 95% vol 02, and more preferably greater than 99% vol 02. L' Comparative example below describes in more detail the present invention and its advantages, reference being made to the figure which is a schematic representation of a method / a heating system according to the invention using natural gas as carbonaceous material for syngaz synthesis by SMR. The figure illustrates more particularly such a method / such an installation according to the invention which is particularly suitable for heating a glass melting furnace. According to the example, the syngas is synthesized in the synthesis reactor 100 by endothermic catalytic reaction between preheated natural gas 101 and steam 102, these two reactants having a reactor inlet temperature 100 of at least 300 ° C. C, more particularly 325 ° C. The syngas 110 generated by catalytic SMIR in the reactor 100 and composed mainly of H2 and CO is then sent to the furnace 300 (not shown) in which the syngas 110 is used as fuel. In the furnace 300, the thermal energy generated by this combustion is used for the melting of batch materials. Table 1 gives the composition and the ICP (Lower Calorific Value) of the syngas thus generated from the natural gas and compares the 1 Nm3 PCI of the generated syngas with the PCI of the 0.209 Nm3 of natural gas (CH4) consumed for the production of 1 Nm3 of syngas.

Composition du syngaz CH4 0,25% H2O 13,28% H2 65,78% CO 16,98% CO2 3,71% PCI 2229,04 kcal/Nm3* PCI de 1 Nm3 2229,04 Kcal A énergie syngaz- gaz naturel 25% Gaz naturel PCI 8534 kcal/Nm3* PCI de 0,209 Nm3 1784 Kcal Tableau 1 Le syngaz 110 généré dans le réacteur 100 peut directement être dirigé vers le four 300 ou, comme dans le cas illustré, peut d'abord subir une étape de condensation au moins partielle de la vapeur contenue dans le syngaz avant son utilisation en tant que combustible. Ceci permet d'augmenter le PCI du syngaz et de contrôler (réduire) l'humidité dans l'atmosphère du four. Cette condensation a lieu dans le condenseur 200. L'eau récupérée 111 peut, par exemple, être utilisée pour la production de la vapeur 102 en amont du réacteur 100. De préférence, on récupère l'énergie de condensation d'eau. On peut ainsi utiliser de l'eau de refroidissement 202 pour la condensation de la vapeur dans le condenseur 200, et utiliser l'eau, la vapeur chauffée 203 issue du condenseur 200 pour la production de vapeur 102 en amont du réacteur 100 ou, plus généralement, comme source d'énergie thermique. Le syngaz sec 210 issu du condenseur 200 est ensuite dirigé vers le four 300 où le syngaz sec 210 est utilisé comme combustible.Syngaz composition CH4 0.25% H2O 13.28% H2 65.78% CO 16.98% CO2 3.71% ICP 2229.04 kcal / Nm3 * LCI of 1 Nm3 2229.04 Kcal A syngas energy - natural gas 25% natural gas PCI 8534 kcal / Nm3 * PCI of 0.209 Nm3 1784 Kcal Table 1 The syngas 110 generated in the reactor 100 can be directly directed to the oven 300 or, as in the illustrated case, can first undergo a step of at least partial condensation of the steam contained in the syngas before use as a fuel. This makes it possible to increase the syngas's PCI and to control (reduce) the humidity in the furnace atmosphere. This condensation takes place in the condenser 200. The recovered water 111 may, for example, be used for the production of the vapor 102 upstream of the reactor 100. Preferably, the water condensation energy is recovered. It is thus possible to use cooling water 202 for condensing the steam in condenser 200, and to use water, heated vapor 203 coming from condenser 200 for the production of steam 102 upstream of reactor 100 or more generally, as a source of thermal energy. The dry syngas 210 from the condenser 200 is then directed to the oven 300 where the syngas dry 210 is used as fuel.

Dans le cas illustré, le syngaz est le seul combustible utilisé dans le four 300. Le four est un four tout oxy, c'est-à-dire que le seul comburant utilisé dans le four est un oxydant ayant une teneur en oxygène de 80% vol à 100% vol. Suivant une autre forme de réalisation, le syngaz peut être utilisé en combinaison avec un autre combustible. De manière analogue, le four peut également combiner d'une part de l'oxy-combustion telle que définie ci-dessus avec d'autre part, un oxydant moins riche en oxygène, tel que par exemple de l'air. Les fumées 301 générées par la combustion sont évacuées du four 300. Elles sont à température élevée, de l'ordre de 1250°C dans l'exemple illustré. Elles sont d'abord envoyées vers un premier récupérateur 400, dit récupérateur haute température. Dans ce premier récupérateur 400, les fumées sont utilisées pour chauffer un fluide caloporteur (de l'air dans le cas illustré). Au moins une partie 404 du fluide caloporteur 402 ainsi chauffé est envoyée vers le réacteur 100 et y est utilisée comme source d'énergie pour la réaction chimique endothermique de synthèse de syngaz.In the illustrated case, the syngas is the only fuel used in furnace 300. The furnace is an oxy-free furnace, that is, the only oxidant used in the furnace is an oxidant with an oxygen content of 80. % vol to 100% vol. In another embodiment, the syngas can be used in combination with another fuel. In a similar manner, the furnace can also combine, on the one hand, the oxy-combustion as defined above with, on the other hand, an oxidizer that is less rich in oxygen, such as, for example, air. The fumes 301 generated by the combustion are removed from the furnace 300. They are at an elevated temperature, of the order of 1250 ° C. in the example illustrated. They are first sent to a first recuperator 400, said high temperature recuperator. In this first recuperator 400, the fumes are used to heat a coolant (air in the case illustrated). At least a portion 404 of the heat transfer fluid 402 thus heated is sent to the reactor 100 and is used as energy source for the endothermic synthesis syngase synthesis reaction.

Une autre partie 405 du fluide caloporteur chauffé 402 est dirigée vers d'autres équipements consommateurs de chaleur. Dans le cas illustré, l'air utilisé comme fluide caloporteur est chauffé à une température de 800°C dans le premier récupérateur 400. Le premier récupérateur 400 est opéré de manière à ce que les substances volatiles présentes dans les fumées 301 ne condensent pas à l'intérieur dudit premier récupérateur. Dans le cas illustré, les fumées 403 sont évacuées du premier récupérateur à une température de 800°C. Quand les fumées évacuées du four 300 sont chargées de particules (poussières), on veille à maintenir la vitesse d'écoulement desdites fumées à l'intérieur du premier récupérateur 400 à un niveau suffisamment élevé pour éviter une accumulation de particules à l'intérieur dudit premier récupérateur 400.Another portion 405 of the heat transfer fluid 402 is directed to other heat-consuming equipment. In the case illustrated, the air used as coolant is heated to a temperature of 800 ° C in the first recuperator 400. The first recuperator 400 is operated so that the volatile substances present in the fumes 301 do not condense at inside said first recuperator. In the illustrated case, the fumes 403 are discharged from the first recuperator at a temperature of 800 ° C. When the fumes discharged from the furnace 300 are charged with particles (dust), care is taken to maintain the flow velocity of said fumes inside the first recuperator 400 at a sufficiently high level to prevent an accumulation of particles inside said first recuperator 400.

Ces fumées tempérées 403 sont envoyées vers une installation de nettoyage 500. Dans cette installation, lesdites fumées 403 sont soumises à un traitement de nettoyage, c'est-à-dire à un traitement d'élimination de poussières et/ou à une étape d'élimination de substances volatiles condensables. Les procédés de nettoyage utilisés sont choisis de manière à éviter un refroidissement trop important des fumées lors du traitement de nettoyage de manière à limiter des pertes d'énergie thermique lors du nettoyage. On choisira par exemple un nettoyage au moyen de filtres haute température. Les fumées nettoyées 501 sont dirigées vers un deuxième récupérateur 600, dit récupérateur de basse température.These temperate fumes 403 are sent to a cleaning installation 500. In this installation, said fumes 403 are subjected to a cleaning treatment, that is to say to a dust removal treatment and / or to a step d elimination of volatile condensable substances. The cleaning processes used are chosen so as to avoid excessive cooling of the fumes during the cleaning treatment so as to limit losses of thermal energy during cleaning. For example, a cleaning using high temperature filters will be chosen. The cleaned fumes 501 are directed to a second recuperator 600, said low temperature recuperator.

Dans ce deuxième récupérateur, on récupère de l'énergie résiduelle des fumées nettoyées 501 par échange thermique avec un fluide caloporteur 602. Les fumées refroidies 601 sont ensuite dirigées vers un extracteur 700 avant d'être libérées dans l'atmosphère ou d'être traitées et captées.In this second recuperator, the residual energy of the cleaned fumes 501 is recovered by heat exchange with a coolant 602. The cooled fumes 601 are then directed to an extractor 700 before being released into the atmosphere or to be treated. and captured.

Grâce au nettoyage des fumées dans l'installation de nettoyage, étape de nettoyage dans laquelle on élimine desdites fumées les substances volatiles susceptibles de condenser aux températures des fumées dans le récupérateur basse température 600, il est possible de récupérer de l'énergie thermique résiduelle des fumées sans encrassement du récupérateur basse température 600. La présente invention permet ainsi une récupération optimale de la chaleur présente dans les fumées 301 à la sortie du four 300. Dans le cas illustré, le fluide caloporteur 602 pour le deuxième récupérateur 600 est de l'air comprimé fourni par la soufflante 800. Il est possible d'utiliser deux fluides caloporteur différents 401, 602 pour le premier et le deuxième récupérateur 400, 600 et d'utiliser les deux fluides caloporteur ainsi chauffés 402, 603 comme source d'énergie thermique dans le procédé suivant l'invention, par exemple dans le réacteur de synthèse 100. Dans le cas illustré, le même fluide caloporteur est utilisé dans le premier et le deuxième récupérateur 400, 600. L'air comprimé 602 fourni par la soufflante 800 est d'abord envoyé vers le récupérateur basse température 600. Dans ledit récupérateur 600, l'air est chauffé par échange thermique avec les fumées nettoyées 501 issues de l'installation de nettoyage 500. L'air (fluide caloporteur) ainsi chauffé 603, qui dans le cas illustré est à une température de l'ordre de 500°C, est ensuite introduit dans le récupérateur haute température 400. Dans le récupérateur haute température 400, l'air chauffé issu du premier récupérateur 25 basse température 600 est à nouveau chauffé par échange thermique avec les fumées non nettoyées 301 issues du four 300. Dans le cas illustré, l'air (fluide caloporteur) chaud 402 sort du récupérateur haute température à environ 800°C. Afin de permettre un meilleur contrôle de la température des fumées à l'entrée du premier récupérateur 400 et/ou de l'installation de nettoyage 500 (par exemple, pour des 30 raisons de résistance thermique des matériaux et pour optimiser le nettoyage), des canalisations sont prévues pour l'injection à débit contrôlé d'un gaz tempéré 901, 902 respectivement dans les fumées 301 en amont du premier récupérateur et/ou dans les fumées 403 en amont de l'installation de nettoyage 500. Le gaz tempéré peut, par exemple, être de l'air ambiant et/ou une partie du fluide caloporteur 107 à la sortie du réacteur 100 et/ou des récupérateurs/échangeurs 10, 20, ou 30. L'énergie thermique résiduelle présente dans le fluide caloporteur 103 à la sortie du réacteur 100 est avantageusement utilisée pour le préchauffage des réactifs utilisés dans le procédé suivant l'invention. Ainsi, dans le cas illustré, une première partie 104 du fluide caloporteur est dirigée vers le récupérateur/la chaudière 10 pour la génération de la vapeur 102 utilisée pour la synthèse du syngaz. Une deuxième partie 105 du fluide caloporteur est dirigée vers un récupérateur 20 pour le préchauffage de la matière carbonée (gaz naturel) pour la réaction de synthèse de syngaz.By cleaning the fumes in the cleaning installation, a cleaning step in which said fumes are removed volatile substances that can condense at flue gas temperatures in the low temperature recuperator 600, it is possible to recover the residual thermal energy of the fumes. The present invention thus allows optimal recovery of the heat present in the flue gases 301 at the outlet of the furnace 300. In the illustrated case, the heat transfer fluid 602 for the second recuperator 600 is of the same type. compressed air supplied by the fan 800. It is possible to use two different heat transfer fluids 401, 602 for the first and the second recuperator 400, 600 and to use the two heat transfer fluids thus heated 402, 603 as a source of thermal energy. in the process according to the invention, for example in the synthesis reactor 100. In the case illustrated, the same heat transfer fluid is used in the first and the second recuperator 400, 600. The compressed air 602 supplied by the fan 800 is first sent to the low temperature recuperator 600. In said recuperator 600, the air is heated by heat exchange with the cleaned fumes 501 from the cleaning installation 500. The air (coolant) thus heated 603, which in the illustrated case is at a temperature of the order of 500 ° C, is then introduced in the high temperature recuperator 400. In the high temperature recuperator 400, the heated air from the first low temperature recuperator 600 is again heated by heat exchange with the uncleaned fumes 301 from the furnace 300. In the case illustrated, the The hot air (heat transfer fluid) 402 leaves the high temperature recuperator at about 800 ° C. In order to allow better control of the flue gas temperature at the inlet of the first recuperator 400 and / or the cleaning installation 500 (for example, for reasons of thermal resistance of the materials and to optimize cleaning), pipes are provided for the controlled flow injection of a tempered gas 901, 902 respectively into the flue gas 301 upstream of the first recuperator and / or into the flue gas 403 upstream of the cleaning installation 500. The tempered gas can, for example, be ambient air and / or a part of the coolant 107 at the outlet of the reactor 100 and / or the recuperators / exchangers 10, 20, or 30. The residual thermal energy present in the heat transfer fluid 103 to the outlet of the reactor 100 is advantageously used for the preheating of the reagents used in the process according to the invention. Thus, in the illustrated case, a first portion 104 of the heat transfer fluid is directed to the recuperator / boiler 10 for the generation of the steam 102 used for the syngas synthesis. A second portion 105 of the coolant is directed to a recuperator 20 for preheating the carbonaceous material (natural gas) for the syngaz synthesis reaction.

Une troisième partie 106 de fluide caloporteur est dirigée vers un deuxième récupérateur 30 pour le préchauffage du comburant (oxygène) avant son introduction dans le four. Il est également possible d'utiliser au moins une partie du fluide caloporteur 103 issu du réacteur 100 pour le préchauffage du syngaz 210 en amont du four 300. Si un deuxième combustible est également brûlé dans le four 300, au moins une partie du fluide caloporteur 103 peut être utilisée pour le préchauffage du deuxième combustible et/ou du syngaz 210 en amont du four 300. On peut, par exemple, utiliser une partie du gaz naturel préchauffé dans l'échangeur 20 comme combustible dans le four 300. On cherche en général à récupérer et à utiliser un maximum de l'énergie thermique présente dans les fumées 301 à la sortie du four.A third portion 106 of heat transfer fluid is directed to a second recuperator 30 for preheating the oxidant (oxygen) before introduction into the furnace. It is also possible to use at least a portion of the heat transfer fluid 103 from the reactor 100 for preheating the syngas 210 upstream of the furnace 300. If a second fuel is also burned in the furnace 300, at least a portion of the heat transfer fluid 103 can be used for preheating the second fuel and / or syngas 210 upstream of the furnace 300. For example, it is possible to use a portion of the natural gas preheated in the exchanger 20 as fuel in the furnace 300. general to recover and use a maximum of the thermal energy present in the fumes 301 at the outlet of the oven.

Dans le cas illustré, le fluide caloporteur circule en circuit fermé, c'est-à-dire que le fluide caloporteur issu du réacteur 100 est réutilisé comme fluide caloporteur 602 dans les récupérateurs 600 et 400. Il est également possible d'utiliser le fluide caloporteur en circuit ouvert. Le rendement énergétique du procédé suivant l'invention appliqué à un four de fusion de verre a été comparé au rendement énergétique des procédés connus les plus efficaces pour la fusion de verre. Dans les tableaux 2 à 3 ci-après : - AA1 : concerne un four de fusion de verre suivant l'art antérieur utilisant de la combustion de gaz naturel avec comme comburant de l'air préchauffé au moyen de régénérateurs neufs ; - AA2 : concerne un four de fusion de verre suivant l'art antérieur utilisant de la combustion de gaz naturel avec de l'oxygène non-préchauffé comme comburant ; - AA3 : concerne un four de fusion de verre suivant l'art antérieur utilisant de la combustion de gaz naturel avec de l'oxygène préchauffé au moyen de la technologie développée par la demanderesse telle que décrite dans EP-A0872690; - Inv 1 : concerne la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention dans un four de fusion de verre avec combustion du syngaz généré comme seul combustible dans le four avec de l'oxygène préchauffé comme comburant. Le tableau 2 donne une comparaison entre le procédé suivant l'invention (ex 1) et les trois procédés suivant l'art antérieur (AA1 à AA3) pour un apport technique ou procédé de fusion identique à celui réalisé dans l'exemple AA1 avec une consommation de gaz naturel, utilisé comme combustible dans le four, de 100 Nm3/h. Le tableau 3 donne une comparaison entre le procédé suivant l'invention et les trois procédés suivant l'art antérieur pour une tirée identique du four de fusion de verre. AA 1 AA2 AA3 Inv 1 Combustible : Gaz naturel Nm3/h 100 102 93 Température combustible °C 25 25 450 450 Combustible : Syngaz Nm3/h 350 Consommation globale gaz naturel (combustion 100 102 93 73 et/ou production de syngaz) Nm3/h A Consommation globale gaz naturel par rapport à AA2 -8% -28% A Total gaz naturel par rapport à AA1 2% -7% -27% Air de combustion Nm3/h 1000 Température air de combustion °C 1200 Oxygène (100%) Nm3/h 204 188 146 Température oxygène de combustion °C 25 550 550 Énergie fournie au four kW 1462 1008 989 1039 Enthalpies évacuées avec les fumées kW 694 240 221 271 Apport thermique au procédé de fusion kW 768 768 768 768 Tableau 215 Exemple AA 1 AA2 AA3 Inv 1 Combustible : gaz naturel Nm3/h 900 828 762 Combustible : syngaz Nm3/h 2852 Température combustible °C 25 25 450 450 Consommation globale gaz naturel (combustion 900 828 762 597 et/ou production de syngaz) Nm3/h A Consommation globale gaz naturel par -8% -15% -34% rapport à AA1 Débit comburant : air Nm3/h 8900 Débit comburant : oxygène (100%) Nm3/h 1630 1498 1155 Température comburant °C 1200 25 550 550 Débit fumées de combustion Nm3/h 10918 3326 3129 3744 Température fumées à la sortie du four °C 1450 1450 1450 1450 Tableau 35In the illustrated case, the heat transfer fluid circulates in closed circuit, that is to say that the heat transfer fluid from the reactor 100 is reused as heat transfer fluid 602 in the recuperators 600 and 400. It is also possible to use the fluid coolant in open circuit. The energy efficiency of the process according to the invention applied to a glass melting furnace was compared with the energy efficiency of the most effective known processes for glass melting. In Tables 2 to 3 below: - AA1: relates to a glass melting furnace according to the prior art using the combustion of natural gas with the oxidizer of the preheated air by means of new regenerators; - AA2: relates to a glass melting furnace according to the prior art using the combustion of natural gas with non-preheated oxygen as oxidant; - AA3: relates to a glass melting furnace according to the prior art using the combustion of natural gas with oxygen preheated using the technology developed by the applicant as described in EP-A0872690; Inv 1 relates to the implementation of the process according to the invention in a glass melting furnace with combustion of the syngas generated as the only fuel in the furnace with oxygen preheated as an oxidant. Table 2 gives a comparison between the process according to the invention (ex 1) and the three processes according to the prior art (AA1 to AA3) for a technical addition or melting process identical to that carried out in example AA1 with a consumption of natural gas, used as fuel in the furnace, of 100 Nm3 / h. Table 3 gives a comparison between the process according to the invention and the three processes according to the prior art for identical extraction of the glass melting furnace. AA 1 AA2 AA3 Inv 1 Fuel: Natural gas Nm3 / h 100 102 93 Combustible temperature ° C 25 25 450 450 Fuel: Syngaz Nm3 / h 350 Overall consumption of natural gas (combustion 100 102 93 73 and / or syngas production) Nm3 / h A Overall consumption of natural gas compared to AA2 -8% -28% A Total natural gas compared to AA1 2% -7% -27% Combustion air Nm3 / h 1000 Combustion air temperature ° C 1200 Oxygen (100% ) Nm3 / h 204 188 146 Combustion oxygen temperature ° C 25 550 550 Furnace energy kW 1462 1008 989 1039 Enthalpies exhausted with flue gas kW 694 240 221 271 Thermal input to the melting process kW 768 768 768 768 Table 215 Example AA 1 AA2 AA3 Inv 1 Fuel: natural gas Nm3 / h 900 828 762 Fuel: syngas Nm3 / h 2852 Combustible temperature ° C 25 25 450 450 Overall consumption of natural gas (combustion 900 828 762 597 and / or syngas production) Nm3 / h A Overall consumption of natural gas by -8% -15% -34% compared to AA1 Combustion flow: air Nm3 / h 8900 Combustible flow rate: oxygen (100%) Nm3 / h 1630 1498 1155 Combustion temperature ° C 1200 25 550 550 Combustion fume flow rate Nm3 / h 10918 3326 3129 3744 Fume temperature at the end of the oven ° C 1450 1450 1450 1450 Table 35

Claims (15)

REVENDICATIONS1. Procédé de chauffe par combustion, procédé dans lequel : (a) on produit du syngaz (110) dans un réacteur de synthèse (100) par réaction chimique endothermique entre des réactifs incluant (i) une matière carbonée et (ii) de la vapeur d'eau (102) et/ou du CO2, (b) on brûle du combustible avec de l'oxydant dans un four (300) avec génération de chaleur et des fumées dans le four (300), au moins une partie du combustible étant du syngaz (110, 210) produit dans l'étape (a) (c) on évacue les fumées (301) du four, (d) on récupère de l'énergie thermique des fumées (301) évacuées du four (300), au moins une partie de l'énergie thermique récupérée des fumées (301) étant consommée dans le réacteur de synthèse (100) par la réaction chimique endothermique de l'étape (a), caractérisé en ce que dans l'étape (d), on récupère de l'énergie thermique des fumées évacuées du four (300) par échange thermique avec un fluide caloporteur (602, 401) et en ce qu'au moins une partie du fluide caloporteur chauffé (402) est introduit dans le réacteur de synthèse (100) et utilisée comme source d'énergie thermique pour la réaction chimique endothermique.REVENDICATIONS1. A method of combustion heating, wherein (a) syngas (110) is produced in a synthesis reactor (100) by endothermic chemical reaction between reagents including (i) a carbonaceous material and (ii) (102) and / or CO2, (b) burning fuel with oxidant in a furnace (300) with heat generation and fumes in the furnace (300), at least a portion of the fuel being the syngas (110, 210) produced in step (a) (c) discharges the fumes (301) from the furnace, (d) recovering thermal energy from the fumes (301) discharged from the furnace (300), at least a part of the thermal energy recovered from the fumes (301) being consumed in the synthesis reactor (100) by the endothermic chemical reaction of step (a), characterized in that in step (d), thermal energy is recovered from the fumes discharged from the furnace (300) by heat exchange with a coolant (602, 401) and in that ns a portion of the heated heat transfer fluid (402) is introduced into the synthesis reactor (100) and used as a source of thermal energy for the endothermic chemical reaction. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le réacteur (100) de synthèse comporte une enceinte de réaction dans laquelle la réaction chimique endothermique a lieu et une enceinte de chauffage contenant du fluide caloporteur chauffé et dans lequel de l'énergie thermique récupérée des fumées (301) est transmise de l'enceinte de chauffage vers l'enceinte de réaction par échange à travers une paroi d'échange thermique séparant l'enceinte de réaction de l'enceinte de chauffage.2. The method of claim 1, wherein the synthesis reactor (100) comprises a reaction chamber in which the endothermic chemical reaction takes place and a heating chamber containing heated heat transfer fluid and in which thermal energy recovered from fumes (301) is transmitted from the heating chamber to the reaction chamber by exchange through a heat exchange wall separating the reaction chamber from the heating chamber. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, dans lequel le fluide caloporteur est choisi parmi de l'air, de l'azote et de la vapeur (102).3. The method of claim 1 or 2, wherein the heat transfer fluid is selected from air, nitrogen and steam (102). 4. Procédé suivant la revendication 3, dans lequel le fluide caloporteur est de la vapeur (102) et au moins une partie du fluide caloporteur (402) chauffé dans l'étape de récupération est utilisée comme réactif dans le procédé chimique endothermique.The method of claim 3, wherein the heat transfer fluid is steam (102) and at least a portion of the heat transfer fluid (402) heated in the recovery step is used as a reagent in the endothermic chemical process. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on renvoie au moins une partie du fluide caloporteur vers l'étape de récupération après son utilisation comme source d'énergie thermique dans la réaction chimique endothermique.5. Process according to any one of the preceding claims, in which at least a portion of the coolant is returned to the recovery step after its use as a source of thermal energy in the endothermic chemical reaction. 6. Procédé de chauffe suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la matière carbonée des réactifs est une matière carbonée gazeuse, de préférence du gaz naturel ou du méthane.6. Heating process according to one of the preceding claims, wherein the carbon material of the reagents is a gaseous carbon material, preferably natural gas or methane. 7. Procédé de chauffe suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on brûle dans le four (300) au moins une partie et de préférence la totalité du combustible avec un oxydant riche en oxygène.7. A method of heating according to any one of the preceding claims, wherein is burned in the oven (300) at least a portion and preferably all of the fuel with oxygen-rich oxidant. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on utilise la chaleur générée dans le four (300) pour chauffer une charge présente dans le four (300).The process of any one of the preceding claims, wherein the heat generated in the furnace (300) is used to heat a charge present in the furnace (300). 9. Procédé suivant la revendication 8, dans lequel le four (300) est un four de vitrification ou un four de fusion de métaux.The process of claim 8, wherein the furnace (300) is a vitrification furnace or a metal smelting furnace. 10. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel la réaction chimique endothermique est du SMR ou du DMR.10. Process according to one of the preceding claims, wherein the endothermic chemical reaction is SMR or DMR. 11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fumées (301) générées dans le four (300) sont chargées de poussières et/ou de substances volatiles susceptibles de condenser à des températures entre 600°C et 800°C et dans lequel: - l'étape de récupération comporte au moins une première phase de récupération à une première plage de températures des fumées et une deuxième phase de récupération à une deuxième plage de températures des fumées plus basse que la première plage, - il n'y a pas de condensation de substances volatiles présentes dans les fumées aux températures de la première plage de températures, et - les fumées sont soumises à un nettoyage entre la première et la deuxième phase de récupération, ledit nettoyage comportant l'élimination de poussièreset/ou de substances volatiles présentes dans les fumées qui sont susceptibles de condenser aux températures de la deuxième plage de températures, et - dans lequel on récupère, au moins dans la première phase de l'étape de récupération et de préférence dans la première et la deuxième phase de l'étape de récupération, de l'énergie thermique des fumées par échange thermique avec un fluide caloporteur (602, 401).11. Process according to any one of the preceding claims, in which the fumes (301) generated in the oven (300) are loaded with dust and / or volatile substances that can condense at temperatures between 600 ° C. and 800 ° C. and wherein: the recovery step comprises at least a first recovery phase at a first flue gas temperature range and a second recovery phase at a second flue gas temperature range lower than the first flange; there is no condensation of volatile substances present in the fumes at the temperatures of the first temperature range, and - the fumes are subjected to a cleaning between the first and the second recovery phase, said cleaning comprising the elimination of dust and / or or volatile substances present in the fumes that are likely to condense at the temperatures of the second temperature range, and in which, at least in the first phase of the recovery stage and preferably in the first and second phases of the recovery stage, the thermal energy of the fumes is recovered by heat exchange with a coolant (602, 401). 12. Procédé suivant la revendication 11, dans lequel au moins une partie des fumées nettoyées (501, 601) obtenues dans l'étape de récupération est utilisée comme réactif dans le 10 procédé chimique endothermique pour la production de syngaz.The process of claim 11, wherein at least a portion of the cleaned fumes (501, 601) obtained in the recovery step is used as a reagent in the endothermic chemical process for the production of syngas. 13. Procédé suivant l'une des revendications 11 et 12, dans lequel on chauffe le fluide caloporteur (602) partiellement par échange thermique avec les fumées (501) dans la deuxième phase de récupération et dans lequel on chauffe le fluide caloporteur partiellement 15 chauffé (603, 401) dans la première phase de récupération par échange thermique avec les fumées (301) dans la première phase de récupération.13. A method according to one of claims 11 and 12, wherein the heat transfer fluid (602) is heated partially by heat exchange with the fumes (501) in the second recovery phase and wherein the heat-exchanged heat-exchanged medium is heated. (603, 401) in the first phase of recovery by heat exchange with the fumes (301) in the first recovery phase. 14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on utilise une partie de l'énergie thermique récupérée à au moins une et de préférence plusieurs 20 des fins suivantes : a) pour préchauffer la matière carbonée avant son utilisation comme réactif dans la réaction chimique endothermique ; b) pour générer et/ou surchauffer de la vapeur avant son utilisation comme réactif dans la réaction chimique endothermique ; 25 c) pour préchauffer du CO2 avant son utilisation comme réactif dans la réaction chimique endothermique ; d) pour préchauffer l'oxydant en amont de son utilisation pour la combustion du combustible. 3014. A process according to any one of the preceding claims, wherein a portion of the recovered thermal energy is used at least one, and preferably more than one, of the following: a) to preheat the carbonaceous material prior to its use as a reagent in the endothermic chemical reaction; b) for generating and / or superheating steam prior to its use as a reagent in the endothermic chemical reaction; C) for preheating CO2 prior to use as a reagent in the endothermic chemical reaction; d) to preheat the oxidant upstream of its use for fuel combustion. 30 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on extrait de l'eau du syngaz par condensation avant son utilisation comme combustible dans le four (300).15. A process according to any one of the preceding claims wherein syngas is condensed from water prior to use as fuel in the furnace (300).
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