FR3024765A1 - Bruleur a injection d'air ou de gaz ajustable - Google Patents
Bruleur a injection d'air ou de gaz ajustable Download PDFInfo
- Publication number
- FR3024765A1 FR3024765A1 FR1401811A FR1401811A FR3024765A1 FR 3024765 A1 FR3024765 A1 FR 3024765A1 FR 1401811 A FR1401811 A FR 1401811A FR 1401811 A FR1401811 A FR 1401811A FR 3024765 A1 FR3024765 A1 FR 3024765A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- primary air
- burner
- radial
- ducts
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 33
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 36
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 12
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
- F23C7/004—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
- F23C7/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes adjustable
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/005—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/21—Burners specially adapted for a particular use
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Gas Burners (AREA)
Abstract
La présente invention se rapporte à un bruleur (1) qui comprend un conduit d'air primaire ou de gaz délimité par une paroi extérieure et une paroi intérieure concentrique d'axe X et des conduits (21) d'injection d'air primaire radial ou de gaz, il est caractérisé en ce que le conduit d'air ou de gaz (22) comprend une couronne (3) mobile en rotation et présentant des excroissances axiales constituant des répartiteurs (30) qui coopèrent avec les conduits (21) d'air primaire radial disposés sur la paroi intérieure et forment deux canaux (210, 211) d'angles différents dans chaque conduit (21). La rotation de la couronne (3) va permettre de faire varier l'angle d'injection de l'air primaire radial. Ainsi, le réglage se situe juste à l'extrémité du bruleur (1), au niveau de la sortie de l'air primaire dans le four, par modification de l'angle de sortie de la composante radiale à section fixe ce qui simplifie fortement le réglage du bruleur (1). On évite la mise en rotation de pièces mobiles en contact direct avec l'extérieur du bruleur et donc soumise à des contraintes thermiques très fortes avec un risque d'endommagement de ces pièces.
Description
BRULEUR A INJECTION D'AIR OU DE GAZ AJUSTABLE La présente invention se rapporte au domaine des brûleurs de tout domaine et de tout combustible et notamment mais de façon non limitative aux brûleurs pour four rotatif (ou tournant), tels que les fours à ciment ou les fours à chaux. Dans la plupart des installations à four tournant, la majorité de l'air de combustion généralement appelé air secondaire arrive à très haute température (entre 600 à 1200°C) et basse vitesse (entre 4 et 10m/s), après avoir été utilisé comme air de refroidissement de la matière chaude tombant du four. Sur un four à ciment cet air secondaire chaud représente entre 80 et 95 % de l'air de combustion du four. L'air complémentaire, appelé air primaire, est l'air injecté directement dans le bruleur à plus basse température (température proche de la température ambiante dans la majorité des cas) mais à haute vitesse. Il représente généralement entre 5% et 20% de l'air de combustion et à deux fonctions : - Le refroidissement et la tenue mécanique du bruleur de four - L'activation de la combustion et la maitrise de la forme de flamme. Pour ce faire, cet air primaire est injecté à l'extrémité du bruleur, à haute pression (entre 100 et 500 mbar) et à haute vitesse (entre 80 et 350 m/s) dans le but : o D'aspirer l'air secondaire chaud au coeur de la flamme et assurer son mélange rapide avec le combustible du bruleur et activer ainsi la combustion. o De contrôler par ses composantes axiales et radiales la forme de flamme tel que sa largeur et sa longueur, et de s'adapter aux conditions spécifiques du four.
Les bruleurs de four rotatif sont généralement caractérisés par leur impulsion d'air primaire qui est la force générée par la détente de l'air 3024765 primaire dans le four (débit massique d'air primaire x vitesse de détente de l'air primaire) divisée par la puissance calorifique du bruleur. L'air primaire à haute pression et basse température impacte le bilan énergétique du procédé par la consommation électrique nécessaire à sa 5 mise en pression ainsi que par l'introduction d'air froid dans le procédé. Pour minimiser cette impulsion et en optimiser l'usage, il est important d'avoir une vitesse maximale de détente de cet air primaire pour l'aspiration de l'air secondaire. De ce fait, il est recommandé que : - la détente de cet air primaire soit réalisée à la toute extrémité de 10 l'embout pour bénéficier pleinement de la vitesse de détente - la pression avant l'extrémité du bruleur ne doit pas être affectée par des organes de réglage ou perte de charge afin d'obtenir la vitesse de détente maximale à l'extrémité. Les injections d'air primaire à l'extrémité des bruleurs de four rotatif 15 sont généralement constituées d'au moins deux sorties d'air primaires, dont au moins une est axiale et les autres radiales (ou rotationnelle). Dans ce cas, le réglage de la proportion entre le débit et/ou la pression d'air axial et radial permet l'ajustement de la composante radiale globale de l'air primaire et fait varier la forme de flamme.
20 Ces bruleurs sont donc généralement équipés de dispositifs de réglage de la pression axiale et/ou radiale qui diminue la pression et par conséquent la vitesse de détente de ces airs à l'extrémité du bruleur. Ils diminuent de ce fait l'impulsion du bruleur qui est proportionnelle à la vitesse de détente. Pour compenser la perte de pression due au réglage 25 et maintenir l'impulsion du bruleur qui sert à obtenir un résultat de combustion ou fonctionnement procédé équivalent il faut donc augmenter le débit ou la pression d'air primaire. Pour nombre de ces bruleurs l'injection de combustible pulvérisée (charbon, petcoke... qui sont les combustibles majoritaires dans le four tournant) est située en sandwich 30 entre l'air primaire axial extérieur et l'air radial intérieur. De ce fait, à iso impulsion d'air primaire, cette sortie radiale ne participe pas pleinement à 3024765 3 l'absorption d'air secondaire dans la flamme. Il faudra donc plus d'impulsion d'air primaire pour arriver à un résultat équivalent. De plus, la disposition de l'air radial à l'intérieur du circuit de combustible pulvérisé augmente le risque d'éjection de combustible hors 5 de la flamme, ce qui peut créer des conditions de fonctionnement défavorables (détérioration de la qualité de cuisson du produit, difficultés opératoires, réduction la durée de vie du briquetage garnissant le four... ) et augmente les émissions de NOx, car la concentration de combustible est trop faible au centre de la flamme ce qui interdit le phénomène de re- 10 combustion réducteur de NOx. Les injections d'air primaire à l'extrémité des bruleurs de four rotatif peuvent aussi avoir une sortie d'air primaire unique et à composante radiale réglable. Dans ce cas: - soit la composante radiale est obtenue par un mélange axial / radial 15 en amont et l'on retrouve la même problématique que sur les bruleurs à deux sorties d'air primaire, à savoir une perte d'efficacité liée à l'usage d'organe réglant créant des pertes de charges et faisant baisser la vitesse de détente de l'air primaire, - soit la composante radiale est obtenue par orientation des sections 20 de sortie du bruleur. Il faut que cette orientation soit faite sans perte de charge particulière pour que le bruleur bénéficie d'une vitesse de détente de l'air primaire à l'embout optimale, et d'une meilleure efficacité énergétique. La maitrise du diamètre de flamme est plus difficile dans les bruleurs 25 à sortie d'air primaire unique à composante radiale réglable. En effet, si dans les bruleurs à deux ou plusieurs sorties, la sortie axiale est généralement située à la périphérie du bruleur pour maitriser et stabiliser la divergence de l'écoulement et permettre un ajustement plus efficace et plus fin du diamètre de flamme, cette avantage n'existe pas sur les 30 bruleurs à sortie unique, rendant plus difficile le réglage du diamètre. Un diamètre de flamme trop important pouvant avoir de lourdes conséquences 3024765 4 sur les conditions de fonctionnement du procédé (affectant la nature du matériau à cuire et/ou les conditions d'exploitation) et ou la durée de vie des revêtements réfractaires du four. Pour les bruleurs utilisés dans d'autres domaines que celui des fours 5 rotatifs, une partie de l'air de combustion peut également être mis en rotation pour assurer une turbulence et un meilleur mélange de l'air et du combustible. La présente invention s'applique également à ces bruleurs, que l'air soit appelé air primaire, air de combustion ou air radial ou air rotationnel, ou d'air étagé.
10 Dans la suite du descriptif cette portion d'air de combustion sera dénommé air primaire. Dans de nombreux bruleurs, y compris les bruleurs de four rotatif, la problématique décrite ci-avant pour l'air s'applique également aux combustibles gazeux comme gaz naturel, gaz de procédé industriel 15 (raffinerie, sidérurgie...) dont il est important de régler l'angle radial de sortie ainsi que sa vitesse. L'objet de la présente invention est de proposer un bruleur qui permette d'ajuster progressivement et linéairement la composante radiale de l'air primaire ou du gaz et d'éviter un réglage par réduction de la 2 0 pression (et donc de la vitesse de détente) d'une composante radiale ou axiale et donc de conserver l'impulsion maximale de l'air primaire ou du gaz. Le bruleur selon l'invention comprend un conduit d'air primaire ou de gaz d'axe X délimité par une paroi extérieure et une paroi intérieure 25 concentrique et des conduits d'injection d'air primaire radial, il est caractérisé en ce que le conduit d'air primaire ou de gaz comprend une couronne mobile en rotation et présentant des excroissances axiales constituant des répartiteurs qui coopèrent avec les conduits d'air primaire radial ou de gaz disposés à l'extrémité du bruleur sur la partie périphérique 30 extérieure de la paroi intérieure et forment deux canaux d'angles différents dans chaque conduit. La rotation de la couronne va permettre de répartir la 3024765 5 section des conduits d'air primaire radial en deux séries de canaux intercalés. Une première série de canaux possède un faible angle d'injection de l'air primaire radial (généralement compris entre -10 et +30°) tandis que 5 l'autre série a un angle d'injection de l'air primaire radial plus important que la série précédente (généralement compris entre +10 et +60°). L'angle d'injection de l'air primaire radial ou du gaz résultant est la combinaison des jets d'air issus des deux séries de canaux intercalés, l'une à faible angle et l'autre à fort angle.
10 Le réglage en rotation de la couronne autour de l'axe X permet de faire varier la répartition de section, et donc le débit d'air primaire ou du gaz entre ces deux séries de conduit et donc de régler l'angle d'injection de l'air radial. Cette répartition de section entre les deux séries de conduit s'effectue 15 à section totale constante, ce qui simplifie fortement le réglage du bruleur. De plus, le réglage se situe juste à l'extrémité du bruleur, au niveau de la sortie de l'air primaire ou du gaz dans le four, par cette position du réglage à l'extrémité on maximise la vitesse de sortie de l'air ou du gaz et donc l'impulsion.
20 On évite aussi la mise en rotation de pièces mobiles en contact direct avec l'extérieur du bruleur qui sont soumises à des contraintes thermiques très fortes. On minimise ainsi le risque d'endommagement de ces pièces. Avantageusement, les deux canaux sont formés par une forme évasée complémentaire du répartiteur et des conduits d'air primaire radial 25 et la somme des sections desdits canaux est constante dans un plan perpendiculaire à X, quel que soit la position angulaire de la couronne. Les répartiteurs et les conduits d'air primaire radial ou de gaz sont de forme évasés complémentaires qui forment des canaux de section constante. Ainsi le réglage se fait par modification de l'angle de sortie de la 30 composante radiale avec une section de sortie constante ce qui simplifie fortement le réglage du bruleur.
3024765 6 Avantageusement, les répartiteurs et les conduits d'air primaire ou de gaz radial ont des parois à bords parallèles. Avantageusement, les répartiteurs et les conduits d'air primaire radial ont des bords curvilignes. Cette forme permet de limiter les pertes de 5 charges. Avantageusement, la couronne mobile présente au moins une rainure inclinée et elle est actionnée en rotation par une bague mobile en translation à laquelle elle est reliée par un écrou coulissant dans ladite rainure. La translation de la bague permet de cette façon la rotation de la 10 couronne. Selon une disposition particulière, la bague mobile est actionnée par un vérin. Le vérin peut être hydraulique, ou mécanique, ou pneumatique. Avantageusement, les conduits d'air primaire radial et les répartiteurs sont chanfreinés en amont. Le chanfrein est dans un plan tangent ou dans 15 un plan vertical par rapport à l'écoulement de l'air, et il permet une entrée et une accélération progressive de l'air dans les canaux et donc une perte de charge limitée. Avantageusement, le bruleur comporte aussi des conduits d'air primaire axiaux.
20 Selon une disposition particulière, le conduit d'air primaire radial est disposé en sandwich entre les conduits de combustible et le conduit d'air primaire axial. Avantageusement, les conduits d'air primaire axial et d'air primaire radial sont alimentés par une même alimentation. Ceci est très 25 avantageux, surtout dans le cadre d'un bruleur à deux sorties d'air primaire (une axiale et l'autre radiale), situées à l'extérieur des circuits combustibles car cela permet d'alléger le bruleur et limiter les pertes de charge dans les circuits d'amenées, d'avoir un bruleur dont les réglages sont simples. On peut ainsi régler la rotation de la couronne pour augmenter la composante 30 radiale et agir sur le diamètre de flamme et régler la pression d'air en amont du bruleur pour le réglage de l'impulsion. Ceci permet de limiter la 3024765 mise en rotation maximale par une proportion constante entre le circuit extérieur axial et le circuit intérieur à composante radiale réglable et de limiter le diamètre maximal de flamme et protéger ainsi les réfractaires des fours de fausses manoeuvres et/ou mauvais réglage.
5 Avantageusement le nombre de conduits d'air primaire radial ou de gaz est un multiple du nombre de conduit axial ou d'un groupe de conduit axial. Avantageusement, les conduits d'air primaire radial ou de gaz et axial sont disposés sur les mêmes rayons. Le nombre d'orifices de sortie du 10 circuit d'air radial, ou à composante tangentielle peut être apparié avec le nombre de trou (ou groupe de trou) du circuit d'air axial, afin que l'impulsion de l'air primaire des deux circuits contribue au mieux à l'absorption de l'air secondaire. Dans cette optique l'implantation angulaire des orifices d'air axial et air radial est importante et l'arrangement avec les 15 orifices (ou groupe d'orifices) axiaux et radiaux sur un même rayon est avantageux, c'est-à-dire que les conduits d'air radial se situent radialement directement en dessous des conduits d'injection d'air axial. Avantageusement, l'inclinaison et la longueur de la rainure est proportionnelle à la rotation de la couronne. La rainure pourra avoir une 20 longueur de 50 à 300mm et une inclinaison faible de 1 à 15° par rapport à l'axe X. La combinaison d'une longue rainure et d'un faible angle permet d'obtenir une grande précision de réglage. Selon une disposition particulière, le conduit présente une section de sortie, cette section de sortie varie en fonction du déplacement d'une paroi 25 par rapport à l'autre, la face radiale intérieure des répartiteurs et la face radiale extérieure des encoches font un angle a avec l'axe X et la face radiale intérieure de l'anneau extérieur fait un angle [3 avec l'axe X. Dans certaines applications et avantageusement, le circuit d'air primaire radial ou de gaz, la section de sortie peut être ajustée pour maintenir une 30 pression et donc une vitesse d'injection maximale de l'air primaire ou du gaz à l'extrémité du bruleur. Cette modification de section est obtenu par 3024765 8 déplacement relatif suivant l'axe X des tubes intérieur et extérieur du circuit et une forme inclinée suivant l'axe X des répartiteurs montée sur la couronne mobile et des encoches d'air primaire radial ou de gaz disposés sur la partie périphérique extérieure du tube intérieur du circuit.
5 Selon une disposition particulière, le conduit d'air primaire radial ou de gaz est disposé à l'extérieur de circuits de combustible (solide pulvérisé, liquide ou autre gaz). On limite ainsi tout risque de projection de combustible liquide ou solide à la périphérie de la flamme lorsqu'on augmente la composante radiale de l'air ou du gaz. De plus cette 10 disposition permet de réduire les NOx par un effet de combustion étagée, en concentrant le combustible au centre de la flamme. Selon une disposition encore plus avantageuse pour la maitrise du diamètre de flamme, le conduit d'air primaire radial est disposé en sandwich entre un conduit d'air axial et le centre du bruleur comprenant les 15 conduits combustibles (solide pulvérisé, liquide ou gazeux) et éventuellement le stabilisateur de flamme D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre d'exemple: 20 - La figure 1 est une vue en coupe d'un circuit d'air ou de gaz du bruleur selon l'invention, - La figure 2 est une vue de face du bruleur suivant une disposition particulière, - Les figures 3 à 5 montrent différentes positions d'un répartiteur 25 à bords curvilignes dans un conduit d'air primaire radial, - La figure 6a et 6b sont des vues en développé du répartiteur dans les deux positions extrêmes, - La figure 7 une vue de la couronne, - La figure 8 est une vue du conduit principal. 30 - Les figures 9 à 11 montrent des vues de face de différentes dispositions des circuits d'air primaire et combustible au bruleur. 3024765 9 - Les figures 12 et 13 montrent une vue en coupe du bruleur dans une disposition particulière où la section du circuit d'air ou de gaz est réglable. La figure 12 est en position section maximale, la figure 13 en position section minimale.
5 Dans la suite de la description on appellera "aval" les parties placées du côté de l'arrivée de l'air primaire et "amont" celles placées du côté de la sortie de l'air primaire. Le bruleur 1 comprend au moins un conduit d'air primaire ou de gaz 22 compris entre une paroi extérieure 52 et une paroi intérieure 23 d'axe X 10 et constituant des tubes concentriques de forme cylindrique, entourant le centre du bruleur 10 dans lequel peuvent être implantés plusieurs autres conduits d'air primaire ou de combustible 100, 101 ou un stabilisateur 8. L'extrémité de ce conduit coté four est fermé par un anneau d'extrémité intérieure 2 et un anneau d'extrémité extérieure 5, qui peuvent être suivant 15 les modes de réalisation, deux pièces distinctes pour en faciliter l'usinage ou une même pièce. Le conduit d'air primaire ou de gaz comporte une couronne 3, elle-même entouré d'une bague 4. L'extrémité aval du conduit est cerclée de l'anneau 5. Comme on peut le voir aux figures 1, 2 et 8, l'anneau intérieur 2 0 2 relié au tube intérieur de la paroi 23 présente sur sa périphérie des encoches 20 qui ont deux faces 200 et 201 évasées l'une par rapport à l'autre (ou en forme de V), qui sont fermées sur leur partie périphérique par l'anneau 5 et constitue ainsi des conduits 21 d'air primaire radial. Dans une disposition avantageuse illustrée, l'anneau extérieur 5 25 comprend des conduits 50 d'air primaire à composante axiale. La couronne 3 (cf. figures 1, 2 et 7) présente des excroissances 30 de forme évasée ou en forme de V qui sont disposées dans les encoches 20 et constituent des répartiteurs d'air 30. Chaque excroissance 30 présente deux faces 300 et 301 qui se rejoignent en aval et qui sont 3 0 respectivement parallèles aux faces 200 et 201 de l'encoche 20. La forme en V a donc sa pointe disposée en aval.
3024765 10 La couronne 3 tourne autour de l'axe X sur le conduit principal entre deux positions extrêmes, dans laquelle le répartiteur 30 est en butée sur la face 200 de l'encoche 20 ou sur la face 201 de ladite encoche 20. La couronne 3 a au moins une rainure 31 disposée de façon inclinée par 5 rapport à l'axe X. Dans une disposition particulière illustrée, la bague 4 coulisse d'amont en aval sur la paroi 23 selon l'axe X. La bague 4 comporte un téton, écrou ou clavette 42 qui coulisse dans la rainure 31. La bague 4 est fixé à au moins un bras 43 relié à un piston (non représenté) afin de faire 10 coulisser la bague 4 d'amont en aval et réciproquement. Nous allons maintenant décrire le fonctionnement du bruleur 1, illustré par les figures 3 à 5, 6a et 6b. Chaque répartiteur d'air 30 permet de séparer le flux d'air primaire ou de gaz qui arrive dans le conduit 21 d'air primaire radial ou de gaz et à lui 15 donner une composante angulaire radiale en le divisant en deux canaux 210 et 211 avec des angles différents. Ces canaux 210 et 211 génèrent deux jets qui se recombinent en un jet unique à la sortie et dont l'angle moyen est pratiquement proportionnel à l'angle de sortie de chaque V pondéré du débit de chaque jet. Par la rotation de la couronne 3, on fait 20 varier la répartition de section entre les deux canaux 210 et 211, la section globale des canaux 210 et 211 étant constante sur tout le réglage et donc le débit dans chacune des branches du V pour obtenir une variation de l'angle de sortie du flux d'air 6 sans en diminuer la vitesse d'éjection et en gardant le débit constant.
25 On peut ainsi régler la composante de l'air radial ou du gaz par un réglage de l'angle de sortie du jet, à iso pression, à iso débit, et iso section en amont de l'orifice de sortie, maximisant ainsi l'impulsion du jet. Dans le mode de réalisation présenté en figures 3 à 5, les canaux 210 et 211 sont incurvés, pour diminuer la perte de charge dans les 30 canaux par la progressivité de la mise en vitesse suivant la composante radiale et permettre une plus grande stabilité aérodynamique du jet.
3024765 11 En effet, la forme incurvée procure à l'intrados du jet une vitesse de détente légèrement plus faible que celle à l'extrados du jet. Cela rend moins turbulent le mélange des deux jets à angle différent et donc plus stable l'écoulement résultant et plus optimale la vitesse moyenne du jet.
5 A la figure 3 le répartiteur 30 est placé sensiblement au milieu, la quantité d'air qui passe dans les deux canaux est sensiblement identique. A la figure 4 le répartiteur 30 est plaqué contre la paroi 200 et la majorité de l'air passe par le canal 210 plus incliné, le flux d'air 6 est donc plus fortement incliné. Au contraire à la figure 5, le répartiteur 30 est plaqué 10 contre la paroi 201 et la majorité de l'air passe par le canal 211 moins incliné, le flux d'air 6 est donc très faiblement incliné. Dans les figures 3 à 5, des chanfreins 303, 203 sont prévus à l'entrée du répartiteur d'air 30 ainsi qu'à l'entrée des canaux 210 et 211 dans un plan tangent ou dans un plan vertical.
15 Dans la vue de la figure 2, le bruleur comprend un béton de protection extérieur 7, l'anneau extérieur 5 avec des conduits axiaux 50, l'anneau intérieur 2 avec les conduits d'air primaires radial 21, et le centre du bruleur 10 délimité à l'extérieur par la paroi 23 comprenant un circuit à combustible pulvérulent et / ou gazeux 100, et d'autres circuits 20 combustibles 101 et un stabilisateur central 8. Ce type de bruleur peut être utilisé à la fois s'il est à sortie d'air primaire ou de gaz unique avec les seuls conduits d'air primaire 21 ou multiple avec les conduits d'air primaire ou de gaz 21 et 50. Dans le cas de sortie d'air primaire multiple, les conduits 50 et 21 25 peuvent être alimentés en air primaire par un seul circuit d'air primaire 22 ou par des circuits d'air primaire distincts, généralement concentriques ou presque concentriques par rapport à l'axe X. Les figures 9 à 11 montrent différentes dispositions radiales des circuits d'air primaire ou de gaz suivant l'invention et du ou des circuits 30 combustibles annulaires (combustibles pulvérulent, gazeux).
3024765 12 La figure 9 montre une disposition avec, à partir du centre du bruleur, au centre stabilisateur 8, circuit combustible 101 dans le stabilisateur, un circuit de combustible pulvérulent 100, un circuit air primaire ou gaz radial avec conduits 21, un circuit axial avec conduits 50.
5 La figure 10 montre une disposition avec, à partir du centre du bruleur, au centre stabilisateur 8, circuit combustible 101 dans le stabilisateur, un circuit air primaire ou gaz radial avec conduits 21, un circuit de combustible pulvérulent 100, un circuit axial avec conduits 50. La figure 11 montre une disposition avec, à partir du centre du 10 bruleur, au centre stabilisateur 8, circuit combustible 101 dans le stabilisateur, un circuit de combustible pulvérulent 100, un circuit air primaire ou gaz radial avec conduits 21 sans circuit axial. D'autres dispositions non représentées, comme par exemple, le circuit à combustible pulvérulent à l'extérieur 100 sont également 15 possibles. Dans certaines applications et avantageusement illustrés figures 12 et 13, le circuit d'air primaire radial ou de gaz 22, la section minimale de la composante radiale dans le plan 216 peut être ajustée à l'extrémité du bruleur pour maintenir une pression et donc une vitesse d'injection 20 maximale de l'air primaire ou du gaz à l'extrémité du bruleur. Cette modification de section est obtenue par le déplacement suivant l'axe X d'une des parois 23 ou 52 par rapport à l'autre, de la inclinaison d'angle a de la face radiale intérieure 315 des répartiteurs 30 et la face radiale extérieure 215 des encoches d'air primaire radial ou de gaz 20 par rapport 25 à l'axe X, ainsi qu'un angle divergent 13 sur la face radiale intérieure 51 de l'anneau extérieur 5. De préférence la paroi intérieure 23 est mobile et la paroi extérieure 52 est fixe. L'arrangement optimal, pour l'aspiration de l'air secondaire dans la flamme est l'implantation de ce circuit d'air primaire à l'extérieur des 30 circuits combustible et notamment le circuit pulvérulent. Cette disposition 3024765 13 limite la projection des combustibles solides à l'extérieur de la flamme et réduit la formation des oxydes d'azote. Dans le cadre d'un bruleur à plusieurs sorties d'air, avoir ce dispositif situé juste à l'extérieur du circuit combustible comme illustré figure 2, 5 notamment le circuit combustible pulvérulent (charbon, pet coke...), et généralement entre le circuit combustible pulvérulent et le circuit axial, permet de le mettre en rotation pour activer sa combustion mais également de bénéficier d'une disposition des orifices de sortie du circuit d'air primaire à composante tangentielle proche de l'air secondaire, afin de bénéficier de 10 l'impulsion de ce circuit pour l'absorption de l'air secondaire dans la flamme. Dans la configuration présentée en figure 10, le nombre conduit 21 est un multiple du nombre de conduits axiaux 50 ou de groupe de conduits axiaux 50, pour améliorer l'absorption d'air secondaire.
15 Celle-ci est optimale lorsque le nombre de conduit 21 et identique au nombre de conduits axiaux 50 ou de groupe de conduits axiaux 50 et que les conduits 21 sont sur les mêmes rayons que les conduits 50 ou groupe de conduits 50.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Bruleur (1) comprenant un conduit d'air primaire ou de gaz (22) d'axe X délimité par une paroi extérieure (52) et une paroi intérieure (23) concentrique et des conduits (21) d'injection d'air primaire ou de gaz radial, caractérisé en ce que le conduit d'air ou de gaz (22) comprend une couronne (3) mobile en rotation et présentant des excroissances axiales constituant des répartiteurs (30) qui coopèrent avec les conduits (21) d'air primaire radial disposés sur la partie périphérique extérieure de la paroi intérieure et forment deux canaux (210, 211) d'angles différents dans chaque conduit (21).
- 2. Bruleur (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que les deux canaux (210, 211) sont formés par une forme évasée complémentaires du répartiteur (30) et des conduits (21) d'air primaire ou de gaz radial et que la somme des sections desdits canaux est constante dans un plan perpendiculaire à X, quel que soit la position angulaire de la couronne (3).
- 3. Bruleur (1) selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que les répartiteurs (30) et les conduits (21) d'air primaire ou de gaz radial ont des parois (200, 300; 201, 301) à bords parallèles.
- 4. Bruleur (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les répartiteurs (30) et les conduits (21) d'air primaire ou de gaz radial ont des bords curvilignes.
- 5. Bruleur (1) selon une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les conduits (21) d'air primaire radial et les répartiteurs (30) sont chanfreinées en amont. 3024765 15
- 6. Bruleur (1) suivant une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte des conduits d'air primaire axiaux (50). 5
- 7. Bruleur (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le conduit (21) d'air primaire radial est disposé en sandwich entre les conduits de combustible et le conduit d'air primaire axial.
- 8. Bruleur (1) selon la revendication précédente caractérisé en 10 ce que les conduits (50, 21) d'air primaire axial et d'air primaire radial sont alimentés par une même alimentation (45).
- 9. Bruleur (1) selon revendication 6 caractérisé en ce que le nombre de conduits (21) d'air primaire radial ou de gaz est un multiple du 15 nombre de conduit axial ou d'un groupe de conduit axial (50).
- 10. Bruleur (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que les conduits (50, 21) d'air primaire radial ou de gaz et d'air axial sont disposés sur les mêmes rayons. 20
- 11. Bruleur (1) selon une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que l'inclinaison et la longueur de la rainure (31) est proportionnelle à la rotation de la couronne (3). 25
- 12. Bruleur (1) selon revendication 2 caractérisé en ce que le conduit (21) présente une section de sortie (216), que cette section de sortie (216) varie en fonction du déplacement d'une paroi (52, 23) par rapport à l'autre (23, 52), que la face radiale intérieure (315) des répartiteurs (30) et la face radiale extérieure (215) des encoches (20) font 30 un angle a avec l'axe X et que la face radiale intérieure (51) de l'anneau extérieur (5) fait un angle R avec l'axe X.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1401811A FR3024765B1 (fr) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Bruleur a injection d'air ou de gaz ajustable |
RU2017104450A RU2678466C2 (ru) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Горелка с регулируемым введением воздуха или газа |
US15/501,311 US10234137B2 (en) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Burner with adjustable injection of air or of gas |
DE15756185.3T DE15756185T1 (de) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Brenner mit einstellbarer luft- oder gasinjektion |
ES15756185T ES2648462T3 (es) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Quemador de inyección de aire o de gas regulable |
BR112017002300-8A BR112017002300B1 (pt) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Queimador com injeção de gás ou ar ajustável |
DK15756185.3T DK3177872T3 (da) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Brænder med justerbar injektion af luft eller gas |
PCT/FR2015/051726 WO2016020587A1 (fr) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Brûleur a injection d'air ou de gaz ajustable |
EP15756185.3A EP3177872B1 (fr) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | Brûleur a injection d'air ou de gaz ajustable |
CN201580054153.7A CN106796025B (zh) | 2014-08-06 | 2015-06-25 | 燃烧器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1401811A FR3024765B1 (fr) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Bruleur a injection d'air ou de gaz ajustable |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3024765A1 true FR3024765A1 (fr) | 2016-02-12 |
FR3024765B1 FR3024765B1 (fr) | 2016-07-29 |
Family
ID=52273197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1401811A Active FR3024765B1 (fr) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Bruleur a injection d'air ou de gaz ajustable |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10234137B2 (fr) |
EP (1) | EP3177872B1 (fr) |
CN (1) | CN106796025B (fr) |
BR (1) | BR112017002300B1 (fr) |
DE (1) | DE15756185T1 (fr) |
DK (1) | DK3177872T3 (fr) |
ES (1) | ES2648462T3 (fr) |
FR (1) | FR3024765B1 (fr) |
RU (1) | RU2678466C2 (fr) |
WO (1) | WO2016020587A1 (fr) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190113225A1 (en) * | 2016-05-11 | 2019-04-18 | Dynamis Engenharia E Comércio Ltda. | Method to Enhance Burner Efficiency and Burner |
EP3455554A4 (fr) * | 2016-05-11 | 2019-11-20 | Dynamis Engenharia E Comércio Ltda. | Procédé pour améliorer l'efficacité de brûleur, et brûleur |
CN108895446B (zh) * | 2018-07-27 | 2024-04-16 | 岳阳恒盛石化科技有限公司 | 一种奇数循环引火高效节能超低nox气体燃烧器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2572463A1 (fr) * | 1984-10-30 | 1986-05-02 | Snecma | Systeme d'injection a geometrie variable. |
JPH07332671A (ja) * | 1994-06-10 | 1995-12-22 | Sekiyu Sangyo Kasseika Center | 予蒸発予混合燃焼器 |
US5490378A (en) * | 1991-03-30 | 1996-02-13 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Gas turbine combustor |
FR2780489A1 (fr) * | 1998-06-24 | 1999-12-31 | Pillard Chauffage | Perfectionnement aux bruleurs comportant au moins trois conduits d'alimentation en air, dont deux axial et en rotation, concentriques avec au moins une alimentation-en combustible, et un stabilisateur central |
FR2901852A1 (fr) * | 2006-05-30 | 2007-12-07 | Egci Pillard Sa | Conduite annulaire a double flux et bruleur comportant une telle conduite |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3527262A (en) * | 1968-04-16 | 1970-09-08 | Jerry C Fuchs | Rotating piston chamber engine |
SU1145211A1 (ru) * | 1983-06-03 | 1985-03-15 | Запорожский индустриальный институт | Горелка |
DE3520781A1 (de) * | 1985-06-10 | 1986-12-11 | Stubinen Utveckling AB, Stockholm | Verfahren und vorrichtung zum verbrennen fluessiger und/oder fester brennstoffe in pulverisierter form |
SU1377514A1 (ru) * | 1986-09-22 | 1988-02-28 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.С.М.Кирова | Газова горелка |
US6315551B1 (en) * | 2000-05-08 | 2001-11-13 | Entreprise Generale De Chauffage Industriel Pillard | Burners having at least three air feed ducts, including an axial air duct and a rotary air duct concentric with at least one fuel feed, and a central stabilizer |
DE102005053819A1 (de) * | 2005-11-11 | 2007-05-16 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Drehofenbrenner |
FR2919043A1 (fr) * | 2007-07-20 | 2009-01-23 | Pillard Chauffage | Bruleur comportant une conduite annulaire d'alimentation en air |
FR2930626B1 (fr) * | 2008-04-28 | 2010-05-21 | Fives Pillard | Bruleur a points peripheriques d'injection d'air a flux axial |
-
2014
- 2014-08-06 FR FR1401811A patent/FR3024765B1/fr active Active
-
2015
- 2015-06-25 EP EP15756185.3A patent/EP3177872B1/fr active Active
- 2015-06-25 US US15/501,311 patent/US10234137B2/en active Active
- 2015-06-25 WO PCT/FR2015/051726 patent/WO2016020587A1/fr active Application Filing
- 2015-06-25 BR BR112017002300-8A patent/BR112017002300B1/pt active IP Right Grant
- 2015-06-25 DK DK15756185.3T patent/DK3177872T3/da active
- 2015-06-25 CN CN201580054153.7A patent/CN106796025B/zh active Active
- 2015-06-25 DE DE15756185.3T patent/DE15756185T1/de active Pending
- 2015-06-25 RU RU2017104450A patent/RU2678466C2/ru active
- 2015-06-25 ES ES15756185T patent/ES2648462T3/es active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2572463A1 (fr) * | 1984-10-30 | 1986-05-02 | Snecma | Systeme d'injection a geometrie variable. |
US5490378A (en) * | 1991-03-30 | 1996-02-13 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Gas turbine combustor |
JPH07332671A (ja) * | 1994-06-10 | 1995-12-22 | Sekiyu Sangyo Kasseika Center | 予蒸発予混合燃焼器 |
FR2780489A1 (fr) * | 1998-06-24 | 1999-12-31 | Pillard Chauffage | Perfectionnement aux bruleurs comportant au moins trois conduits d'alimentation en air, dont deux axial et en rotation, concentriques avec au moins une alimentation-en combustible, et un stabilisateur central |
FR2901852A1 (fr) * | 2006-05-30 | 2007-12-07 | Egci Pillard Sa | Conduite annulaire a double flux et bruleur comportant une telle conduite |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017104450A (ru) | 2018-09-06 |
FR3024765B1 (fr) | 2016-07-29 |
CN106796025A (zh) | 2017-05-31 |
BR112017002300B1 (pt) | 2022-03-03 |
ES2648462T3 (es) | 2021-04-26 |
BR112017002300A2 (pt) | 2018-01-16 |
DE15756185T1 (de) | 2018-02-22 |
CN106796025B (zh) | 2019-10-29 |
EP3177872A1 (fr) | 2017-06-14 |
RU2017104450A3 (fr) | 2018-11-13 |
WO2016020587A1 (fr) | 2016-02-11 |
DK3177872T1 (da) | 2017-10-16 |
US20170219206A1 (en) | 2017-08-03 |
ES2648462T1 (es) | 2018-01-03 |
RU2678466C2 (ru) | 2019-01-29 |
EP3177872B1 (fr) | 2020-05-27 |
DK3177872T3 (da) | 2020-08-31 |
US10234137B2 (en) | 2019-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8015821B2 (en) | Apparatus and method for a gas turbine entrainment system | |
FR2823290A1 (fr) | Procede de combustion comportant des injections separees de combustible et d oxydant et ensemble bruleur pour la mise en oeuvre de ce procede | |
WO2012102206A1 (fr) | Procédé de combustion pour brûleur | |
EP3177872B1 (fr) | Brûleur a injection d'air ou de gaz ajustable | |
US20130327045A1 (en) | Gas turbine combustion chamber with fuel nozzle, burner with such a fuel nozzle and fuel nozzle | |
CN102713434A (zh) | 用于玻璃熔化系统的非对中的氧-燃料燃烧器 | |
CN108884763A (zh) | 燃烧器以及燃气轮机 | |
RU2657075C2 (ru) | Жидкостная пусковая трубка с кожухом | |
DK2518402T3 (en) | Burner for particulate fuel | |
EP3105506B1 (fr) | Module de brûleur en veine | |
EP2981761B1 (fr) | Procédé de combustion d'un bruleur à gaz a premelange bas nox | |
EP0003000A1 (fr) | Tête de combustion destinée à une chambre de combustion | |
EP2283277B1 (fr) | Brûleur | |
CA2704800A1 (fr) | Procede et systeme de combustion | |
FR2892498A1 (fr) | Bruleur pour four a clinker | |
EP1045203B1 (fr) | Brûleur à plusieurs combustibles | |
RU2642997C2 (ru) | Газовая горелка с низким содержанием оксидов азота и способ сжигания топливного газа | |
FR3084449A1 (fr) | Dispositif d'injection de carburant multipoint | |
WO2024141509A1 (fr) | Bruleur a precombustion | |
EP0162761B1 (fr) | Brûleur à ventelles à alimentation équilibrée en air secondaire | |
FR3091331A1 (fr) | Brûleur a flamme ajustable | |
WO2023057722A1 (fr) | Dispositif d'injection de dihydrogène et d'air | |
BE494848A (fr) | ||
FR2509436A1 (fr) | Bruleur a canaux annulaires pour la combustion simultanee et separee de plusieurs combustibles | |
JP2015096780A (ja) | ガス焚きバーナ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20160212 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |