FR3087363A1 - ASSISTED ATOMIZATION NOZZLE, ATOMIZER AND BURNER CONTAINING THE SAME AND THEIR USE - Google Patents
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Description
Description Titre de l'invention : Buse d'atomisation assistée, atomiseur et brûleur le contenant et leur utilisation Description Title of the invention: Assisted atomization nozzle, atomizer and burner containing it and their use
[0001] La présente invention concerne l'atomisation assistée de liquides et en particulier l'atomisation assistée de combustibles liquides en vue de leur combustion. The present invention relates to the assisted atomization of liquids and in particular the assisted atomization of liquid fuels for their combustion.
[0002] De nombreux procédés utilisent des brûleurs à combustibles liquides pour répondre au moins partiellement à leur besoin énergétique. [0002] Many methods use liquid fuel burners to at least partially meet their energy needs.
[0003] Par rapport à la combustion d'un combustible gazeux, la combustion d'un com- bustible liquide présente toutefois l'inconvénient de nécessiter d'abord une atomisation du liquide en fines gouttelettes qui s'évaporent avant de brûler avec l'oxydant, [0003] Compared to the combustion of a gaseous fuel, the combustion of a liquid fuel however has the drawback of first requiring atomization of the liquid into fine droplets which evaporate before burning with the liquid. oxidant,
[0004] L'étape d'atomisation du combustible liquide est primordiale, car les propriétés du spray de combustible liquide (taille (diamètre) et distribution de taille des gouttelettes, forme, orientation, longueur de rupture (longueur intacte du jet liquide), etc.) déterminent en grande partie les propriétés de la flamme résultante et l'efficacité de la combustion. The liquid fuel atomization step is essential, because the properties of the liquid fuel spray (size (diameter) and size distribution of the droplets, shape, orientation, breaking length (intact length of the liquid jet), etc.) largely determine the properties of the resulting flame and the efficiency of combustion.
[0005] Du fait que l'atomisation d'un liquide en spray présente également un coût énergétique non-négligeable, l'efficacité d'atomisation détermine non seulement les propriétés de la flamme résultante, mais influence également le rendement énergétique de la combustion et donc du brûleur ainsi que de l'installation et du procédé de combustion. [0005] Because the atomization of a liquid in a spray also has a non-negligible energy cost, the atomization efficiency not only determines the properties of the resulting flame, but also influences the energy efficiency of combustion and therefore of the burner as well as the installation and the combustion process.
[0006] Une partie importante des atomiseurs de combustibles liquides fonctionnent à l'atomisation dite assistée.A significant portion of liquid fuel atomizers operate in so-called assisted atomization.
Dans ce cas, l'atomisation du liquide en gouttelettes est produite par l'action sur un jet ou courant de liquide d'un gaz dit d'atomisation à vitesse élevée qui provoque la rupture du jet liquide en un spray de gouttelettes. In this case, the atomization of the liquid into droplets is produced by the action on a jet or stream of liquid of a so-called high-speed atomization gas which causes the breaking of the liquid jet into a spray of droplets.
[0007] Par rapport à l'atomisation non-assistée, l'atomisation assistée permet une plus grande flexibilité en ce qui concerne le débit et/ou la viscosité du liquide à atomiser.[0007] Compared to unassisted atomization, assisted atomization allows greater flexibility with regard to the flow rate and / or the viscosity of the liquid to be atomized.
Elle permet également l'atomisation de liquides contenant des particules solides susceptibles de bloquer un atomiseur pour atomisation non-assistée. It also allows the atomization of liquids containing solid particles liable to block an atomizer for non-assisted atomization.
[0008] L'atomisation assistée permet de réaliser une atomisation fine du liquide et donc une combustion efficace et rapide du combustible liquide. [0008] Assisted atomization makes it possible to achieve fine atomization of the liquid and therefore efficient and rapid combustion of the liquid fuel.
[0009] Elle nécessite toutefois des débits de gaz d'atomisation non négligeables. [0009] However, it requires non-negligible atomization gas flow rates.
[0010] Les gaz d'atomisation les plus courants sont Fair et la vapeur d'eau. The most common atomization gases are Fair and water vapor.
[0011] L'utilisation d'un gaz inerte comme la vapeur d'eau ou d'un gaz majoritairement inerte comme de l'air dilue la flamme générée, puisque le gaz inerte capte une partie de l'énergie libérée par la combustion sans participer à la réaction.The use of an inert gas such as water vapor or a predominantly inert gas such as air dilutes the flame generated, since the inert gas captures part of the energy released by the combustion without participate in the reaction.
Ce qui plus est, quand le gaz d'atomisation contient de l'azote, comme c'est le cas pour l'air d'atomisation, son emploi peut entraîner une production de NOx additionnels. What is more, when the atomizing gas contains nitrogen, as is the case with atomizing air, its use may result in the production of additional NOx.
[0012] Finalement, il y a également un coût lié à la génération de jets de gaz d'atomisation, notamment, mais pas uniquement, quand il s'agit de jets de vapeur d'eau. Finally, there is also a cost associated with the generation of atomizing gas jets, in particular, but not exclusively, when it comes to water vapor jets.
[0013] L'atomisation assistée avec de l'oxygène comme à la fois gaz d'atomisation et oxydant, telle que proposée dans EP-A-1696176 AI, ou encore avec un gaz combustible (par exemple du gaz naturel) pour éviter la dilution de la flamme et la production de NOx additionnels, n'apporte pas une solution satisfaisante, car elle entraîne des problèmes de cokéfaction et de bouchage au nez de l'atomiseur. Assisted atomization with oxygen as both atomization gas and oxidant, as proposed in EP-A-1696176 AI, or with a fuel gas (for example natural gas) to avoid dilution of the flame and the production of additional NOx does not provide a satisfactory solution, since it causes coking and clogging problems at the nose of the atomizer.
[0014] La présente invention a pour but de permettre une atomisation assistée hautement efficace et peu énergivore d'un liquide, et en particulier d'un combustible liquide, avec une quantité relativement faible de gaz d'atomisation.The present invention aims to allow a highly efficient and energy efficient assisted atomization of a liquid, and in particular of a liquid fuel, with a relatively small amount of atomization gas.
Elle a également pour but d'améliorer l'efficacité énergétique du procédé et de l'installation de combustion dans lesquels au moins une partie du besoin énergétique est fournie par la combustion d'un combustible liquide ainsi atomisé. It also aims to improve the energy efficiency of the combustion process and installation in which at least part of the energy requirement is supplied by the combustion of a liquid fuel thus atomized.
[0015] A cette fin, la présente invention propose de réaliser, par atomisation assistée, un spray en forme d'éventail. To this end, the present invention proposes to produce, by assisted atomization, a fan-shaped spray.
[0016] En effet, le rendement énergétique d'un nombre important de procédés de combustion se trouve amélioré en limitant la génération de chaleur par combustion à la zone de l'installation nécessitant un tel apport de chaleur.Indeed, the energy efficiency of a large number of combustion processes is improved by limiting the generation of heat by combustion to the area of the installation requiring such a supply of heat.
Par exemple, le rendement énergétique d'un four de fusion peut être amélioré en limitant la zone de combustion au voisinage de la charge à fondre et au voisinage de la surface de la matière fondue. For example, the energy efficiency of a melting furnace can be improved by limiting the combustion zone in the vicinity of the charge to be melted and in the vicinity of the surface of the melt.
[0017] Par rapport à un spray avec section essentiellement circulaire, un spray et, par conséquent, une flamme en forme d'éventail permet de concentrer la combustion au voisinage d'une telle charge et d'éviter une combustion importante du combustible à une position éloignée de la charge. Compared to a spray with an essentially circular section, a spray and, therefore, a fan-shaped flame makes it possible to concentrate the combustion in the vicinity of such a load and to avoid significant combustion of the fuel at a position away from the load.
[0018] La présente invention concerne en premier lieu une buse permettant de réaliser un spray en t'imite d'éventail. The present invention relates firstly to a nozzle making it possible to produce a spray imitating a fan.
[0019] L'invention concerne plus particulièrement une buse pour l'atomisation assistée d'un liquide et pour l'injection du liquide atomisé dans une zone aval, typiquement une zone de combustion aval. The invention relates more particularly to a nozzle for the assisted atomization of a liquid and for the injection of the atomized liquid into a downstream zone, typically a downstream combustion zone.
[0020] La buse suivant l'invention présente une multitude de canaux (deux ou plus) pour le liquide à atomiser.The nozzle according to the invention has a multitude of channels (two or more) for the liquid to be atomized.
Chaque canal présente un axe longitudinal et se termine en une ouverture d'injection donnant sur la zone aval.Each channel has a longitudinal axis and ends in an injection opening leading to the downstream zone.
La multitude de canaux est positionnée en forme d'éventail s'évasant vers la zone aval.The multitude of channels is positioned in the form of a fan widening towards the downstream area.
En d'autres termes, les canaux de cette multitude de canaux sont positionnés comme les lames ou bâtons rayonnant d'un éventail ouvert. In other words, the channels of this multitude of channels are positioned like the radiating blades or sticks of an open fan.
[0021] Suivant la présente invention un ou deux passages de gaz d'atomisation sont associés à chacun des canaux.According to the present invention one or two atomization gas passages are associated with each of the channels.
Chaque passage de gaz d'atomisation présente un axe Ion- gitudinal et se termine en un orifice de sortie qui débouche dans le canal auquel le passage en question est associé et ceci en amont de l'ouverture d'injection dudit canal.Each atomization gas passage has an longitudinal axis and ends in an outlet opening which opens into the channel with which the passage in question is associated and this upstream of the injection opening of said channel.
L'axe longitudinal du passage définit avec l'axe longitudinal du canal auquel il est associé un plan formant un angle u entre 80° et 100° avec (le plan de) la forme d'éventail.The longitudinal axis of the passage defines with the longitudinal axis of the channel with which it is associated a plane forming an angle u between 80 ° and 100 ° with (the plane of) the fan shape.
Chaque passage forme dans ledit plan un angle aigu [3 entre 10° et 60° avec l'axe longitudinal du canal auquel il est associé, l'angle I étant définit par le passage et la partie du canal associé en amont de l'orifice de sortie du passage. Each passage forms in said plane an acute angle [3 between 10 ° and 60 ° with the longitudinal axis of the channel with which it is associated, the angle I being defined by the passage and the part of the associated channel upstream of the orifice exit from the passage.
[0022] Une telle buse permet de réaliser un spray en éventail dans la zone en aval de la buse avec un minimum de gaz d'atomisation. Such a nozzle makes it possible to produce a fan-shaped spray in the zone downstream of the nozzle with a minimum of atomization gas.
[0023] Suivant une forme de réalisation particulièrement efficace, le rapport entre, d'une pan, la distance L entre l'orifice de sortie d'un passage dans un canal et l'ouverture d'injection dudit canal et, d'autre part, le diamètre d de ladite ouverture d'injection est supérieur à 1 et inférieur à 4.According to a particularly effective embodiment, the ratio between, on one side, the distance L between the outlet orifice of a passage in a channel and the injection opening of said channel and, on the other on the other hand, the diameter d of said injection opening is greater than 1 and less than 4.
Ce rapport est de préférence inférieur ou égal à 2,5. This ratio is preferably less than or equal to 2.5.
[0024] Suivant une forme de réalisation simple de la buse, un seul passage est associé à chaque canal.According to a simple embodiment of the nozzle, a single passage is associated with each channel.
Dans ce cas, ces passages peuvent tous être situés d'un même côté de la forme d'éventail de la multitude de canaux, ce qui permet une forme particulièrement compacte de la buse.In this case, these passages can all be located on the same side of the fan shape of the multitude of channels, which allows a particularly compact shape of the nozzle.
Suivant une autre forme de réalisation, les passages peuvent être situés des deux côtés de la forme d'éventail, According to another embodiment, the passages can be located on both sides of the fan shape,
[0025] Suivant une forme de réalisation plus performante, au moins un canal présente deux passages associés, les deux passages associés étant situés d'un côté et de l'autre de la forme d'éventail.According to a more efficient embodiment, at least one channel has two associated passages, the two associated passages being located on one side and the other of the fan shape.
Suivant une forme de réalisation particulière chaque canal présente deux passages associés, les deux passages associés à chacun des canaux étant situés de côté et autre de la forme d'éventail. According to a particular embodiment, each channel has two associated passages, the two passages associated with each of the channels being situated on one side and the other in the form of a fan.
[0026] L'angle y entre les axes longitudinaux de cieux canaux successifs de la forme d'éventail est typiquement choisi de manière à ne pas trop éloignés l'un de l'autre les jets injectés dans la zone aval par ces deux canaux successifs et d'assurer un spray et une flamme indivisés.The angle y between the longitudinal axes of heavenly successive channels of the fan shape is typically chosen so as not to be too far from each other the jets injected into the downstream zone by these two successive channels and to ensure an undivided spray and flame.
Par deux canaux successifs on comprend deux canaux de la multitude de canaux qui sont positionnés comme des lames ou bâtons voisins de la forme d'éventail. By two successive channels we understand two channels of the multitude of channels which are positioned like neighboring blades or sticks in the shape of a fan.
[0027] Ce qui plus est, pour certaines applications, il convient de choisir l'angle total b de la forme d'éventail, angle total qui correspond à la somme des angles y de la forme d'éventail, de manière à éviter que le spray en éventail et donc également la flan-nue générée par la combustion du spray se rapproche trop de la paroi dans laquelle la buse est montée, voire de sprays ou flammes adjacents avec lesquels le spray ou la flamme pourrait interférer. What is more, for certain applications, it is appropriate to choose the total angle b of the fan shape, the total angle which corresponds to the sum of the angles y of the fan shape, so as to avoid that the fan-shaped spray and therefore also the blank generated by the combustion of the spray comes too close to the wall in which the nozzle is mounted, or even to adjacent sprays or flames with which the spray or the flame could interfere.
[0028] On choisira de manière avantageuse un angle y entre les axes longitudinaux de cieux canaux successifs de la. forme d'éventail entre 6° et 32°, de préférence entre 10° et 20°, et encore de préférence entre 12° et 16'.An angle y between the longitudinal axes of successive channels of the sky will advantageously be chosen. fan shape between 6 ° and 32 °, preferably between 10 ° and 20 °, and more preferably between 12 ° and 16 '.
La somme des angles y constitue l'angle total 4 b de l'éventail. The sum of the angles y constitutes the total angle 4 b of the fan.
[0029] La multitude de canaux comprend un minimum de deux canaux.The multitude of channels includes a minimum of two channels.
Dans ce cas, les deux canaux sont positionnés suivant les jambes de la lettre "V" s'évasant vers la zone aval.In this case, the two channels are positioned along the legs of the letter "V" flaring towards the downstream area.
Cette multitude de canaux comporte de préférence au moins trois canaux.This multitude of channels preferably comprises at least three channels.
En général un spray liquide en éventail de bonne qualité peut être obtenu avec pas plus que 5 canaux, voire pas plus que 4.In general, a good quality liquid fan spray can be obtained with no more than 5 channels, or even no more than 4.
Il est évident qu'un nombre limité de canaux et de passages rend la fabrication de la buse plus aisée. It is obvious that a limited number of channels and passages makes the manufacture of the nozzle easier.
[0030] L'angle a entre le plan définit par l'axe longitudinal d'un passage avec l'axe lon- gitudinal du canal associé audit passage et la forme d'éventail est de préférence de 85° à 95°, de préférence en substance égal à 90°. [0030] The angle a between the plane defined by the longitudinal axis of a passage with the longitudinal axis of the channel associated with said passage and the fan shape is preferably from 85 ° to 95 °, preferably substantially equal to 90 °.
[0031] L'angle aigu (3 entre l'axe longitudinal d'un passage et l'axe longitudinal du canal auquel le passage est associé est de préférence entre 25° et 45°. The acute angle (3 between the longitudinal axis of a passage and the longitudinal axis of the channel with which the passage is associated is preferably between 25 ° and 45 °.
[0032] La buse peut comporter, à l'opposé des ouvertures d'injection des canaux, une entrée pour liquide à atomiser qui est fluidiquement reliée à l'ensemble des canaux de la multitude de canaux.[0032] The nozzle may comprise, opposite to the injection openings of the channels, an inlet for liquid to be atomized which is fluidly connected to all of the channels of the multitude of channels.
Autrement dit, ladite entrée est reliée à chacun desdits canaux de manière à pouvoir alimenter chaque canal en liquide à atomiser. In other words, said inlet is connected to each of said channels so as to be able to supply each channel with liquid to be atomized.
[0033] 11 est également possible de prévoir, à l'opposé des ouvertures d'injection, une entrée par canal, c'est-à-dire pour chacun des canaux une entrée distincte pour liquide à atomiser qui est fluidiquement reliée audit canal. It is also possible to provide, opposite the injection openings, one inlet per channel, that is to say for each of the channels a separate inlet for liquid to be atomized which is fluidly connected to said channel.
[0034] La présente invention concerne également un atomiseur pour l'atomisation assistée d'un liquide et pour l'injection du liquide atomisé dans une zone aval comportant une buse suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ci-dessus.The present invention also relates to an atomizer for the assisted atomization of a liquid and for the injection of the atomized liquid into a downstream zone comprising a nozzle according to any one of the embodiments described above.
Ledit atomiseur comporte également : un premier conduit d'alimentation pour l'alimentation de la buse en liquide à atomiser, le premier conduit étant directement ou indirectement fluidiquement relié à chacun des canaux, un deuxième conduit d'alimentation pour l'alimentation de la buse en gaz d'atomisation, le deuxième conduit étant directement ou indirectement fluidiquement relié à chacun des passages. Said atomizer also comprises: a first supply pipe for supplying the nozzle with liquid to be atomized, the first pipe being directly or indirectly fluidly connected to each of the channels, a second supply pipe for supplying the nozzle in atomization gas, the second duct being directly or indirectly fluidly connected to each of the passages.
[0035] Dans le présent contexte un conduit est directement fluidiquement relié à un canal ou à un passage, quand le conduit est directement, c'est-à-dire sans élément intermédiaire, fluidiquement connecté au dit canal ou passage.In the present context, a duct is directly fluidly connected to a channel or to a passage, when the duct is directly, that is to say without an intermediate element, fluidly connected to said channel or passage.
Un conduit est indirectement fluidiquement relié à un canal ou à un passage, quand le conduit est fluidiquement connecté audit canal ou passage à travers une pièce intermédiaire, comme par exemple une chambre de distribution de fluide, située entre le conduit et le canal ou passage et à travers laquelle le fluide est transporté du conduit vers le canal ou passage. A conduit is indirectly fluidly connected to a channel or to a passage, when the conduit is fluidly connected to said channel or passage through an intermediate part, such as for example a fluid distribution chamber, located between the conduit and the channel or passage and through which the fluid is transported from the conduit to the channel or passage.
[0036] Suivant une forme de réalisation avantageuse permettant un accouplement aisé des deux conduits à la buse, le deuxième conduit pour le gaz d'atomisation entoure le premier conduit pour le liquide à atomiser en amont de la buse.According to an advantageous embodiment allowing easy coupling of the two conduits to the nozzle, the second conduit for the atomization gas surrounds the first conduit for the liquid to be atomized upstream of the nozzle.
Il est à noter que, dans cette forme de réalisation, il n'est pas nécessaire que le deuxième conduit entoure le premier conduit sur toute sa longueur.It should be noted that, in this embodiment, it is not necessary for the second duct to surround the first duct over its entire length.
Il suffit que le deuxième conduit entoure le premier directement en amont de la buse. It suffices that the second duct surrounds the first directly upstream of the nozzle.
[0037] Les joints entre les conduits d'alimentation et la buse sont avantageusement situés à une distance de la buse de manière à ce que quand l'atomiseur suivant l'invention est utilisé pour injecter un spray de combustible liquide dans une zone de combustion aval.The joints between the supply ducts and the nozzle are advantageously located at a distance from the nozzle so that when the atomizer according to the invention is used to inject a spray of liquid fuel into a combustion zone downstream.
On note que quand le deuxième conduit d'alimentation entoure le premier conduit d'alimentation en amont de la buse, le deuxième conduit d'alimentation et le gaz d'atomisation s'écoulant à l'intérieur du deuxième conduit protège le premier conduit d'alimentation et le liquide s'écoulant à l'intérieur contre une surchauffe par la chaleur générée dans la zone de combustion aval. It is noted that when the second supply duct surrounds the first supply duct upstream of the nozzle, the second supply duct and the atomization gas flowing inside the second duct protects the first duct. The feed and the liquid flowing therein against overheating by the heat generated in the downstream combustion zone.
[0038] La présente invention concerne également un brûleur pour l'atomisation assistée et pour l'injection d'un combustible liquide dans une zone de combustion aval.The present invention also relates to a burner for assisted atomization and for the injection of a liquid fuel into a downstream combustion zone.
Ce brûleur comporte une buse suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites ou un atomiseur suivant l'une quelconque des formes de réalisation décrites.This burner comprises a nozzle according to any one of the embodiments described or an atomizer according to any one of the embodiments described.
Ledit brûleur comporte également au moins un injecteur pour l'injection d'un comburant dans la zone de combustion en vue de la combustion du combustible atomisé avec le comburant dans la zone de combustion aval. Said burner also comprises at least one injector for injecting an oxidizer into the combustion zone with a view to the combustion of the atomized fuel with the oxidizer in the downstream combustion zone.
[0039] Le au moins un injecteur pour l'injection du comburant du brûleur suivant l'invention peut être positionné de manière à ce que l'ensemble du comburant injecté à travers cet au moins un injecteur est injecté dans la zone aval en contact avec le spray.The at least one injector for injecting the oxidizer from the burner according to the invention can be positioned so that all of the oxidizer injected through this at least one injector is injected into the downstream zone in contact with the spray.
Suivant une forme de réalisation alternative, le brûleur comporte un ou plusieurs injecteurs pour l'injection de comburant positionné de manière à ce que le comburant injecté par ledit un ou plusieurs injecteurs est injecté dans la zone aval à une distance du spray.According to an alternative embodiment, the burner comprises one or more injectors for injecting oxidizer positioned so that the oxidizer injected by said one or more injectors is injected into the downstream zone at a distance from the spray.
Une telle forme de réalisation est notamment utile afin d'effectuer une combustion étagée du combustible. Such an embodiment is particularly useful in order to carry out a staged combustion of the fuel.
[0040] L'invention couvre également un procédé d'injection dans une zone aval d'un spray obtenu par atomisation assistée d'un liquide, procédé dans lequel : on alimente une buse suivant l'invention ou un atomiseur suivant l'invention ou encore un brûleur suivant l'invention en liquide à atomiser de manière à ce que le liquide à atomiser coule dans les canaux en direction des ouvertures d'injection desdits canaux, et on alimente, selon le cas, la buse en tant que tel, (la buse de) l'atomiseur ou (la buse du) le brûleur en gaz d'atomisation de manière à ce que le gaz d'atomisation s'écoule dans les passages en direction de l'orifice de sortie dudit passage et de l'orifice de sortie dans le canal auquel le passage est associé de manière à procéder à l'atomisation assistée du liquide et l'injection 6 du spray dans la zone aval à travers l'ouverture d'injection du canal associé. The invention also covers a method of injection into a downstream zone of a spray obtained by assisted atomization of a liquid, method in which: a nozzle according to the invention or an atomizer according to the invention is supplied or still a burner according to the invention in liquid to be atomized so that the liquid to be atomized flows in the channels in the direction of the injection openings of said channels, and the nozzle as such is fed, as the case may be, ( the nozzle of) the atomizer or (the nozzle of) the atomizing gas burner so that the atomizing gas flows through the passages in the direction of the outlet of said passage and to the outlet orifice in the channel with which the passage is associated so as to proceed with the assisted atomization of the liquid and the injection 6 of the spray into the downstream zone through the injection opening of the associated channel.
[0041] Le liquide à atomiser est avantageusement un combustible liquide, de préférence choisi parmi les liquides suivants : le fioul lourd, le fioul domestique, des déchets combustibles liquides, des solvants, des combustibles liquides issus de la transformation de combustibles solides tels que charbon, biomasse ou déchets, ou des mélanges contenant au moins un, de préférence au moins deux, de ces liquides. The liquid to be atomized is advantageously a liquid fuel, preferably chosen from the following liquids: heavy fuel oil, domestic fuel oil, liquid fuel waste, solvents, liquid fuels resulting from the transformation of solid fuels such as coal , biomass or waste, or mixtures containing at least one, preferably at least two, of these liquids.
[0042] La présente invention présente effectivement l'avantage de permettre une atomisation efficace et, de ce fait, une combustion efficace d'une large gamme de liquides combustibles. The present invention effectively has the advantage of allowing efficient atomization and, therefore, efficient combustion of a wide range of combustible liquids.
[0043] Le gaz d'atomisation est de préférence choisi parmi les gaz suivants : de l'air, de la vapeur, de l'oxygène, de l'air enrichi en oxygène, du dioxyde de carbone, des fumées recyclées, du combustible gazeux tel que le gaz naturel, et les mélanges contenant au moins un desdits gaz, voire les deux gaz. The atomization gas is preferably chosen from the following gases: air, steam, oxygen, oxygen-enriched air, carbon dioxide, recycled fumes, fuel gaseous such as natural gas, and mixtures containing at least one of said gases, or even both gases.
[0011] Chaque gaz de combustion présente ses propres avantages.Each combustion gas has its own advantages.
Par exemple, l'air est toujours disponible à faible coût.For example, air is still available at low cost.
La vapeur est notamment utile pour l'atomisation de liquides visqueux.Steam is particularly useful for the atomization of viscous liquids.
L'air enrichi en oxygène, l'oxygène (dit "oxygène industriel") et le combustible gazeux permettent de promouvoir la combustion du liquide combustible.The oxygen-enriched air, oxygen (known as "industrial oxygen") and the gaseous fuel make it possible to promote the combustion of the combustible liquid.
L'utilisation de fumées recyclées et/ou de dioxyde de carbone (recyclé) permet de réduire les émissions de CO2 et/ou les émissions de NOx. The use of recycled fumes and / or (recycled) carbon dioxide reduces CO2 emissions and / or NOx emissions.
[0045] L'invention concerne également un procédé de combustion dans lequel : - un combustible liquide est atomisé et injecté dans une zone de combustion aval au moyen du procédé d'injection décrit ci-dessus, et un comburant est introduit dans la zone de combustion aval de manière à générer une combustion du combustible avec le comburant dans cette zone de combustion. The invention also relates to a combustion method in which: a liquid fuel is atomized and injected into a downstream combustion zone by means of the injection method described above, and an oxidizer is introduced into the zone of downstream combustion so as to generate combustion of the fuel with the oxidant in this combustion zone.
[0046] Le comburant est de préférence choisi parmi le groupe comprenant de l'air, de l'oxygène, tout mélange de ces deux gaz et les mélanges d'oxygène avec du CO, ou des fumées recyclées, souvent appelés « air artificiel ». The oxidizer is preferably chosen from the group comprising air, oxygen, any mixture of these two gases and mixtures of oxygen with CO, or recycled fumes, often called "artificial air" .
[0047] Quand la buse est destinée à être utilisée pour l'injection d'un liquide combustible à brûler et en particulier quand la buse est intégrée dans un brûleur, la buse est avantageusement réalisée en un matériau adapté résistant à des températures élevées, en particulier en présence d'un oxydant, tel que les aciers haute température, les alliages à hase de NiCr, tels que commercialisés sous la dénomination commerciale Inconel®, les alliages type FeCrAl, tels que commercialisés sous la dénomination commerciale Kanthal®, des céramiques, etc. When the nozzle is intended to be used for the injection of a combustible liquid to be burnt and in particular when the nozzle is integrated in a burner, the nozzle is advantageously made of a suitable material resistant to high temperatures, in particularly in the presence of an oxidant, such as high temperature steels, NiCr base alloys, such as marketed under the trade name Inconel®, FeCrAl type alloys, such as marketed under the trade name Kanthal®, ceramics, etc.
[0048] Quand le gaz d'atomisation utilisé pour l'atomisation assistée du combustible liquide contient de l'oxygène, comme c'est le cas pour l'air, l'air enrichi en oxygène et l'oxygène, le gaz d'atomisation contribue à la combustion du combustible.When the atomization gas used for the assisted atomization of the liquid fuel contains oxygen, as is the case for air, air enriched with oxygen and oxygen, the gas of atomization contributes to the combustion of fuel.
Toutefois, le débit de gaz d'atomisation ne suffit généralement pas afin d'atteindre le niveau de combustion recherché du combustible et le comburant est alors introduit dans la zone de combustion aval afin de compléter la combustion du combustible avec le comburant jusqu'au niveau de combustion recherché.However, the atomization gas flow rate is generally not sufficient in order to reach the desired combustion level of the fuel and the oxidizer is then introduced into the downstream combustion zone in order to complete the combustion of the fuel with the oxidizer up to the level. desired combustion.
En fonction du procédé global dans lequel la combustion du combustible a lieu, le niveau de combustion recherché peut être une combustion partielle, par exemple pour la production de syngaz, ou une combustion complète du combustible. Depending on the overall process in which the combustion of the fuel takes place, the desired level of combustion may be partial combustion, for example for the production of syngas, or complete combustion of the fuel.
[0049] Comme indiqué ci-dessus en rapport avec le brûleur suivant l'invention, le comburant peut être injecté dans la zone de combustion aval en contact avec le spray.As indicated above in connection with the burner according to the invention, the oxidizer can be injected into the downstream combustion zone in contact with the spray.
Suivant une forme de réalisation alternative, le comburant peut entièrement ou partiellement être injecté dans la zone de combustion aval à une distance du spray de manière à ce que la partie correspondante du comburant entre en contact avec le spray de combustible à l'intérieur de la zone de combustion à une distance des ouvertures d'injection de la buse. According to an alternative embodiment, the oxidizer can be fully or partially injected into the downstream combustion zone at a distance from the spray so that the corresponding part of the oxidizer comes into contact with the fuel spray inside the combustion chamber. combustion zone at a distance from the nozzle injection openings.
[0050] Le procédé de combustion suivant l'invention s'avère particulièrement utile pour des applications où la zone de combustion est située à l'intérieur d'une chaudière, à l'intérieur d'un four de fusion, à l'intérieur d'un four de réchauffage etc.The combustion process according to the invention is particularly useful for applications where the combustion zone is located inside a boiler, inside a melting furnace, inside a reheating oven etc.
Comme déjà indiqué dans l'introduction, l'invention est particulièrement avantageuse pour des procédés et des installations dans lesquels une charge solide et/ou liquide est chauffée dans un four, du fait que l'invention permet de concentrer la combustion à l'intérieur de la zone de combustion, à proximité de la charge.As already indicated in the introduction, the invention is particularly advantageous for processes and installations in which a solid and / or liquid charge is heated in a furnace, because the invention makes it possible to concentrate the combustion inside. from the combustion zone, close to the load.
Des exemples de tels procédés et installations sont des procédés et installations de fusion, d'affinage, de fusion/affinage (de métaux, de verre, etc.), de transport d'un écoulement de matière fondue, de réchauffage de produits métalliques et de cuisson. Examples of such processes and plants are processes and plants for smelting, refining, smelting / refining (of metals, glass, etc.), transporting a flow of molten material, reheating metal products and Cooking.
[0051] Les exemples décrits ci-après illustrent la présente invention et ses avantages, référence étant faite aux figures 1 à 4, dans lesquelles : The examples described below illustrate the present invention and its advantages, reference being made to Figures 1 to 4, in which:
[0052] La figure 1 est une représentation schématique d'une coupe transversale de quatre formes de réalisation, A, B, C et D, d'une buse suivant l'invention à travers le plan de la forme d'éventail des canaux de liquide à atomiser, Figure 1 is a schematic representation of a cross section of four embodiments, A, B, C and D, of a nozzle according to the invention through the plane of the fan shape of the channels of atomizing liquid,
[0053] La figure 2 est une représentation schématique d'une coupe transversale de trois formes de réalisation E, F et G, à travers un plan formé par un canal de liquide à atomiser et le ou les axes longitudinaux du ou des passages de gaz d'atomisation associés audit canal, Figure 2 is a schematic representation of a cross section of three embodiments E, F and G, through a plane formed by a liquid channel to be atomized and the longitudinal axis (s) of the gas passage (s) atomization associated with said channel,
[0054] La figure 3 est une représentation schématique d'une vue en perspective montrant les angles a et p. Figure 3 is a schematic representation of a perspective view showing the angles a and p.
[0055] La figure 4 est une représentation schématique en coupe transversale d'un atomiseur suivant l'invention à travers un plan formé par un canal de liquide à atomiser et le ou les axes longitudinaux du ou des passages de gaz d'atomisation associés audit canal.FIG. 4 is a schematic representation in cross section of an atomizer according to the invention through a plane formed by a liquid channel to be atomized and the longitudinal axis (s) of the atomizing gas passage (s) associated with said atomizing gas passage (s). channel.
100561 Comme illustré dans la figure 1, la buse 10 suivant l'invention présente une multitude de canaux 11 : deux dans la forme de réalisation A. trois dans les formes de réalisation B et C et quatre dans les formes de réalisation D.100561 As illustrated in Figure 1, the nozzle 10 according to the invention has a multitude of channels 11: two in embodiment A. three in embodiments B and C and four in embodiments D.
[00571 Chaque canal 11 présente un axe longitudinal 12 et se termine en une ouverture d'injection 13 avec diamètre d (voir figure 4) donnant sur une zone aval 20. Each channel 11 has a longitudinal axis 12 and ends in an injection opening 13 with diameter d (see Figure 4) leading to a downstream zone 20.
[0058] La multitude de canaux 11 est positionnée en forme d'éventail s'évasant vers la zone aval 20.The multitude of channels 11 is positioned in the form of a fan widening out towards the downstream zone 20.
Ainsi, dans la figure 1A, les deux canaux II sont positionnés selon les jambes d'une lettre V, avec l'ouverture du V dirigée vers la zone aval 20 et dans les figures 1B à D, les canaux 11 sont positionnés selon une succession de telles lettres V. Thus, in figure 1A, the two channels II are positioned according to the legs of a letter V, with the opening of the V directed towards the downstream zone 20 and in figures 1B to D, the channels 11 are positioned in a succession such letters V.
[0059] On comprend par « canaux successifs », deux canaux 12 en position adjacente dans le plan de la forme d'éventail tel qu'illustré dans la figure 1. The term "successive channels" is understood to mean two channels 12 in an adjacent position in the plane of the fan shape as illustrated in FIG. 1.
[0060] Dans les formes de réalisation illustrées, les axes longitudinaux 12 de l'ensemble des canaux 11 se situent entièrement dans le plan de la forme d'éventail.In the illustrated embodiments, the longitudinal axes 12 of the set of channels 11 lie entirely in the plane of the fan shape.
Toutefois, pour la réalisation d'un spray en éventail, ceci n'est pas strictement nécessaire, et lesdites axes 12 peuvent dévier légèrement du plan de la forme d'éventail, par exemple légèrement au-dessus et légèrement en-dessous dudit plan.However, for the production of a fan-shaped spray, this is not strictly necessary, and said axes 12 may deviate slightly from the plane of the fan shape, for example slightly above and slightly below said plane.
Ce qui importe est que le spray de liquide atomisée, voire la flamme qui résulte de sa combustion, ait une forme en substance en forme d'éventail. What matters is that the atomized liquid spray, or even the flame which results from its combustion, has a substantially fan-shaped shape.
[0061] L'angle y entre les axes longitudinaux 12 de deux canaux 11 successifs de l'éventail varie de 11° dans la forme de réalisation D de la figure 1 et 45° dans la forme de réalisation A de la figure I .The angle y between the longitudinal axes 12 of two successive channels 11 of the fan varies from 11 ° in the embodiment D of Figure 1 and 45 ° in the embodiment A of Figure I.
L'angle total S de l'éventail, qui correspond à la somme des angles y, est environ 30°. The total angle S of the fan, which corresponds to the sum of the angles y, is approximately 30 °.
[0062] Dans les formes de réalisation illustrées dans les figures 1 A, 1C et 1 D, la buse 10 comporte, à l'opposé des ouvertures d'injection 13 une seule entrée 21 pour le liquide à atomiser qui est fluidiquement reliée à l'ensemble des canaux 11.In the embodiments illustrated in Figures 1A, 1C and 1D, the nozzle 10 comprises, opposite the injection openings 13 a single inlet 21 for the liquid to be atomized which is fluidly connected to the 'all channels 11.
Dans le cas de la figure 1B, la buse 10 comporte, à l'opposé des ouvertures d'injection 13, une entrée 21 par canal 11. In the case of FIG. 1B, the nozzle 10 comprises, opposite the injection openings 13, one inlet 21 per channel 11.
[0063] Dans la forme de réalisation illustrée dans les figures 2G et 4, un seul passage 15 de gaz d'atomisation est associé au canal 12 avec un angle P de 45° entre l'axe longitudinal 16 du passage 15 et l'axe longitudinal 12 du canal 11.In the embodiment illustrated in Figures 2G and 4, a single passage 15 of atomizing gas is associated with the channel 12 with an angle P of 45 ° between the longitudinal axis 16 of the passage 15 and the axis longitudinal 12 of channel 11.
Le passage 15 se termine dans le canal 11 par l'orifice de sortie 17.The passage 15 ends in the channel 11 through the outlet port 17.
Comme illustré dans la figure 4, l'orifice 17 se trouve à une distance L de l'ouverture d'injection 13 du canal 11. As illustrated in Figure 4, the orifice 17 is located at a distance L from the injection opening 13 of the channel 11.
[0064] L'angle a est mieux illustré dans la figure 3 qui montre schématiquement, d'une part le plan I de la forme d'éventail et, d'autre part, le plan II définit par l'axe longitudinal 12 du canal 11 et l'axe longitudinal 16 du canal 15 associé audit canal I l .The angle a is better illustrated in Figure 3 which shows schematically, on the one hand the plane I of the fan shape and, on the other hand, the plane II defined by the longitudinal axis 12 of the channel 11 and the longitudinal axis 16 of the channel 15 associated with said channel I l.
Dans la forme de réalisation illustrée dans la figure 3, les plans I et II sont perpendiculaires (angle a = 90°). In the embodiment illustrated in FIG. 3, the planes I and II are perpendicular (angle a = 90 °).
[0065] Dans les formes de réalisation F et G de la figure 2, deux passages 15 sont associés au canal 11, lesdits passages 15 étant situés de part et d'autre du plan de la forme d'éventail.In the embodiments F and G of Figure 2, two passages 15 are associated with the channel 11, said passages 15 being located on either side of the plane of the fan shape.
[00661 La figure 4 montre un atomiseur 30 comportant une buse 10 suivant l'invention.FIG. 4 shows an atomizer 30 comprising a nozzle 10 according to the invention.
L'atomiseur 30 comporte un premier conduit d'alimentation 31 destiné à alimenter la buse 10, et plus particulièrement les canaux 11 de la buse 10 en liquide à atomiser, ainsi qu'un deuxième conduit 35 destiné à alimenter la buse 10 et plus particulièrement les passages 15 de la buse 10, en gaz d'atomisation. The atomizer 30 comprises a first supply duct 31 intended to supply the nozzle 10, and more particularly the channels 11 of the nozzle 10 with liquid to be atomized, as well as a second duct 35 intended to supply the nozzle 10 and more particularly the passages 15 of the nozzle 10, in atomization gas.
[0067] Dans la forme de réalisation illustrée, le premier conduit d'alimentation 31 est di- rectement (c'est-à-dire sans élément intermédiaire) relié aux canaux 11 et le deuxième conduit est directement relié aux passages 15 (voir également figure 1B).In the illustrated embodiment, the first supply duct 31 is directly (that is to say without an intermediate element) connected to the channels 11 and the second duct is directly connected to the passages 15 (see also figure 1B).
Egalement suivant cette forme de réalisation illustrée, le premier conduit 31 est entouré du deuxième conduit 35, le premier conduit 31 et le deuxième conduit 35 étant plus particulièrement concentriques. Also according to this illustrated embodiment, the first duct 31 is surrounded by the second duct 35, the first duct 31 and the second duct 35 being more particularly concentric.
[0068] Suivant une forme de réalisation alternative, le liquide à atomiser fourni par le premier conduit 31 et/ou le gaz d'atomisation fourni par le deuxième conduit 35 peu(ven)t être introduits dans les canaux 11, respectivement dans les passages 15 à travers une pièce intermédiaire, comme par exemple une chambre de distribution qui divise le flux global fournit par le conduit 31 et/ou le conduit 35 en plusieurs fractions, chaque canal 11, respectivement passage 15 recevant une fraction du flux global.According to an alternative embodiment, the liquid to be atomized supplied by the first pipe 31 and / or the atomization gas supplied by the second pipe 35 can be introduced into the channels 11, respectively into the passages 15 through an intermediate part, such as for example a distribution chamber which divides the overall flow supplied by the duct 31 and / or the duct 35 into several fractions, each channel 11, respectively passage 15 receiving a fraction of the overall flow.
Une telle chambre de distribution en amont des canaux I l est montrée dans les figures 1 A, Cet D. Such a distribution chamber upstream of the channels I l is shown in Figures 1A, Cet D.
[0069] L'atomiseur suivant la présente invention permet de réaliser un spray en éventail dans la zone en aval de la buse avec un minimum de gaz d'atomisation.The atomizer according to the present invention makes it possible to produce a fan-shaped spray in the zone downstream of the nozzle with a minimum of atomization gas.
Il permet ainsi une atomisation hautement efficace et peu énergivore d'un combustible liquide, et une combustion optimisée du spray en forme d'éventail du combustible liquide ainsi obtenu. It thus enables highly efficient and energy-efficient atomization of a liquid fuel, and optimized combustion of the fan-shaped spray of the liquid fuel thus obtained.
[0070] Comme expliqué plus en détail ci-après, le rapport J entre les flux de quantité de mouvement du le gaz d'atomisation et du liquide est un paramètre important pour l'efficacité de l'atomisation assistée, en particulier pour l'atomisation assistée d'un liquide combustible. As explained in more detail below, the ratio J between the momentum flows of the atomization gas and the liquid is an important parameter for the efficiency of assisted atomization, in particular for the assisted atomization of a combustible liquid.
[0071] Ce paramètre est donné par la formule suivante : p ,,U PIU)2 100721 Avec : This parameter is given by the following formula: p ,, U PIU) 2 100721 With:
[0073] p,= masse volumique du gaz d'atomisation, [00741 pi = masse volumique du liquide combustible, 100751 1J, = vitesse d'injection du gaz d'atomisation et IO [00761 U[ = vitesse d'injection du liquide combustible. [0073] p, = density of the atomizing gas, [00741 pi = density of the combustible liquid, 100751 1J, = injection speed of the atomizing gas and IO [00761 U [= injection speed of the liquid combustible.
[0077] De manière utile le paramètre J est compris entre 0,5 et 25,0 (0,5 < J < 25,0), de préférence entre 0,5 et 20,0 (0,5 <J < 20,0) et encore de préférence encre 1,0 et 5,0 (1,0 < J < 5,0). Usefully, the parameter J is between 0.5 and 25.0 (0.5 <J <25.0), preferably between 0.5 and 20.0 (0.5 <J <20, 0) and more preferably 1.0 and 5.0 ink (1.0 <J <5.0).
[0078] Ceci permet notamment une atomisation efficace à des rapports massiques (débit (kg/h) gaz d'atomisation sur débit (kg/h) de combustible liquide) compris entre 2% et 40%, préférentiellement entre 3 et 20%, encore préférentiellement entre 3% et 15%. This allows in particular effective atomization at mass ratios (flow rate (kg / h) atomization gas to flow rate (kg / h) of liquid fuel) of between 2% and 40%, preferably between 3 and 20%, more preferably between 3% and 15%.
[0079] Un tel paramètre J permet de réaliser une atomisation efficace avec une quantité de gaz d'atomisation limitée dans le procédé d'injection et le procédé de combustion suivant la présente invention. Such a parameter J makes it possible to achieve effective atomization with a limited quantity of atomization gas in the injection process and the combustion process according to the present invention.
[0080] Dans les procédés suivant l'invention, la pression du liquide, tel que du fioul, en amont de la buse est de manière utile de 1 à 15 bar, préférentiellement de 3 à 10 bar. In the methods according to the invention, the pressure of the liquid, such as fuel oil, upstream of the nozzle is usefully from 1 to 15 bar, preferably from 3 to 10 bar.
[0081] EXEMPLE DE MISE EN OEUVRE : EXAMPLE OF IMPLEMENTATION:
[0082] d=1.7 [0082] d = 1.7
[0083] Un brûleur suivant l'invention a été utilisé pour atomiser du fioul lourd (en anglais : « heavy fuel oil » ou « HFO ») à un débit de 90kg/h, le fioul lourd ayant été préchauffé à une température entre 90°C et 110°C.A burner according to the invention was used to atomize heavy fuel oil (in English: "heavy fuel oil" or "HFO") at a rate of 90 kg / h, the heavy fuel oil having been preheated to a temperature between 90 ° C and 110 ° C.
La buse d'atomisation de l'atomiseur dudit brûleur présentait trois canaux 11 pour le liquide à atomiser et deux passages 15 de gaz d'atomisation associés à chaque canal 11 The atomizing nozzle of the atomizer of said burner had three channels 11 for the liquid to be atomized and two passages 15 for atomizing gas associated with each channel 11.
[0084] Un débit de 5 à 15ke d'air était utilisé comme gaz d'atomisation, fourni à une pression comprise entre 2 et 7 barg. A flow rate of 5 to 15 kt of air was used as atomization gas, supplied at a pressure of between 2 and 7 barg.
[0085] Le spray en forme d'éventail du fuel lourd ainsi obtenu était brûlé avec une quantité stoechiométrique d'oxygène pur injecté dans la zone aval, en faible proportion (entre 5 et 25% en volume) autour de la buse et, essentiellement à travers les deux injecteurs de comburant du brûleur. The fan-shaped spray of the heavy fuel oil thus obtained was burned with a stoichiometric quantity of pure oxygen injected into the downstream zone, in a small proportion (between 5 and 25% by volume) around the nozzle and, essentially through the two oxidizer injectors of the burner.
[0086] Des performances excellentes étaient obtenues quand le brûleur suivant l'invention fonctionnait à 1000kW.Excellent performance was obtained when the burner according to the invention operated at 1000kW.
Par rapport aux brûleurs comportant un atomiseur assisté suivant l'état de la technique, le debit de gaz d'atomisation (air) requis était réduite (Rapport des débits massiques gaz d'atomisation/combustible de 5-15% à une puissance nominale de 1000kW).Compared to burners comprising an assisted atomizer according to the state of the art, the required atomization gas (air) flow rate was reduced (Ratio of atomization gas / fuel mass flow rates of 5-15% at a nominal output of 1000kW).
Les gaz de combustion issus de la combustion contenaient 8% d'oxygène résiduel et pas plus que 400 ppm de NOx.The flue gases from the combustion contained 8% residual oxygen and no more than 400 ppm NOx.
[Revendication 1][Claim 1]
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| FR1521152A (en) * | 1966-04-30 | 1968-04-12 | Nat Res Dev | Improvements to oil burning appliances |
| FR2288940A1 (en) * | 1974-10-24 | 1976-05-21 | Pillard Chauffage | IMPROVEMENTS TO LIQUID FUEL BURNERS SPRAYED BY THE RELIEF OF AN AUXILIARY FLUID AND METHOD OF USING THE latter |
| FR2743012A1 (en) * | 1995-12-27 | 1997-07-04 | Air Liquide | DEVICE FOR SPRAYING A LIQUID FUEL WITH A SPRAY GAS |
| EP1696176A1 (en) | 2005-01-21 | 2006-08-30 | Sulzer Metco (US) Inc. | High velocity oxygen-fuel (HVOF) gun and burner design |
-
2018
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1521152A (en) * | 1966-04-30 | 1968-04-12 | Nat Res Dev | Improvements to oil burning appliances |
| FR2288940A1 (en) * | 1974-10-24 | 1976-05-21 | Pillard Chauffage | IMPROVEMENTS TO LIQUID FUEL BURNERS SPRAYED BY THE RELIEF OF AN AUXILIARY FLUID AND METHOD OF USING THE latter |
| FR2743012A1 (en) * | 1995-12-27 | 1997-07-04 | Air Liquide | DEVICE FOR SPRAYING A LIQUID FUEL WITH A SPRAY GAS |
| EP1696176A1 (en) | 2005-01-21 | 2006-08-30 | Sulzer Metco (US) Inc. | High velocity oxygen-fuel (HVOF) gun and burner design |
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