BE522743A

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Publication number: BE522743A
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Description


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  BABCOCK & WILCOX LIMITED, résidant à LONDRES. 



   PERFECTIONNEMENTS AUX BRULEURS. 



   Cette invention concerne les brûleurs et en particulier un brûleur perfectionné pour combustible gazeux qui peut être employé soit seul soit en combinaison avec un brûleur pour un second combustible ou un combustible dif- férent, tel qu'un brûleur à huile ou un brûleur à combustible pulvérisé. 



   Dans beaucoup de procédés industriels et particulièrement dans certains opérations de raffinerie, on dispose de gaz perdus ou de gaz de raf- finerie qui constituent des sous-produits de cette industrie. Pour des rai- sons d'économie de l'exploitation, ce sous-produit gazeux est brûlé pour cou- vrir en tout ou en partie les besoins thermiques du procédé. Très fréquem- ment, ce sous-produit possède une teneur élevée en soufre et autres éléments corrosifs. 



   Comme ce sous-produit gazeux peut   n'être   disponible que pendant une partie seulement de la journée et n'est pas toujours en quantités suffi- santes pour couvrir tous les besoins en énergie thermique, les brûleurs utilisant ce sous-produit sont généralement suppléés en chauffant au   combus-   tible pulvérisé les générateurs de vapeur. Dans les conditions   usuelles,   ces brûleurs sont agencés pour chauffer la chambre du foyer ou chambre de combustion à travers des embrasures appropriées.

   Pour procurer une instal- lation de chauffage compacte permettant d'utiliser le gaz obtenu comme sous- produit chaque fois qu'on peut en disposer, afin d'économiser les autres com- bustibles, des brûleurs à gaz sont montés dans les embrasures en association étroite avec les brûleurs à combustible pulvérisé ou les brûleurs à huile. 



   Généralement, ces brûleurs à gaz affectent la forme d'une rampe annulaire pourvue de lumière débitant le gaz. L'emploi de ces brûleurs à gaz a donné lieu à des difficultés, du fait que les températures élevées exis- tantes provoquent des efforts de dilatation considérable s'dans les brûleurs à gaz ce qui peut entraîner ultérieurement la destruction des brûleurs ou de leurs raccordements à la conduite d'alimentation de gaz. En outre, la nature 

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 corrosive du gaz obtenu comme sous-produit peut donner lieu à des détériora- tions très rapides des brûleurs, par suite de l'attaque du métal par le soufre ou les autres éléments constitutifs de ce gaz. 



   Les tensions engendrées par les températures élevées dans un brûleur à gaz sont particulièrement prononcées lorsque le brûleur à gaz n'est pas en service et que le chauffage est assuré uniquement   par' le   brttleur à charbon ou à huile principal. Par suite de la position occupée par le brûleur à gaz annulaire à proximité de l'embrasure du   brttleur   principal, il est sou- mis à une   absorption   intense de la chaleur de rayonnement du foyer.

   Lorsqu'on   brûle   du gaz, l'écoulement de gaz relativement froid par le   brûleur   absorbe une quantité suffisante de chaleur pour que les tensions produites'par la température dans le brûleur à gaz soient maintenues dans des limites admissi-   bles.   Toutefois, lorsqu' on ne brûle pas de gaz et   qu' il   ne s'écoule donc pas de gaz par le brûleur, toute la chaleur de rayonnement doit être absorbée par le métal du brûleur à gaz. Dans le cas d'un brûleur annulaire, la quan- tité de métal exposée à la chaleur de rayonnement du foyer est très importan- te et des tensions internesconsidérables, donnant lieu à des détériorations du brûleur, prennent naissance. 



   Dans un appareil de combustion suivant la présente invention une série de conduits allongés partent latéralement de la rampe à gaz s'éten- dant dans un espace ménagé pour le passage de l'air   jusqu' à   une embrasure commune formée dans une paroi de la chambre de combustion pour se terminer à proximité de la lumière par des ajutages répartis autour d'une zone déter- minée. 



   L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec ré- férence aux dessins annexés, dans lesquels : 
Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une embrasure, montrant un brûleur à combustible liquide et un brûleur à gaz -montés tous deux pour fonctionner dans cette embrasure; 
Fig. 2 est une élévation de face vue de l'extérieur, du dispo- sitif de brûleurs représenté, sur la Fig. 1; 
Fig. 3 est une élévation en bout vue de l'intérieur du disposi- tif de brûleurs représenté sur la Fig. lj 
Figs. 4 et 5 sont des vues de côté, perpendiculaires entre elles, de l'extrémité intérieure ou ajutage d'un des conduits du brûleur à gaz, mon- trant le dispositif de débit de gaz;

   
Fig. 6 est une élévation en bout, coté intérieur, de l'extrémité ou ajutage de débit d'un conduit de brûleur à gaz, et 
Fig. 7 est une vue en élévation d'une face latérale de   l'ajuta-   ge ou extrémité de débit d'un conduit de brûleur à gaz. 



   Comme c'est représenté sur les Figs.   1,   2 et 3, le brûleur à gaz, indiqué d'une façon générale par 10, est aménagé suivant une disposition compacte enveloppant un brûleur à combustible liquide 20 de forme appropriée connue. Le brûleur à combustible liquide est monté au centre d'une embrasure circulaire 25 ménagée dans l'une des parois 22 d'un foyer. 



   L'embrasure 25 est formée de matières réfractaires appropriées et comprend une section d'entrée cylindrique relativement courte 23 qui forme le prolongement continu d'une section conique divergente 21 débouchant à l'intérieur du foyer. A une certaine distance de la paroi 22 se trouve une enveloppe extérieure 24 en matière réfractaire possédant un revêtement mé- tallique 26. L'espace entre la paroi 22 et l'enveloppe   24   forme un passage 27 pour le courant d'air comburant venant d'un ventilateur de tirage forcé (non représenté) pour se rendre à l'embrasure 25. Des dispositifs de guidage sont établis immédiatement à l'extérieur de l'embrasure 25 pour diriger l'air dans celle-ci.

   Dans la disposition représentée, ces dispositifs de guidage 

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 comprennent un cône tronqué de guidage d'air 28 convergeant vers la section d'entrée 23 de la lumière 25, le   cône   28 étant supporté par un châssis 31 s'étendant entre la paroi 22 et l'enveloppe 24.   L'air   comburant est 'dirigé vers le cône 28 par un registre à air comprenant une paroi intérieure   2   et une paroi extérieure 33, la paroi intérieure 32 étant solidaire du   cône   28 ou assemblée à celui-ci. 



   Une plaque de recouvrement annulaire 34 ferme une ouverture d'accès ménagée dans l'envelope 24 et un fourreau cylindrique 36, partant de la périphérie intérieure de la plaque 34 s'étend vers l'intérieur à tra- vers la paroi 33 du registre à air. L'enveloppe 36 embrasse les brttleurs 10 et 20 qui s'y étendent d'un bout à l'autre. Lesdeux brûleurs passent à travers une plaque circulaire plus petite 37 fermant l'ouverture centrale de la plaque de recouvrement annulaire 34 et jouant le rôle d'une fermeture extérieure du fourreau 36. 



   La plaque de recouvrement 37 supporte un moyeu central 38 dans lequel passe une pièce d'écartement 41 faisant partie du brttleur 20.A l'extrémité extérieure de la pièce d'écartement 41 se trouve un appareil d'alimentation de combustible liquide indiqué d'une façon générale par 42 et communiquant avec un tuyau de combustible ou tube de brûleur 43 aménagé cen-   tralement   à l'intérieur de la pièce d'écartement   41.   A l'extrémité intérieure du tube 43 se trouve une tête de pulvérisateur de combustible 44 disposée à courte distance de l'extérieur de la lumière 25, La taie de pulvérisateur 44 est de préférence du type produisant un jet conique de combustible liquide pulvérisé,   l'axe   du jet étant coaxial au cône 28 et à la lumière   25 .   



   Un impulseur   45   établi sous forme d'un cône tronconique dont la base est tournée vers la chambre de combustion, est fixé concentriquement à l'extrémité intérieure de la pièce d'écartement   41   et entoure extérieurement la tête de pulvérisateur.

   La surface conique de l'impulseur   45   présente une série d'ouvertures d'air uniformément espacées et des ailettes déflectrices d'air correspondantes 46 qui coopèrent avec ces ouvertures pour imprimer un mouvement de tourbillonnement à l'air entrant dans l'embrasure 25 par l'im- pulseur   45.   Le réglage des jalousies usuelles (non représentées) qui règlent le courant d'air passant par le registre 27 est effectué au moyen d'une ma- nivelle 47 fixée à un arbre   48.   Une lumière d'observation 49 est ménagée dans la plaque de recouvrement circulaire 37. Entre ses extrémités, le brû- leur 20 est supporté par une pièce de support 51 montée entre la pièce d'é-   cartement   41 et le carter 36. 



   Le brûleur à gaz 10 comprend une rampe   anuulaire,   de préférence circulaire 50 avec laquelle communique un tuyau 52 établissant la liaison avec une source de combustible gazeux sous pression, tel que le gaz obtenu comme sous-produit de raffinerie. Des raccords à brides 53 s'étendant radialement vers l'intérieur de la rampe circulaire 50 sont   convenablement   espacés autour de la périphérie intérieure de celle-ci et communiquent avec elle. A la bride de chaque raccord est adaptée une bride correspondante de l'extrémité extérieure cintrée 54 d'un conduit à gaz allongé 55. Sur la majeure partie de leur longueur, les conduits 55 s'étendent parallèlement au brüleur 20 et à l'axe de l'embrasure 25.

   On remarquera que le diamètre de la rampe 50 est supérieur à celui de la plaque de recouvrement 37 et à peu près égal à celui de la plaque de recouvrement annulaire 34. La rampe entoure le brûleur à combustible liquide 20 et lui est concentrique, et les raccords 53 ainsi que les parties cintrées 54 sont tels que les conduits 55 sont disposés autour d'un cylindre de plus grand diamètre que celui de la base de   l'impulseur   45. 



  L'espacement des conduits 55, circonférentiellement par rapport à la rampe 50 dépend de la disposition du brûleur 20 et est de préférence uniforme lorsque les conditions de l'installation le permettent. 



   Les conduits 55 passent dans des presse-étoupe à brides 56 dis- posés en cercle à proximité de la périphérie de la plaque de fermeture circu- laire 37, et, entre leurs extrémités, lesconduits passent dans desguides 57 fixés à la surface interne du carter 36. 

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   Les conduits 55 ont des longueurs approximativement égales et leurs extrémités intérieures se'terminent à proximité de la base de l'impul- seur 45 et sont pourvues de dispositifs de débit comprenant des ajutages ou becs 60. 



   Gomme   c'est   représenté sur les Figs. 4 à 7, chaque ajutage com- prend deux faces latérales 61, 61, disposées dans- des plans s'étendant sous des angles d'inclinaison égaux et opposés par rapport à un plan axial du   conduit.   Les plans inclinés s'intersectenr dans le plan axial, mais les fa- ces latérales se terminent à une courte distance de cette intersection et sont réunies par une face centrale relativement étroite 62 perpendiculaire à l'axe du conduit. La face centrale 62 se termine par des faces d'extrémité 63 dans des plans s'étendant sous des angles d'inclinaison égaux .et opposés. 



   Chaque face latérale 61 présente une série d'orifices 66 et cha- que face   d'extrémité   63 est pourvue d'un orifice 67, la face centrale possé- dant un seul orifice 68. Les conduits sont disposés de telle façon que les faces d'extrémité 62 s'étendent radialement par rapport à l'embrasure 25. 



   Les ajutages de brûleur 60 sont de préférence en un acier spé- cial supérieur pour mieux résister à l'action des éléments corrosifs lors- qu'on brûle du gaz constituant un sous-produit de raffinerie. De préférence, les parties des conduits 55 exposées à la chaleur sont également faites d'un alliage résistant à la corrosion. 



   Les sections libres non supportées des conduits 55 contiguës à l'embrasure 25, là où se produisent les températures les plus élevées, permet- tent à ces éléments de se dilater sans imposer des efforts excessifs au res- tant du dispositif. Les conduits 55 et leurs ajutages 60 sont les parties du brûleur les plus exposées aux conditions produisant des tensions internes et une détérioration par l'action corrosive, la rampe annulaire 50 étant si- tuée entièrement à l'extérieur du foyer, et les conduits avec leurs ajutages sont établis de manière à pouvoir être retirés facilement pour la vérifica- tion, le remplacement ou la réparation.

   Ainsi, pour enlever un conduit quel- conque, il suffit de retirer les boulons des brides d'assemblage entre le le raccord correspondant 53 et la section cintrée   54,   et de tirer ensuite le conduit longitudinalement à l'extérieur par la plaque de fermeture 37. Un au- tre conduit peut être mis en place facilement à ce moment. 



   On remarquera que les ajutages 60 se trouvent entièrement à l'intérieur des contours périphériques des conduits   55.   Ainsi, l'étendue de la surface des ajutages sujette à absorber la chaleur de rayonnement est con-   sidérablement   réduite en comparaison de celle d'un brûleur annulaire de même capacité disposé à proximité de l'embrasure 25 et entourant un brûleur à combustible liquide 20. Par conséquent, -les tensions internes dues   à   la température, pendant les périodes oû le brûleur à gaz ne fonctionne pas, sont considérablement réduites en comparaison de celles qui prennent nais- sance dans des brûleurs annulaires de même capacité. 



   Bien que le brûleur à gaz ait été représenté comme agencé pour être monté conjointement avec un brûleur à combustible liquide, il peut être monté conjointement avec un brûleur à combustible pulvérisé, attendu qu'il peut être monté d'une manière semblable en encerclant le tuyau ou la conduite alimentant de combustible pulvérisé à l'embrasure   25 .   De même, le brûleur peut être employé séparément aussi bien que conjointement avec un au- tre brûleur. En pratique, on a trouvé que le brûleur à gaz produit une belle   flamme bleue à proximité directe des ajutages 60 pour des pressions du gaz 2 comprises entre 1/2 à 6 1/2 livres par pouce carré (0,035 k/cm2 à 0,455 k/cm2).   



  Lorsqu'on brûle le gaz de raffinerie seul, on n'aperçoit dans le foyer qu' une très petite flamme visible. le brûleur à gaz décrit produit une meilleure combustion du gaz obtenu comme sous-produit que le brûleur annulaire usuel, est beaucoup plus résistant aux atmosphères corrosives que celui-ci, résiste aux tensions in- ternes provoquées par la température, et peut néanmoins être monté facilement 

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 de manière à former un ensemble compact avec un brûleur à combustible princi- pal,tandis que ses conduits peuvent toujours être retirés facilement pour la vérification, les réparations ou le remplacement. 



   REVENDICATIONS. 



    @     1.-   Brûleur caractérisé en ce qu'une série de conduits allongés s'étendent latéralement d'une rampe à gaz dans un espace pour le passage de l'air vers une embrasure commune ménagée dans une paroi de la chambre de com- bustion, et se terminent à proximité de l'embrasure par des ajutagesde débit respectifs répartis autour d'une zone.

Claims

2. - Brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits qui sont de longueurs approximativement égales sont raccordés en des points espacés circonférentiellement à une rampe annulaire pourvue de disposi- tifs pour communiquer avec une source de combustible gazeux sous pression et s'étendent au moins sur la majeure partie de leur longueur à peu près perpen- diculairement au plan central de la rampe.

3. - Brûleur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque ajutage comporte une série d'orifices de débit.

4.- Brûleur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les orifices de débit ménagés dans l'ajutage de chaque conduit comprennent des groupes d'orifices divergents inclinés en sens opposés par rapport à un plan contenant l'axe du brûleur et l'axe du conduit.

5. - Brûleur suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que lesajutages de débit sont disposés entièrement à l'intérieur des contours périphériques des conduits.

6. - Brûleur suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que lesconduits présentent une série circulaire d'a- jutagesde débit équidistantes angulairement.

7.- Brûleur suivant l'une ou l'autre des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que des parties à l'extrémité extérieure des conduits s'étendent latéralement jusqu'à des joints correspondants permettant de déta- cher lesconduits de la rampe et de lesenlever individuellement de celle-ci pour l'examen, le remplacement ou la réparation.

8,- Brûleur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les parties des conduits situées à l'extrémité extérieure de ceux-ci s'étendent radialement vers l'extérieur pour être assembléesà bridesavec des raccords aménagés sur un distributeur annulaire.

9. - Brûleur suivant l'une ou l'autre des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu'un fourreau de brûleur est pourvu de dispositifs pour supporter lesconduits en un point intermédiaire de leur longueur.

10.-Brûleur, suivant l'une ou l'autre des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'ajutage de chaque conduit présente deux faces latérales disposées dans des plans inclinés par rapport à un plan axial du conduit et s'intersectant dans ce dernier, les faces latérales étant pour- vues d'orifices de débit de gaz dont ceux ménagés dans les faces latérales correspondantes sont divergents.

11.- Brûleur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que less faces latérales sont disposées dans des plans inclinés sous des angles égaux par rapport au plan axial du conduit.

12.- Brûleur suivant la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que les faces latérales se terminent le long d'une face intermédiaire per- pendiculaire à l'axe du conduit et pourvue d'un orifice de débit du gaz. <Desc/Clms Page number 6>

13. - Brûleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la face intermédiaire'se termine par deux faces d'extrémité divergentes par rapport à la face intermédiaire et pourvues d'orifices de débit des gaz.

14.- Brûleur suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce'que Ies conduits passent de la rampe dans une boîte à vent, par des presse-étoupe aménagés dans une plaque de recouvrement amovible contenue dans les limites de la boite à vent.

15. - Brûleur suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'un brûleur supplémentaire pour un second combus- tible est disposé suivant l'axe du brûleur à combustible gazeux de manière que les conduits entourent le brûleur supplémentaire.

16.- Brûleur suivant la revendication 15, caractérisé en ce que lesajutages des conduits et l'extrémité intérieure du brûleur supplémentaire se trouvent approximativement dans un plan commun.

17.- Brûleur suivant la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que le brûlsur supplémentaire est un brûleur à combustible liquide pourvu d'un impulseur disposé à l'intérieur du cercle des ajutages de débit des con- duits.

18.- Brttleur suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les ajutages des conduits sont faits en un acier -spécial résistant à la corrosion.

19. - Brûleur agencé et destiné à fonctionner en substance comme décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés.