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La présente invention concerne un procédé et des dispositifs pour rendre uniformes la composition et la pression dynamique de mélangesde gaz combustibles et comburants alimentant des brûleurs pour qqmbustion d'hydrocarbures, parmi lesquels notamment des brûleurs ou fours pour la fabrication industrielle d'acétylène par combustion partielle d'hydrocarbures gazeux, gazéifiés, ou finement pulvérisés p.ex. sous forme de brouillard.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à des dispositifs mélangeurs et répartiteurs du type annulaire,dans lesquels les gaz,com- bustibles et comburants, sont acheminés séparément par deux espaces coaxiaux annulaires et cylindriques vers une fente circulaire, constituant la ligne de jonction des deux espaces annulaires,où les deux gaz sont langés et d'où le mélange, en passant préalablement par un espace répartiteur intermédiaire est forcé à travers les canaux d'un distributeur de gaz dans une chambre de combustion.
En exploitation pratique de tels fours;on à remparqué que pour unf onction- nement à efficience maximum, coàodo à rendement maximum en acétylène,avec obtention minimum de sous-produits indésirables tels que suie ,acétylènes homologues, hydrocarbures cycliques goudrons, etc, réduction au minimum de la consommation des gaz réagissant ensemble, diminution des risques de retour de flamme de la chambre de combustion vers 1 espace répartiteur intermédiaire, amélioration du règlage de l'opération de combustion etc, il importe qu'avant leur entrée dans le distributeur du brûleur, les gaz soient déjà parfaitement mélangés c.à.d., qu'en tout point de l'espace ré- partiteur intermédiaire, la composition du mélange combustible/comburant soit la même,
le -pins rigoureusement possible9 et que la pression dynamique du mélange gazeux résultant à l'entrée de chaque canal du distributeur soit partout uniforme
Dans les fours ou brûlées habituels, dont les différents éléments de construction sont assemblés de façon rigide, cette condition n'est pas suffisamment réalisée, en générait car on y constate, au contraire, des écarts, souvent considérables, d'un point à l'autre, dans la teneur du mélange gazeux en oxygène et dans les pressions dynamiques avant le dis- tributeuro
Ces écarts proviennent de différences de pression dynamique dans chacun ou l'un seulement des courants gazeux en différents points de leur ligne de jonction;
ces différences de pression dynamique étant provoquées en majeure partie, par une asymétrie, pratiquement inévitable, des dispositifs d'alimentation des espaces annulaires coaxiaux, servant respectivement de conduites aux gaz combustibles et comburantso
La présenta'invention a pour but de remédier au manque d'homogénéi- té du mélange gazeux, avant passage dans la chambre de combustion, par un aménagement particulier du dispositif mélangeur et répartiteur des gaz ali- mentant de tels brûleurs.
Cet aménagement particulier consiste essentiellement à assouplir, dans une certaine mesure, l'assemblage des diverses pièces, formant ensem- ble le dispositif mélangeur et répartiteur des gaz et le brûleur proprement dit et a ajuster, par des moyens mécaniques simples, la position de ces pièces, les unes par rapport aux autres, de façon à éliminer l'effet nuisi- ble des différences de pression dynamique et à réaliser ainsi, dans l'espace répartiteur intermédiaire, un mélange gazeux homogène.
La nature de l'invention apparaîtra plus clairement par la descrip- tion d'un brûler tel que représenté schématiquement, à titre d'exempie; par la figure 1
Dans un tel brûleur, l'un des deux gaz, combustible ou comburant,
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arrive par le conduit 1 à l'espace annulaire 2 qui entoure une pièce cen- trale 3 ..Cette pièce 3 qui, de préférence sera creuse, peut opportunément être pourvue d'un système de circulation de liquide pour permettre de refroi- dir au besoin la base de la dite pièce p.ex. dans l'éventualité d'allu- mage prématuré du mélange des gaz occasionné par un retour de flamme.
L'espace annulaire 2 est lui-même entouré par une pièce annulaire 4 coaxiale, de préférence creuse et pouvant aussi, dans le même but que la pièce, 3, être pourvue d'un système de circulation de liquide réfrigé- rant.
L'autre des deux gaz, comburant ou combustible, arrive par le conduit 5 à l'espace annulaire 6, qui entoure concentriquement la pièce 4.
Les deux courants gazeux, en se joignant à la base des conduites annulai- res 2 .et 6, le long d'un cercle 7, se mélangent par passage dans l'espace annulaire 8 et dans l'espace répartiteur intermédiaire 9, d'où, par le distributeur 10, le mélange est injecté dans la chambre de combustion 11, pour y être allumé et ensuite être brusquement refroidi, après combustion par un dispositif connu tel que p.ex. un pulvérisateur d'eau froide 12, la chambre de combustion 11, le distributeur 10 et l'espace annulaire 8 étant entourés d'une chemise à circulation d'eau 13 pour les protéger contre la chaleur de la flamme.
Dans un brûleur de cette espèce de construction rigide,la teneur en oxygène du mélange gazeux dans le compartiment répartiteur intermédiaire 9 est généralement fort variable d'une région à l'autre, ce qui est très préjudiciable au fonctionnement efficace de l'appareil.
La présente invention a pour but de supprimer cet.inconvénient, par un aménagement particulier des différentes parties du dispositif mélangeur et répartiteur, rendant celles-ci mobiles et relativement indé- pendantes les unes par rapport aux autres, ainsi que par rapport aux piè- oses constituant le brûleur proprement dit, et permettant d'éliminer ainsi, par un règlage approprié de la position des dites parties, l'effet pertur- bateur résultant des différences de pression dynamique des courants gazeux en différents points de la ligne de jonction 7,avant l'espace annulaire 8.
A cet effet,la paroi 14 du brûleur et les pièces, centrale 3 et an- nulaire 4, constituant les parois des espaces annulaires, conducteurs des gaz sont assemblées par leurs extrémités supérieures par l'intermédiaire de tôles 15 et 16 en forme de soufflet.Cette disposition permet un certain déplacement transversal à l'axe du brûleur de la partie inférieure de cette pièce 4, par rapport à la paroi extérieure 14 et à la pièce centrale 3 et, par voie de conséquence, une modification de la section de passage, en différents points, des parties inférieures des conduites 2 et 6.Au moyen d'un certain nombre de goujons 17 qui appuyent par leurs extrémités sur la pièce 4 et qu'on fait enfoncer plus ou moins dans des pièces filetées, disposées sur le contour de la paroi extérieure 14, avec laquelle elles sont solidaires,
on peut ajuster et maintenir cette pièce 4 en une position dé- terminée.On règle cette position, de façon à réaliser, dans le comparti- ment répartiteur 9, une teneur uniforme en oxygène du mélange gazeux en analysant des prélèvements de gaz en différents endroits du compartiment 9 et en modifiant l'enfoncement des goujons jusqu'à ce que la teneur en oxy- gène soit partout la même Ces goujons au nombre d'au moins 3 sont répartis symétriquement autour de la pièce 4, ainsi qu'il est indiqué dans la fig.
II, représentant une section horizontale de'la fig.I, suivant la ligne II- II.
Toutefois, en conférant une certaine souplesse à l'appareil,on en réduit par contre,dans une certaine mesure sa stabilité verticale et rend
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trop mobile aussi la pièce centrale 3 que, pour régler avec précision la section de passage des conduites 2 et 6, on a cependant intérêt à maintenir fixe par rapport à la pièce mobile 4.
Afin de remédier à cet inconvénient on peut fixer la position de la pièce centrale 3, en reliant sa base à la paroi 14 au moyen d'entretoises.
Au point de vue de l'assemblage des pièces et de la construction de l'appareillage; il est plus avantageux, cependant, d'immobiliser la pièce 3 en la rendant solidaire avec la paroi extérieure 14 au moyen d'un anneau 18 inséré et fixé entre les deux pièces en question et qui, sur tout son pourtour, est pourvu de perforations verticales 19 pour le passage du mélange gazeux, ainsi que cela est indiqué dans la figoIII ,représentant une section horizontale d'un tel anneau.
Suivant une variante, on peut aussiy au lieu d'immobiliser la pièce 3 par un anneau 18, fixer sa position en appliquant le même principe que pour la pièce correspondante 4, c.à.d. en l'ajustant et ,en la mainte- nant dans la position désirée au moyen d'au moins 3 goujons,20, ce qui four- nit un moyen complémentaire, pour éliminer, en outre, l'action nuisible des différences de pression dynamique sur le débit uniforme de mélange ga- zeux au droit de chacun des canaux du distributeur 100
Le dispositif annulaire, objet de la présente:
invention, pour le mélange et la répartition des gaz alimentant des brûleurs pour combustion imoomplète d'hydrocarbures, peut être appliqué avantageusement à différents types connus de tels brûleurs, parmi lesquels, entre'autres, ceux où,pour éviter le dépôt de carbone sur les parois de la chambre de combustion,la flamme est entourée d'un écran de liquide,p.ex. d'eau (br. 521.113 et 527.077) et ceux, où, de même que le dispositif mélangeur, la chambre de combustion est aussi de forme annulaire br.520.578).
En réalisant, moyennant les dispositifs décrits, une uniformité parfaite de la teneur en oxygène en tous points de la chambre de mélange 9, ainsi qu'une égalisation de la pression dynamique et, par conséquent, du débit dans chaque canal du distributeur 10, on atteint un meilleur rende- ment en acétylène, c.à.d. un rapport Carbone sortant transformé en acétylène Carbone total entrant.On atténue,notamment, dans des fortes proportions, la formation de carbone libre (suie etc), d'acétylènes homologues et de com- posés cycliques et on évite les retours de flamme de la chambre de combustion 11 au compartiment mélangeur 9.