Brûleur La présente invention a pour objet un brûleur selon la revendication du brevet principal, c'est dire comportant un conduit intérieur et un conduit extérieur pour le passage de gaz à température éle vée, ledit conduit intérieur étant amovible,
un dis positif comprenant un joint de dilatation pourvu d'un soufflet pour compenser les différences de di latation entre lesdits conduits et des dispositifs pour fixer les extrémités respectives du joint auxdits con- duits intérieur et extérieur.
Lorsqu'on utilise un tel brûleur pour effectuer la combustion partielle d'un combustible hydTocar- buré avec de l'air enrichi en oxygène ou avec de l'oxygène relativement pur en vue de créer de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène, il se pose des pro blèmes spéciaux qu'on ne rencontre normalement pas dans la technique des brûleurs. Non seulement un mélange très rapide et très complet des réactifs est nécessaire, mais encore il faut prendre des pré cautions spéciales pour empêcher la surchauffe du brûleur.
En raison de la réactivité .de l'oxygène .avec le métal du brûleur, il est extrêmement important d'em pêcher les éléments du brûleur d'atteindre les :tem pératures auxquelles se produit leur oxydation ra pide.
D'habitude, la réaction entre le combustible hy- drocarburé et l'oxygène a lieu entièrement à l'exté rieur du brûleur, mais même alors les éléments de celui-ci sont soumis à un échauffement par les ra diations qui en proviennent.
Un mélange incorrect détermine de telles con centrations en oxygène dans des zones localisées qu'une combustion relativement complète se produit dans ces zones, ce qui dégage de grandes quantités de chaleur. En outre, des tourbillons .des réactifs forment des mélanges combustibles près des surfaces du brûleur.
A moins de maintenir ces surfaces à une température inférieure à la température d'inflamma tion des mélanges, elles entretiennent la flamme, et la combustion qui en résulte le long des surfaces provoque rapidement la surchauffe et la détérioration du brûleur.
Un autre inconvénient particulier à cette réac tion est la tendance à la formation de carbone libre sur le brûleur, principalement du fait d'un mélange incorrect des réactifs, ce qui détériore le brûleur.
La formation de carbone sur la surface du brûleur con- trarie le mélange des réactifs et provoque des con centrations localisées d'oxygène, ce qui aboutit à la surchauffe des éléments du brûleur.
D'ordinaire, on utilise un excès d'oxygène par rapport à la quantité théorique pour empêcher la formation du carbone. Il en résulte souvent des tem pératures de réaction anormalement élevées, et le problème du refroidissement du brûleur devient, plus important. En outre,
ce problème est aggravé par le fait qu'il est désirable dans la combustion par tielle .des gaz d'envoyer les gaz de réaction dans le brûleur dans un état fortement préchauffé afin de diminuer les exigences en oxygène et de donner un rendement maximum en produit gazeux désiré. C'est là une autre complication, du fait que le transfert de la chaleur entre des gaz de réaction à tempéra ture élevée et la structure de :
refroidissement des éléments du brûleur doit être maintenu à un mini- mum. Le brûleur faisant l'objet de la présente demande est caractérisé par le fait que le conduit extérieur et le conduit intérieur délimitent entre eux un passage de section annulaire,
un dispositif assemblant ces conduits de manière à les empêcher de se déplacer sensiblement l'un par rapport à l'autre dans le sens axial en un point de leur longueur et un dispositif servant à refroidir ledit conduit extérieur à l'en droit de son orifice de sortie et comportant une cham bre de refroidissement .dans la face du brûleur qui est exposée à la chaleur.
Le dessin annexé représente une forme d'exé cution du brûleur selon l'invention et des variantes. La fia. 1 est une vue générale de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe longitudinale fragmen taire du bec de ce brûleur, faite par 2-2 de la fig. 4 et représentant la chambre de refroidissement de la face du brûleur.
La fig. 3 est une coupe longitudinale partielle, faite par 3-3 de la fig. 6, du joint de dilatation du brûleur illustré sur la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe faite par 4-4 de la fig. 2. La fig. 5 est une vue similaire de la fig. 4, mon trant la position du conduit intérieur pendant l'as semblage du brûleur- et avant son blocage en posi tion de fonctionnement.
La fig. 6 est une vue en bout du brûleur illus tré sur la fig. 1.
La fig. 7 est une vue en bout similaire à la fig. 6 illustrant l'assemblage en cours, correspondant à la position des conduits illustrés sur la fig 5.
La fig. 8 est une vue correspondante à la fig. 2 montrant une partie d'une variante.
La fig. 9 montre une partie d'une autre variante. La fig. 10 est une coupe par 10-10 de la fig. 9. La fig. 11 est une coupe faite par 11-11 de la fig. 9.
La fig. 12 est une vue fragmentaire en plan et en coupe transversale partielle du bec du brûleur, de la fig. 1, montrant de quelle manière les tubes d'admission et de sortie du réfrigérant aboutissent à la chambre de refroidissement de la face du brû leur.
La fig. 13 est une vue fragmentaire en élévation correspondant à la fig. 12.
Le brûleur A représenté à la fig. 1 comprend un bec B, un joint de dilatation C, un flasque de montage D, une admission E du combustible hyd.ro- carburé, par exemple du gaz naturel et une admis sion F de l'oxygène. G est l'un des raccords pour le réfrigérant, l'autre étant disposé diamétralement à l'opposé.
Le conduit intérieur 10, qui débite de l'oxygène ou un mélange enrichi en oxygène comporte un tronçon de sortie 11 ainsi que des saillies de blocage 12, 12 diamétralement espacées (voir également les fig. 4 et 5). Le conduit extérieur 13 terminé par un orifice 14 est maintenu concentriquement au con duit intérieur 10 de manière à délimiter un passage de section annulaire 15 qui aboutit à l'orifice 14.
Ce dernier est entouré par une chambre de refroidis sement 16 de la face du brûleur exposée à la chaleur qui reçoit un réfrigérant par des tubes prévus à cet effet. Le conduit extérieur 13 comporte des saillies de blocage complémentaires 17, 17 et 18,18 qui co- opèrent avec les saillies de blocage 12, 12 afin d'em pêcher les conduits de se déplacer sensiblement l'un par rapport à l'autre dans le sens axial à cet endroit. Toutes ces saillies de blocage peuvent faire partie intégrante de leurs conduits respectifs ou y être sou dées.
Le conduit extérieur 13 comporte également qua tre goujons 19, (voir fig. 4 et 5), qui servent à main tenir le conduit intérieur espacé du conduit extérieur. Ces goujons peuvent faire partie intégrante du con duit extérieur ou y être fixés, par exemple par em- manchement à la presse dans des trous alésés, qu'on obture par soudage.
Les fig. 4 et 5 montrent respectivement les posi tions du conduit intérieur quand il est assemblé et bloqué et pendant le processus de blocage et de déblocage par rapport au conduit extérieur, deux des goujons d'espacement étant représentés alignés avec le centre des saillies de blocage.
Le brûleur décrit est soumis en fonctionnement à de dures conditions de températures de fonction nement, non seulement parce qu'il est disposé au voisinage de la zone de réaction où s'effectue la gé nération du gaz de synthèse désirablement à environ 1093^ C et fréquemment à une température attei- -gnant 1649o C, mais encore parce qu'il y circule des réactifs qui sont préchauffés à des températures re lativement élevées, par exemple 482o C, avant leur décharge dans la zone de réaction.
Le joint C comporte des flasques 20 et 21 fixés respectivement au conduit extérieur 13 et au con duit intérieur 10. Le joint de dilatation comprend un soufflet 22, qui est disposé entre des tronçons de tube 23, auquel sont fixés des flasques 24 et 25. Le joint de dilatation, c'est-à-dire le soufflet et les tronçons de tube, entourent le conduit intérieur 10 et il est réuni au conduit intérieur et au conduit ex térieur par des boulons 26 fixant ensemble les flas ques. Des joints 27 assurent l'étanchéité.
Les flasques portent chacun une bague d'ali gnement 20a,<I>21a, 24a</I> et 25a, dans lesquelles passe une tige d'alignement 28.
Les flasques 24 et 25, pontés par les tronçons 23, comportent trois saillies, 24b et 25b qui reçoi vent des boulons d'espacement 29.
Pour assembler ce joint, on amène les éléments du brûleur à une température .de fonctionnement et l'on introduit les boulons d'espacement 29 dans les ouvertures des saillies, les cales d'épaisseur étant introduites entre les saillies et les écrous. Pendant que le brûleur est à sa température de fonctionne ment, on serre à la main les écrous sur la cale d'épaisseur et on les bloque, après quoi, on enlève les cales d'épaisseur. Le brûleur doit fonctionner avec l'espacement correspondant à la cale d'épais seur entre les écrous et les saillies, les boulons as semblés servant de dispositif de sûreté au cas où les saillies de blocage 12, 12 ou les saillies complémen taires 17, 17 céderaient.
Sur le conduit intérieur est fixée, au voisinage du joint de dilatation, une bague d'espacement 10a qui doit être placée en amont de l'admission de combus tible pour constituer un joint partiel s'opposant aux fuites par le joint de dilatation.
Les fia. 6 et 7 montrent deux positions, l'une lorsque le conduit intérieur est en position bloquée et l'autre lorsqu'il est en position débloquée, ces fi gures illustrant de quelle manière doit être utilisée la tige d'alignement, la flèche (fia. 6 et également fia. 4) indiquant le sens de rotation pour le déblo cage. On enlève le conduit intérieur 10 de l'ensem ble en enlevant les boutons 26 qui maintiennent en position les flasques 21 et 25 et en faisant alors tour ner le conduit jusqu'à la position représentée sur la fia. 7.
Lors de l'assemblage du brûleur, pour obtenir la position bloquée illustrée sur la fia. 6, on oriente les bagues d'alignement de manière qu'elles reçoi vent la tige d'alignement 28, qui sert de dispositif de blocage préliminaire avant la réalisation finale de l'assemblage au moyen des boulons 26. On peut aussi enlever le conduit intérieur 10 en même temps que le joint de dilatation C en enlevant les boulons 26 des flasques 20 et 24.
Les saillies de blocage 12, 17 et 18 s'étendent circonférentiellement sur approximativement 45 et leur étendue peut varier jusqu'à un maximum de 90,1. Toutefois, l'arc plus petit est désirable en vue d'em pêcher le risque d'un effet de freinage du débit du réactif dans le conduit annulaire extérieur, par suite de l'étranglement provoqué par les saillies.
Ainsi, même s'il se produit une détérioration du bec du brûleur provenant de l'influence de la tempé rature et de la corrosion, dans des conditions nor males de fonctionnement de ce dernier, on peut li miter à l'ouverture de décharge du conduit intérieur la détérioration la plus rapide du métal du bec du brûleur en y faisant passer l'oxygène ou l'air enrichi en oxygène.
La fi-. 8 montre une variante dans laquelle l'ori fice du conduit intérieur est en retrait, les extrémités de décharge des conduits intérieur et extérieur se terminant à la surface d'un cône d'angle au sommet X de l'ordre de 600 (angle X).
Dans les brûleurs décrits, la chambre de refroi dissement de la face du brûleur exposée à la chaleur comporte deux flasques perpendiculaires à l'axe lon gitudinal du conduit extérieur de manière à former le couloir 30. Une bague 31 relie les plaques à leur périphérie. 32 et 33 désignent respectivement les tu bes d'admission et de sortie du réfrigérant et l'on voit clairement sur les fia. 2, 8 et 9 le contact super ficiel des :tubes enroulés autour du conduit extérieur.
Les fia. 12 et 13 illustrent la manière dont le .ré frigérant est envoyé dans le couloir 30. Une cloison 34 est placée entre les ouvertures 35 et 36 prévues pour les tubes d'admission et de sortie du réfrigérant, et le sens d'écoulement de ce dernier est indiqué par des flèches.
Dans la variante de la fia. 9, l'extrémité de dé charge du conduit intérieur est refroidie. Une cham bre de refroidissement 37 est formée à la sortie du conduit intérieur 10, le réfrigérant étant admis par un passage 38 et sortant par un passage 39. Une cloison 40 assure la circulation du réfrigérant au tour de la chambre de refroidissement 37 (fia. 10).
La fia. 11 est une coupe transversale faite en amont des saillies de blocage et représentant le con duit intérieur en position bloquée.