EP4457461B1 - Installation comprenant un brûleur à prémélange - Google Patents

Installation comprenant un brûleur à prémélange

Info

Publication number
EP4457461B1
EP4457461B1 EP22844167.1A EP22844167A EP4457461B1 EP 4457461 B1 EP4457461 B1 EP 4457461B1 EP 22844167 A EP22844167 A EP 22844167A EP 4457461 B1 EP4457461 B1 EP 4457461B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
linear
central axis
oxidant
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP22844167.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP4457461A1 (fr
EP4457461C0 (fr
Inventor
Axel ANTON
Fouad SAID
Pascal LAROCHE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives Pillard SA
Original Assignee
Fives Pillard SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fives Pillard SA filed Critical Fives Pillard SA
Publication of EP4457461A1 publication Critical patent/EP4457461A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP4457461C0 publication Critical patent/EP4457461C0/fr
Publication of EP4457461B1 publication Critical patent/EP4457461B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64—Mixing devices; Mixing tubes with injectors

Definitions

  • the invention relates to the field of burners arranged in combustion chambers with low nitrogen oxide emissions.
  • the firebox In these combustion chambers where the volume is restricted, the firebox, the site of combustion, has reduced dimensions and its volumetric load is therefore particularly high.
  • flue gas recirculation systems To reduce nitrogen oxide emissions, manufacturers have implemented flue gas recirculation systems. These systems recycle a portion of the flue gases to deplete the oxidizer of oxygen, thereby reducing nitrogen oxide production.
  • the flue gas recirculation function leads to increased energy consumption, as the ventilation system is energy-intensive and consumes electricity. Furthermore, the combustion reaction is affected by the recirculated flue gases, thus reducing the system's efficiency.
  • an installation comprising a burner as previously described and a combustion chamber delimited laterally by a wall, this wall including an opening through which the burner is able to be inserted into said combustion chamber, an installation in which a longitudinal end of the peripheral shell located in the combustion chamber is arranged at a first insertion length K1 measured from the opening and along the longitudinal central axis.
  • FIG.1 is a cross-sectional view of an installation and a burner according to the invention.
  • FIG.1 On the [ Fig.1 [ is represented an installation 1 comprising a burner 2 and a combustion chamber 3.
  • Burner 2 is a premix type. This means that the oxidizer and fuel are mixed inside burner 2. Burner 2 is therefore configured to be supplied with both oxidizer and fuel. Burner 2 is suitable and is inserted into combustion chamber 3.
  • the central ferrule 4 is arranged within the peripheral ferrule 5 to form an annular space 6 between them.
  • the burner 2 includes at least one fuel injection and at least one oxidizer injection into the annular space 6. Thus, premixing of the fuel and oxidizer is carried out in the annular space 6.
  • the peripheral ferrule 5 has a second inclined portion 8.
  • the second inclined portion 8 defines a peripheral angle ⁇ with a central longitudinal axis C of the burner 2.
  • the central ferrule 4 has a first inclined portion 7.
  • This first inclined portion 7 defines a central angle ⁇ with the central longitudinal axis C.
  • the central angle ⁇ has a value between 0° and ⁇ °.
  • the first inclined portion 7 and the second inclined portion 8 together define a convergent zone 26.
  • This convergent zone 26 allows the fuel and oxidizer mixture to be oriented towards the central longitudinal axis C.
  • This burner 2 particularly due to the peripheral and central angles ⁇ , ⁇ defining the convergent zone 26, makes it possible to reduce the production of nitrogen oxides.
  • peripheral and central angles ⁇ and ⁇ are measured according to the counterclockwise or trigonometric direction.
  • ⁇ and ⁇ are measured according to the counterclockwise or trigonometric direction.
  • the peripheral angle ⁇ is between 30° and 70°.
  • the applicant has determined that a peripheral angle ⁇ within this range makes it possible to reduce nitrogen oxide emissions without the use of a recirculation system.
  • the central ferrule 4 comprises a first linear portion 9.
  • the first linear portion 9 is substantially parallel to the central longitudinal axis C and is located upstream of the first portion 7 inclined in the direction of oxidizer movement.
  • the direction of movement of the oxidizer is represented by an arrow F on the [ Fig.1 ].
  • the peripheral ferrule 5 is provided with a second linear portion 10.
  • This second linear portion 10 is substantially parallel to the central longitudinal axis C and is located upstream of the second portion 8, which is inclined in the direction of oxidizer flow.
  • the second linear portion 10 of the peripheral ferrule 5 is located opposite the first linear portion 9 of the central ferrule 4.
  • the annular space 6 thus includes a linear premixing zone 11.
  • the linear premixing zone 11 is delimited transversely, that is to say in a direction perpendicular to the central longitudinal axis C, by the first linear portion 9 on one side, and by the second linear portion 10 on the other.
  • the linear premixing zone 11 is defined by a linear length H measured along the central longitudinal axis C and by a spacing e measured between the first linear portion 9 and the second linear portion 10 in a transverse direction perpendicular to the central longitudinal axis C.
  • the spacing e is therefore measured between the peripheral ferrule 5 and the central ferrule 4.
  • the spacing e is constant along the linear length H.
  • the linear premix zone 11 is delimited longitudinally, that is, along the central longitudinal axis C, by a proximal end 12 and a distal end 13.
  • the proximal end 12 is located on the side of the convergent zone 26; that is, the proximal end 12 is the one closest to the convergent zone 26.
  • the distal end 13 is opposite the proximal end 12 and is therefore further from the convergent zone 26.
  • the linear premixing zone 11 arranged in this way, allows for a high-quality premix. This reduces the production of nitrogen oxides.
  • the linear length H is defined so that it is at least equal to three times the spacing e.
  • the applicant has thus determined that such a linear length H makes it possible to obtain a sufficiently homogeneous premix, thereby reducing the production of nitrogen oxides by burner 2.
  • the burner 2 includes a fuel injection system 14.
  • the fuel injection system 14 is arranged to inject fuel into the linear premix zone 11.
  • the fuel injection system 14 is located at a fuel injection distance V measured from the distal end 13 along the longitudinal central axis.
  • the distance V is at least equal to 0.5e.
  • the oxidant flow between the distal end 13 and the fuel injection system 14 has time to stabilize, which subsequently improves the quality of the premix and reduces the production of nitrogen oxides.
  • the linear premixing zone 11 is fluidically connected to an oxidizer supply sleeve 27.
  • the annular space 6 is thus supplied with oxidizer, in this case air, which can be mixed with a fuel, in this case hydrocarbon gas.
  • the central ferrule 4 includes a first annular end portion.
  • the first end portion 15 is arranged downstream of the first inclined portion 7, in the direction of oxidizer flow.
  • the first end portion 15 defines a first end diameter D1.
  • the peripheral ferrule 5 includes a second annular end portion 16. This second end portion 16 is arranged downstream of the second inclined portion 8, in the direction of oxidizer flow. This second end portion 16 defines a second end diameter D2.
  • first end diameter D1 is measured from an external face of the central ferrule and that the second end diameter D2 is measured from an internal face of the peripheral ferrule.
  • the first end portion 15 and the second end portion 16 are substantially parallel to the central longitudinal axis. Together, the first end portion 15 and the second end portion 16 form an end conduit 17.
  • This end conduit 17 allows a portion of the fuel-oxidizer mixture to be ejected from the burner 2 in a direction substantially parallel to the central longitudinal axis C. This results in a stable flame while reducing the production of nitrogen oxides.
  • the first end portion 15 has a first end length L1.
  • the second end portion 16 has a second end length L2.
  • the end lengths L1 and L2 are measured along the central longitudinal axis C.
  • the first end length L1 is less than or equal to the second end length L2. This provides a good compromise between flame stability and low nitrogen oxide production.
  • the central shell 4 includes fuel supply tubes 24 opening onto a central end 25 and capable of injecting fuel through this central end 25.
  • installation 1 includes a combustion chamber 3.
  • the combustion chamber 3 is laterally delimited by a wall 18.
  • the wall 18 includes an opening 19 through which the burner 2 can be inserted into the combustion chamber 3.
  • a longitudinal end 20 of the peripheral ferrule 5 is located within the combustion chamber 3.
  • the longitudinal end 20 is arranged at a first insertion length K1 measured from the opening 19 and along the central longitudinal axis C.
  • the burner 2 includes fuel injection devices 21.
  • the fuel injection devices 21 are arranged in the peripheral ferrule 5.
  • the fuel injection devices 21 are capable of injecting fuel through an injection end 22.
  • the longitudinal end 20 and the injection end 22 are separated by a distance N offset between 0 and the first insertion length K1.
  • This offset length N is measured along the central longitudinal axis C, and the injection end 22 is positioned upstream of the longitudinal end 20 in the direction of oxidizer flow. This delays fuel ignition and thus allows for flue gas recirculation, reducing nitrogen oxide production.
  • the fuel injection devices 21 are arranged in an annular fashion within the peripheral shell 5.
  • a distance U is defined as the length separating two opposing fuel injection devices 21, positioned at a center G of the burner 2.
  • the fuel injection devices 21 have an injection diameter D3.
  • the distance U lies between D2 + D3 and an equivalent diameter Df of the wall 18 of the combustion chamber 3.
  • the equivalent diameter is a mathematical concept that allows any shape to be characterized in the form of a circle, and therefore as a diameter of the circle.
  • Such a distance U allows for low nitrogen oxide production.
  • the distance U is close to the value of the equivalent diameter Df, the nitrogen oxide emissions are particularly low.
  • the peripheral shell 5 includes an annular recess 23.
  • the annular recess 23 has housings into which a fuel injection device 21 is inserted.
  • the peripheral shell 5 advantageously has an outer diameter D4 greater than the diameter of said peripheral shell 5 in the linear premixing zone 11. This allows the fuel injection devices 21 to be offset away from the central longitudinal axis C, thus enabling their cooling.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

    Domaine technique de l'invention
  • L'invention concerne le domaine des brûleurs agencés dans des chambres de combustion à faible émission d'oxydes d'azote.
    • Arrière-plan technique
  • Il existe de nombreuses applications dans lesquelles on retrouve des brûleurs associés à des chambres de combustion exiguës. C'est par exemple le cas des chaudières.
  • Dans ces chambres de combustion où le volume est restreint, le foyer, siège de la combustion, présente des dimensions réduites et sa charge volumique est alors particulièrement élevée.
  • Dans ces conditions difficiles, la maîtrise des émissions d'oxydes d'azote est un enjeu important.
  • Afin de réduire les rejets d'oxydes d'azote, les constructeurs ont mis en place des systèmes de recirculation de fumées. Ces systèmes ont pour fonction de recycler une partie des fumées pour appauvrir le comburant en oxygène afin de réduire la production d'oxydes d'azote.
  • Bien que ces systèmes aient prouvé leur efficacité, ils génèrent d'autres inconvénients.
  • La fonction de recirculation des fumées complexifie l'architecture de ces installations. En effet, elles doivent contenir un réseau de gaines spécifiques et un dispositif de ventilation adapté. Les installations sont alors plus encombrantes et plus onéreuses à l'achat.
  • La fonction de recirculation des fumées induit une surconsommation énergétique, car le dispositif de ventilation est énergivore et consomme de l'électricité. De plus, la réaction de combustion est affectée par les fumées recirculées, ce qui grève l'efficacité de l'installation.
  • L'enjeu pour les utilisateurs est donc de s'affranchir de ces inconvénients en disposant d'installations dénuées de systèmes de recirculation des fumées, tout en bénéficiant de faibles émissions d'oxydes d'azote.
    • Résumé de l'invention
  • A cet effet, il est proposé en premier lieu un brûleur à à prémélange selon la revendication 1.
  • La demanderesse a déterminé qu'un angle α périphérique compris dans cet intervalle permet de réduire les émissions d'oxydes d'azote et ceci sans l'usage d'un système de recirculation.
  • Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison :
    • les angles α et β sont mesurés selon le sens antihoraire ;
    • l'angle α périphérique est compris entre 30° et 70° ;
    • brûleur dans lequel :
    • celui-ci comprend un système d'injection de combustible agencé dans la zone linéaire de prémélange à une distance V d'injection combustible mesurée depuis l'extrémité distale, ladite distance V d'injection combustible étant au minimum égale à 0,5e ;
    • la zone linéaire de prémélange est raccordée de façon fluidique à une alimentation de comburant ;
    • la virole centrale comprend une première portion d'extrémité annulaire définissant un premier diamètre D1 d'extrémité et agencée en aval de la première portion inclinée selon le sens de déplacement du comburant, la virole périphérique comprend une deuxième portion d'extrémité définissant un deuxième diamètre D2 d'extrémité et agencée en aval de la deuxième portion inclinée selon le sens de déplacement du comburant, brûleur dans lequel la première portion d'extrémité et la deuxième portion d'extrémité sont sensiblement parallèles à l'axe central longitudinal du bruleur et définissent ensemble un conduit d'extrémité apte à éjecter au moins une partie du mélange de combustible et de comburant hors du brûleur selon une direction sensiblement parallèle à l'axe central longitudinal ;
    • la première portion d'extrémité présente une première longueur L1 d'extrémité mesurée selon l'axe longitudinal, la deuxième portion d'extrémité présente une deuxième longueur L2 d'extrémité mesurée selon l'axe central longitudinal, la première longueur L1 d'extrémité étant inférieure ou égale à la deuxième longueur L2 d'extrémité.
  • Il est proposé en deuxième lieu une installation comprenant un brûleur tel que précédemment décrit et une chambre de combustion délimitée latéralement par une paroi, cette paroi comprenant une ouverture par laquelle est apte à être inséré le brûleur dans ladite chambre de combustion, installation dans laquelle une extrémité longitudinale de la virole périphérique située dans la chambre de combustion, est agencée à une première longueur K1 d'insertion mesurée depuis l'ouverture et selon l'axe central longitudinal.
  • Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison :
    • le brûleur comprend des dispositifs d'injection de combustible agencés dans la virole périphérique, lesdits dispositifs d'injection de combustible étant aptes à injecter du combustible par une extrémité d'injection, l'extrémité longitudinale et l'extrémité d'injection étant distantes l'une de l'autre d'une longueur N de décalage comprise entre 0 et K1 et mesurée selon l'axe central longitudinal, l'extrémité d'injection étant agencée en amont de l'extrémité longitudinale selon le sens de déplacement du comburant ;
    • deux dispositifs d'injection de combustible opposés par un centre du brûleur sont distants d'une distance U, ladite distance U étant comprise entre D2+D3 et une distance Df de la paroi correspondant à un diamètre équivalent de ladite paroi et D3 correspondant à un diamètre d'injection des dispositifs d'injection.
    Brève description des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel :
    [Fig.1] la [Fig.1] est une vue en coupe d'une installation et d'un brûleur selon l'invention.
    • Description détaillée de l'invention
  • Sur la [Fig.1] est représentée une installation 1 comprenant brûleur 2 et une chambre 3 de combustion.
  • Le brûleur 2 est du type à prémélange. Ceci signifie que du comburant et du combustible sont mélangés à l'intérieur du brûleur 2. Le brûleur 2 est par conséquent configuré pour être alimenté en comburant et en combustible. Le brûleur 2 est apte et est inséré dans la chambre 3 de combustion.
  • Le brûleur 2 comprend :
    • une virole 4 centrale annulaire, et
    • une virole 5 périphérique annulaire.
  • La virole 4 centrale est agencée dans la virole 5 périphérique de sorte à former une espace 6 annulaire entre celles-ci. Le brûleur 2 comprend au moins une injection de combustible et au moins une injection de comburant dans l'espace 6 annulaire. Ainsi un prémélange du combustible et du comburant est effectué dans l'espace 6 annulaire.
  • La virole 5 périphérique comporte une deuxième portion 8 inclinée. La deuxième portion 8 inclinée définit un angle α périphérique avec un axe C central longitudinal du brûleur 2.
  • La virole 4 centrale comporte une première portion 7 inclinée. La première portion 7 inclinée définit un angle β central avec l'axe C central longitudinal. L'angle β central a une valeur comprise entre 0° et α°.
  • Ainsi qu'on peut le voir sur la [Fig.1], la première portion 7 inclinée et la deuxième portion 8 inclinée définissent ensemble une zone 26 convergente. La zone 26 convergente permet ainsi au mélange de combustible et comburant d'être orienté en direction de l'axe C central longitudinal.
  • Ce brûleur 2, notamment en raison des angles α, β périphérique et central définissant la zone 26 convergente, permet de réduire la production d'oxydes d'azote.
  • Avantageusement, les angles α et β périphérique et central, sont mesurés selon le sens antihoraire ou trigonométrique. Ainsi, il est possible d'obtenir la zone 26 convergente.
  • Avantageusement l'angle α périphérique est compris entre 30° et 70°. La demanderesse a déterminé qu'un angle α périphérique compris dans cet intervalle permet de réduire les émissions d'oxydes d'azote et ceci sans l'usage d'un système de recirculation.
  • Avantageusement, la virole 4 centrale comporte une première portion 9 linéaire. La première portion 9 linéaire est sensiblement parallèle à l'axe C central longitudinal et est située en amont de la première portion 7 inclinée selon le sens de déplacement du comburant.
  • Le sens de déplacement du comburant est représenté par une flèche F sur la [Fig.1].
  • La virole 5 périphérique est munie d'une deuxième portion 10 linéaire. La deuxième portion 10 linéaire est sensiblement parallèle à l'axe C central longitudinal et est située en amont de la deuxième portion 8 inclinée selon le sens de déplacement du comburant. La deuxième portion 10 linéaire de la virole 5 périphérique est située en regard de première portion 9 linéaire de la virole 4 centrale.
  • L'espace 6 annulaire comporte ainsi une zone linéaire 11 de prémélange. La zone linéaire 11 de prémélange est délimitée transversalement, c'est-à-dire selon une direction perpendiculaire à l'axe C central longitudinal, par la première portion 9 linéaire d'une part, et par la deuxième portion 10 linéaire d'autre part.
  • La zone linéaire 11 de prémélange est définie par une longueur H linéaire mesurée selon l'axe C central longitudinal et par un espacement e mesuré entre la première portion 9 linéaire et la deuxième portion 10 linéaire selon une direction transversale perpendiculaire à l'axe C central longitudinal. L'espacement e est donc mesuré entre la virole 5 périphérique et la virole 4 centrale. Dans la zone linéaire 11 de prémélange, l'espacement e est constant le long de la longueur H linéaire.
  • Ainsi la zone linéaire 11 de prémélange est délimitée longitudinalement, c'est-à-dire selon l'axe C central longitudinal, par une extrémité 12 proximale et par une extrémité 13 distale. L'extrémité 12 proximale est située du côté de la zone 26 convergente, c'est-à-dire, que l'extrémité 12 proximale est celle qui se situe le plus près de la zone 26 convergente. L'extrémité 13 distale est opposée à l'extrémité 12 proximale et est par conséquent plus éloignée de la zone 26 convergente.
  • La zone linéaire 11 de prémélange ainsi agencée, permet de réaliser un prémélange de bonne qualité. Ainsi la production d'oxydes d'azote est réduite.
  • Avantageusement, la longueur H linéaire est définie de sorte qu'elle soit au moins égale à trois fois l'espacement e. La demanderesse a ainsi déterminé qu'une telle longueur H linéaire permet d'obtenir un prémélange suffisamment homogène réduisant ainsi la production d'oxydes d'azote par le brûleur 2.
  • Avantageusement, le brûleur 2 comprend un système 14 d'injection de combustible. Le système 14 d'injection de combustible est agencé de sorte à injecter du combustible dans la zone linéaire 11 de prémélange. Le système 14 d'injection de combustible est situé à une distance d'injection combustible V mesurée depuis l'extrémité 13 distale et selon l'axe central longitudinal. La distance V est au minimum égale à 0,5e.
  • En positionnant le système 14 d'injection de combustible, à distance de l'extrémité 13 distale dans la zone linéaire 11 de prémélange, le flux de comburant entre l'extrémité 13 distale et le système 14 d'injection de combustible, a le temps de se stabiliser ce qui améliore par la suite la qualité du prémélange et permet de réduire la production d'oxydes d'azote.
  • Avantageusement, la zone linéaire 11 de prémélange est raccordée de façon fluidique à un manchon 27 d'alimentation en comburant. L'espace 6 annulaire est ainsi alimenté en comburant, en l'espèce de l'air, qui peut être mélangé avec un carburant, en l'espèce du gaz hydrocarbure.
  • Avantageusement, la virole 4 centrale comprend une première portion d'extrémité annulaire. La première portion 15 d'extrémité est agencée en aval de la première portion 7 inclinée, selon le sens de déplacement du comburant. La première portion 15 d'extrémité définit un premier diamètre D1 d'extrémité.
  • La virole 5 périphérique comprend une deuxième portion 16 d'extrémité annulaire. La deuxième portion 16 d'extrémité est agencée en aval de la deuxième portion 8 inclinée, selon le sens de déplacement du comburant. La deuxième portion 16 d'extrémité définit un deuxième diamètre D2 d'extrémité.
  • Il est à noter que le premier diamètre D1 d'extrémité est mesuré depuis une face externe de la virole centrale et que le deuxième diamètre D2 d'extrémité est mesuré depuis une face interne de la virole périphérique.
  • La première portion 15 d'extrémité et la deuxième portion 16 d'extrémité sont sensiblement parallèles à l'axe central longitudinal. La première portion 15 d'extrémité et la deuxième portion 16 d'extrémité forment ensemble un conduit 17 d'extrémité. Le conduit 17 d'extrémité permet ainsi d'éjecter une partie du mélange de combustible et de comburant hors du brûleur 2 selon une direction sensiblement parallèle à l'axe C central longitudinal. Ceci permet d'obtenir une flamme stable tout en réduisant la production d'oxydes d'azote.
  • La première portion 15 d'extrémité présente une première longueur L1 d'extrémité. La deuxième portion 16 d'extrémité présente une deuxième longueur L2 d'extrémité. Les longueurs L1, L2 d'extrémité sont mesurées selon l'axe C central longitudinal. La première longueur L1 d'extrémité est inférieure ou égale à la deuxième longueur L2 d'extrémité. Ceci permet d'obtenir un bon compromis entre stabilité de la flamme et faible production d'oxydes d'azote.
  • Avantageusement, la virole 4 centrale comprend des tubes 24 d'alimentation de combustible débouchant sur une extrémité 25 centrale et apte à injecter du combustible par cette extrémité 25 centrale.
  • Ainsi que précédemment évoqué, l'installation 1 comprend une chambre 3 de combustion.
  • La chambre 3 de combustion est délimitée latéralement par une paroi 18. La paroi 18 comprend une ouverture 19 par laquelle est apte à être inséré le brûleur 2 dans la chambre 3 de combustion. Une extrémité 20 longitudinale de la virole 5 périphérique est située dans la chambre 3 de combustion. L'extrémité 20 longitudinale est agencée à une première longueur K1 d'insertion mesurée depuis l'ouverture 19 et selon l'axe C central longitudinal.
  • Avantageusement, le brûleur 2 comprend des dispositifs 21 d'injection de combustible. Les dispositifs 21 d'injection de combustible sont agencés dans la virole 5 périphérique. Les dispositifs 21 d'injection de combustible sont aptes à injecter du combustible par une extrémité 22 d'injection.
  • L'extrémité 20 longitudinale et l'extrémité 22 d'injection sont distantes l'une de l'autre d'une longueur N de décalage comprise entre 0 et la première longueur K1 d'insertion. La longueur N de décalage est mesurée selon l'axe C central longitudinal, et l'extrémité 22 d'injection est agencée en amont de l'extrémité 20 longitudinale selon le sens de déplacement du comburant. Ceci permet de retarder l'allumage du combustible et donc permet une recirculation des fumées de combustion, ce qui réduit la production d'oxydes d'azote.
  • Les dispositifs 21 d'injection de combustible sont agencés de manière annulaire dans la virole 5 périphérique. On définit une distance U qui correspond à la longueur séparant deux dispositifs 21 d'injection de combustible opposés l'un à l'autre par un centre G du brûleur 2. Les dispositifs 21 d'injection de combustible présentent un diamètre D3 d'injection. La distance U est comprise entre D2 + D3 et un diamètre équivalent Df de la paroi 18 de la chambre 3 de combustion.
  • Le diamètre équivalent est une notion mathématique permettant de caractériser sous la forme d'un cercle et donc d'un diamètre du cercle, une forme quelconque.
  • Dans le cas présent, la chambre 3 de combustion peut avoir trois formes différentes :
    • un cercle, dans ce cas, le diamètre équivalent est le diamètre du cercle,
    • un carré, dans ce cas, le diamètre équivalent est le diamètre du cercle passant par le centre de chaque côté dudit carré,
    • un rectangle, dans ce cas, le diamètre équivalent est le diamètre du cercle passant par le centre de chaque côté les plus longs dudit rectangle.
  • Une telle distance U permet d'obtenir une faible production d'oxydes d'azote. En particulier lorsque la distance U est proche de la valeur du diamètre équivalent Df, les émissions d'oxydes d'azote sont particulièrement faibles.
  • Avantageusement, la virole 5 périphérique comprend un décroché 23 annulaire. Le décroché 23 annulaire comporte des logements dans lesquels est inséré un dispositif 21 d'injection de combustible. Dans la zone où se situe le décroché 23, la virole 5 périphérique présente avantageusement un diamètre D4 extérieure supérieur au diamètre de ladite virole 5 périphérique dans la zone linéaire 11 de prémélange. Ceci permet de déporter les dispositifs 21 d'injection de combustible en les éloignant de l'axe C central longitudinal et permet ainsi leur refroidissement.

Claims (10)

  1. Brûleur (2) à prémélange, destiné à être monté dans une chambre (3) de combustion, ledit brûleur (2) étant configuré pour être alimenté en comburant et en combustible, ce brûleur comprenant :
    - une virole (4) centrale annulaire, et
    - une virole (5) périphérique annulaire, la virole (4) centrale étant agencée dans la virole (5) périphérique de sorte à former un espace (6) annulaire entre lesdites viroles (4, 5) centrale et périphérique,
    le brûleur (2) comprenant au moins une injection de combustible et au moins une injection de comburant dans l'espace (6) annulaire de sorte à pré-mélanger le combustible et le comburant dans ledit espace (6) annulaire, brûleur (2) dans lequel :
    - la virole (5) périphérique comporte une deuxième portion (8) inclinée définissant un angle α périphérique avec un axe (C) central longitudinal dudit brûleur (2), et
    - la virole (4) centrale comporte une première portion (7) inclinée définissant un angle β central avec l'axe (C) central longitudinal, l'angle β central étant compris entre 0° et α° et comporte une première portion (9) linéaire sensiblement parallèle à l'axe (C) central longitudinal située en amont de la première portion (7) inclinée selon le sens de déplacement du comburant,
    - la virole (5) périphérique comporte une deuxième portion (10) linéaire sensiblement parallèle à l'axe central (C) longitudinal située en amont de la deuxième portion (8) inclinée, ladite deuxième portion (10) linéaire étant agencée en regard de la première portion (9) linéaire, brûleur (2) dans lequel la première portion (7) inclinée et la deuxième portion (8) inclinée définissent une zone (26) convergente de sorte que le combustible et le comburant sont orientés en direction de l'axe (C) central longitudinal, et dans lequel, l'espace (6) annulaire comporte une zone linéaire (11) de prémélange délimitée transversalement par la première portion (9) linéaire et la deuxième portion (9) linéaire, ladite zone linéaire (11) de prémélange ayant une longueur H linéaire mesurée selon l'axe (C) central longitudinal et un espacement e mesuré entre la première portion (9) linéaire de la virole (4) centrale et la deuxième (10) portion linéaire de la virole (5) périphérique selon une direction perpendiculaire à l'axe (C) central longitudinal, ledit espacement e étant constant le long de la longueur H linéaire, ladite zone linéaire (11) de prémélange étant délimitée longitudinalement par une extrémité (12) proximale située du côté de la zone (26) convergente et par une extrémité (13) distale opposée à l'extrémité (12) proximale selon l'axe (C) central longitudinal, et dans lequel, la longueur H linéaire est au minimum égale à 3e.
  2. Brûleur (2) selon la revendication 1 dans lequel, les angles α et β sont mesurés selon le sens anti horaire.
  3. Brûleur (2) selon la revendication 1 dans lequel, l'angle α périphérique est compris entre 30° et 70°.
  4. Brûleur (2) selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel celui-ci comprend un système (14) d'injection de combustible agencé dans la zone linéaire (11) de prémélange à une distance V d'injection combustible mesurée depuis l'extrémité (13) distale, ladite distance V d'injection combustible étant au minimum égale à 0,5e.
  5. Brûleur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel, la zone linéaire (11) de prémélange est raccordée de façon fluidique à une alimentation de comburant.
  6. Brûleur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel, la virole (4) centrale comprend une première portion (15) d'extrémité annulaire définissant un premier diamètre D1 d'extrémité et agencée en aval de la première portion (7) inclinée selon le sens de déplacement du comburant, la virole (5) périphérique comprend une deuxième portion (16) d'extrémité définissant un deuxième diamètre D2 d'extrémité et agencée en aval de la deuxième portion (8) inclinée selon le sens de déplacement du comburant, brûleur (2) dans lequel la première portion (15) d'extrémité et la deuxième portion (16) d'extrémité sont sensiblement parallèles à l'axe (C) central longitudinal du bruleur (2) et définissent ensemble un conduit (17) d'extrémité apte à éjecter au moins une partie du mélange de combustible et de comburant hors du brûleur (2) selon une direction sensiblement parallèle à l'axe (C) central longitudinal.
  7. Brûleur (2) selon la revendication 6 dans lequel, la première portion (15) d'extrémité présente une première longueur L1 d'extrémité mesurée selon l'axe longitudinal, la deuxième portion (16) d'extrémité présente une deuxième longueur L2 d'extrémité mesurée selon l'axe (C) central longitudinal, la première longueur L1 d'extrémité étant inférieure ou égale à la deuxième longueur L2 d'extrémité.
  8. Installation (1) comprenant un brûleur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et une chambre (3) de combustion délimitée latéralement par une paroi (18), cette paroi (18) comprenant une ouverture (19) par laquelle est apte à être inséré le brûleur (2) dans ladite chambre (3) de combustion, installation (1) dans laquelle une extrémité (20) longitudinale de la virole (5) périphérique située dans la chambre (3) de combustion, est agencée à une première longueur K1 d'insertion mesurée depuis l'ouverture (19) et selon l'axe (C) central longitudinal.
  9. Installation (1) selon la revendication 8 dans laquelle, le brûleur (2) comprend des dispositifs (21) d'injection de combustible agencés dans la virole (5) périphérique, lesdits dispositif (21) d'injection de combustible étant aptes à injecter du combustible par une extrémité (22) d'injection, l'extrémité (20) longitudinale et l'extrémité (22) d'injection étant distantes l'une de l'autre d'une longueur N de décalage comprise entre 0 et K1 et mesurée selon l'axe (C) central longitudinal, l'extrémité (22) d'injection étant agencée en amont de l'extrémité (20) longitudinale selon le sens de déplacement du comburant.
  10. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 dans laquelle, deux dispositifs (21) d'injection de combustible opposés par un centre (G) du brûleur (2) sont distants d'une distance U, ladite distance U étant comprise entre D2+D3 et une distance Df de la paroi (18) correspondant à un diamètre équivalent de ladite paroi (18) et D3 correspondant à un diamètre d'injection des dispositifs d'injection.
EP22844167.1A 2021-12-30 2022-12-23 Installation comprenant un brûleur à prémélange Active EP4457461B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2114684A FR3131621B1 (fr) 2021-12-30 2021-12-30 Installation comprenant un brûleur à prémélange
PCT/EP2022/087820 WO2023126372A1 (fr) 2021-12-30 2022-12-23 Installation comprenant un brûleur à prémélange

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP4457461A1 EP4457461A1 (fr) 2024-11-06
EP4457461C0 EP4457461C0 (fr) 2026-02-18
EP4457461B1 true EP4457461B1 (fr) 2026-02-18

Family

ID=80787304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22844167.1A Active EP4457461B1 (fr) 2021-12-30 2022-12-23 Installation comprenant un brûleur à prémélange

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20250052417A1 (fr)
EP (1) EP4457461B1 (fr)
KR (1) KR20240133991A (fr)
CN (1) CN118475795A (fr)
CA (1) CA3237532A1 (fr)
FR (1) FR3131621B1 (fr)
WO (1) WO2023126372A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3165304A1 (fr) 2024-07-31 2026-02-06 Fives Pillard Installation comprenant un brûleur à prémélange amélioré

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573391A (en) * 1994-10-13 1996-11-12 Gas Research Institute Method for reducing nitrogen oxides
GB0219458D0 (en) * 2002-08-21 2002-09-25 Rolls Royce Plc Fuel injection apparatus
JP6621658B2 (ja) * 2015-12-22 2019-12-18 川崎重工業株式会社 燃料噴射装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4457461A1 (fr) 2024-11-06
US20250052417A1 (en) 2025-02-13
FR3131621A1 (fr) 2023-07-07
EP4457461C0 (fr) 2026-02-18
WO2023126372A1 (fr) 2023-07-06
CN118475795A (zh) 2024-08-09
CA3237532A1 (fr) 2023-07-06
KR20240133991A (ko) 2024-09-05
FR3131621B1 (fr) 2024-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1640662B1 (fr) Injecteur à effervescence pour système aéromécanique d'injection air/carburant dans une chambre de combustion de turbomachine
EP0755720B1 (fr) Dispositif de pulvérisation d'un produit liquide
FR2553175A1 (fr) Procede et appareil pour reduire les emissions d'oxyde nitrique d'un foyer a combustible gazeux
EP1512913A1 (fr) Système d'injection air/carburant ayant des moyens de génération de plasmas froids
EP4457461B1 (fr) Installation comprenant un brûleur à prémélange
EP0099828B1 (fr) Dispositif pour la combustion de fluides combustibles avec induction d'air
FR2967239A1 (fr) Jets auto-oscillants d'injection de combustible
EP1058052B1 (fr) Brûleur à combustible liquide à basse émission de NOx et de poussières et atomiseur associé
FR2706020A1 (fr) Ensemble de chambre de combustion, notamment pour turbine à gaz; comprenant des zones de combustion et de vaporisation séparées.
EP1074790B1 (fr) Brûleur à recirculation de fumées
EP1618334A1 (fr) PROCEDE DE COMBUSTION ETAGEE D UN COMBUSTIBLE LIQUIDE ET D&a pos;UN OXYDANT DANS UN FOUR
EP2981761B1 (fr) Procédé de combustion d'un bruleur à gaz a premelange bas nox
WO2026027126A1 (fr) Installation comprenant un brûleur à prémélange amélioré
EP0368829B1 (fr) Brûleur à combustible solide
WO2021136720A1 (fr) Bruleur a faible production de nox
EP4413300A1 (fr) Dispositif d'injection de dihydrogène et d'air
EP2792950B1 (fr) Brûleur avec organe de raccordement
FR3158983A1 (fr) Système d’injection d’hydrogène et d’air
EP4639033A1 (fr) Dispositif de combustion à hydrogène
FR2782150A1 (fr) Perfectionnements aux bruleurs a recirculation de fumees et a faible emission d'oxydes d'azote
CA3115143A1 (fr) Bruleur et procede de combustion pour bruleur
ES2925898T3 (es) boquilla para carbón con una constricción de flujo
FR2641057A1 (en) Combustion head for a gas burner, or combined gas-and-paraffin burner and burner equipped with such a head
EP2314921A2 (fr) Procédé de fonctionnement d'une chaudière
EP3903029A1 (fr) Brûleur a flamme ajustable

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240531

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20251217

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: F10

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: U-0-0-F10-F00 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Effective date: 20260218

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 602022030818

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: FRENCH

U01 Request for unitary effect filed

Effective date: 20260305

U07 Unitary effect registered

Designated state(s): AT BE BG DE DK EE FI FR IT LT LU LV MT NL PT RO SE SI

Effective date: 20260311