Brevet FR2132385A1 — publié le 19721117

î 2132385 La présente invention concerne des brûleurs mixtes capables de fonctionner en utilisant un combustible, soit gazeux soit liquide. Par "combustible liquide", on entend ici des combustibles huileux du type communément appelé "fuel", 5 On peut avoir l'occasion, dans des fours industriels, en particulier ceux utilisés dans des raffineries de pétrole, de brûler des combustibles aussi bien gazeux que liquides. Il en résulte qu'il est nécessaire de prévoir des brûleurs capables de fonctionBer avec des combustibles liquides et avec du gaz en fonction des conditions existant à tout instant donné dans Vinstalla-1° tion. Dans les raffineries de pétrole, il est courant que l'alimentation et la qualité du gaz fourni changent rapidement et fréquemment. Pour utiliser efficacement les déchets gazeux, il est nécessaire de passer continuellement d'un type de combustible à un autre. Du fait que les combustibles gazeux et huileux présentent des caractéristiques complètement différentes, de même que 15 des puissances calorifiques par unité de volume différentes, il est généralement nécessaire de disposer d'un brûleur particulier pour chaqae combustible. Pour éviter d'avoir un nombre excessif de brûleurs différents, dont certains sont utilisés pour les combustibles gazeux et d'autres pour les combustibles huileux, il est généralement souhaitable de disposer d'ensembles à usages mul-20 tiples, ou mixtes, comportant des injecteurs pour fuel et des injecteurs pour gaz ^gaiement dénommés torches.)Du fait que le fonctionnement d'un injecteur ( ou torche) alors que l'autre est au repos pourrait endommager ou même détruire ce dernier, il est de pratique^courante de démonter 1'injecteur qui n'est pas en service, en ne laissant subsister que 1'injecteur en service à ce moment 25 En conséquence, la possibilité de passer rapidement d'un combustible à un autre constitue une caractéristique très intéressante pour un brûleur à usages mixtes. Par le passé, on a mis au point un certain nombre de procédés et de dispositifs permettant un tel passage d'un combustible à un autre dans des brûleurs mixtes, comme il est précisé ci-après . A titre de variante, on peut utiliser 30 des brûleurs séparés, mais cela oblige à employer un grand nombre de brûleurs ce qui augmente le prix de;revient du four en compliquant les tuyauteries et en conduisant généralement à un mauvais rendement d'exploitation du four.Pour passer d'un combustible à un autre dans un brûleur mixte, un procédé couramment employé consiste à utiliser des tuyaux souples pour alimenter en vapeur et en 35 fuel un injecteur pour fuel et un tuyau souple séparé pour alimenter en gaz un injecteur pour gaz. Les injecteurs sont démontés pour assurer leur protection lorsqu'ils sont hors service. Cependant, l'emploi de tuyaux souples présente de sérieux inconvénients car il est nécessaire d'exercer une force manuelle considérable pour effectuer le passage d'un combustible à l'autre et, en outre,ce 40 système est moins sûr que les tuyauteries rigides et également assez compliqué 72 11665 2 2132385 â utiliser lorsqu'il est nécessaire de prévoir des brûleurs multiples. Une seconde solution couramment utilisée consiste à effectuer des raccordements de tuyauteries complètement rigides, ce qui nécessite par conséquent un démontage des tuyauteries lorsque les brûleurs doivent passer du gaz au fuel et inverse-5 ment . Il en résulte évidemment un processus plus long et plus complexe que dans le cas oû on utilise des tuyaux souples puisqu'il faut plus de main-d'oeuvre et de temps pour effectuer le passage d'un combustible à un autre. La difficulté de ce passage ne favorise pas l'utilisation des gaz disponibles qui seraient autrement consommés. D'autres procédés permettant de passer d'un combustible à 1(1 un autre consistent à utiliser un brûleur à double fonction qui comporte des passages séparés pour le gaz ét le fuel, ce qui revient en fait à placer des brûleurs séparés à intervalles rapprochés dans un ensemble tel que décrit dans le brevet des Etats-Unis 3 174 527. Un autre solution consiste à faire reculer ou à enlever le brûleur à fuel lorsque du gaz doit être brûlé, tout en mainte-15 nant les raccords d'alimentations séparées en combustible, comme il est décrit dans le brevet des Etats-Unis 2 863 498. Les caractéristiques souhaitables pour un système perfectionné de passage d'un combustible à un autre sont les suivantes : (1) il doit permettre ce passage de façon rapide et aisée; (2) il doit fonctionner de façon intrinsèque!- . 20 ment plus sûre que lorsqu'on utilise des tuyaux souples ; et (3) il doit permettre de réaliser des économies d'investissement ét d'exploitation.L'invention a pour but de remédier aux inconvénients 4s réalisations connues et d'atteindre en outre les objectifs et avantages désirés. Un appareil permettant de brûler l'un ou l'autre de deux combustibles 25 différents dans un brûleur industriel mixte comprend fondamentalement trois parties : (1) un distributeur relié directement au brûleur et comportant des tuyauteries permanentes de liaison à des sources de vapeur, de fuel et de gaz , ces tuyauteries étant pourvues de vannes ou robinets extérieurs au distributeur; (2) un adaptateur à gaz conçu de manière à pouvoir être relié rapidement et de 30 façon sûre au distributeur en vue de canaliser l'écoulement de gaz de la sortie du distributeur, par l'intermédiaire de l'adaptateur, jusqu'au brûleur à gaz monté sur l'adaptateur» et (3) un adaptateur à fuel conçu pour être relié rapidement et de façon sûre au distributeur et qui établit de& passages permettant de canaliser le fuel et la vapeur jusqu'au brûleur à fuel monté sur l'adaptateur. 35 La combinaison de ces trois éléments constitue un ensemble à transformation rapide d'un type nouveau et perfectionné qui conserve tous les avantages des raccordements rigides et qui économise du temps lors de la commutation d'un type de combustible à l'autre . Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après avec référeni' 40 ce aux dessins annexés dans lesquels : 72 11665 3 2132385 fig. 1 représente un collecteur construit suivant l'invention est agencé pour être monté sur un brûleur de four ; fig. 2 représente l'adaptateur à torche à fuel représenté avec une telle torche à fuel en position de montage et construit de manière à pouvoir être 5 placé et fixé dans le collecteur de la fig. 1. ; fig. 3 est une vue en élévation latérale d'un brûleur à fuel relié au collecteur de la fig. 1 par l'intermédiaire de l'adaptateur de la fig. 2 ; fig, 4 représente un adaptateur à gaz ainsi qu'une partie de torche à gaz fixée sur cet adaptateur, ce dernier étant agencé pour être relié au 20 collecteur de la fig. 1 lorsqu'on doit brûler un combustible gazeux, l'ensemble de la fig. 3 n'étant alors modifié que du fait de l'utilisation de l'adaptateur à gae et de la torche à gaz correspondante^ La fig. 1 représente le collecteur/en vue perspective, sans qu'apparaisse s^Fixation sur le brûleur ou sur les adaptateurs avec lesquels il doit être 15 utilisé. Le collecteur 11 est agencé de manière qu'il puisse recevoir par l'intermédiaire de tuyauteries permanentes, soit du gaz, soit du fuel et de la vapeur en vue de canaliser ces combustibles, par l'intermédiaire d'adaptateurs engagés dans le collecteur, jusqu'aux brûleurs respectifs à fuel et à gaz. Le gaz pénètre par l'intermédiaire d'un racoord permanent dans un orifice 10 et 20 il sort par l'orifice 12 après avoir passé dans un conduit interne. Lorsque Vadaptâteur à gaz 45 est placé en position, l'orifice 12 coïncide avec l'orifice 38 (fig. 4) qui est l'orifice correspondant dudit adaptateur.Lorsqu'on doit brûler du fuel, il est nécessaire de prévoir des raccords de fuel et de vapeur. Ceux-ci sont branchés en permanence - le raccord de vapeur sur l'orifi-25 ce 19 et le raccord de fuel sur l'orifice 18. Ce dernier est bién visible dans la vue perspective, tandis que l'orifice 19 est caché derrière le corps du collecteur 11. Des passages internes relient ces orifices d'entrée aux orifices de sortie 20,pour la vapeur et 22, pour le fuel, correspondant respectivement aux orifices 24 et 26 de l'adaptateur de torche de fuel 23 décrit plus en dë-30 tail ci-après . Le support cylindrique 15 du collecteur comporte une extrémité filetée 16 visible sur la fig. 3 et qui est vissée dans le couvercle inférieur 46 du brûleur. Ce support cylindrique 15 contient un passage 14 par Vintermé-daire duquel les torches à fuel et à gaz sont engagées dans le brûleur,selon les besoins. Pour maintenir en position les adaptateurs de torches à fuel et 35 à gaz dansée collecteur, il est prévu un étrier 42 relié au corps de collecteur 11 par des boulons à épaulement 43. Ce support 42 est déplaçable de façon à faciliter la mise en position des adaptateurs de torches à fuel et à gaz. Chaque adaptateur est mis en position de manière que les orifices correspondants du collecteur et de l'adaptateur soient correctement alignés. Le support est en-40 suite amené en position et Ton serre la vis de serrage 44 de manière que son 72 11665 4 2132385 extrémité s'engage dans un alvéole 31 prévu sur l'adaptateur de torche à fuel ou dans un alvéole 39 prévu sur l'adaptateur de torche à gaz, en fixant ainsi l'adaptateur en place dans le collecteur. La fig. 2 représente l'adaptateur de torche à fuel 23, dans lequel a 5 été montée une torche de combustion de fuel 33 particulière qui est pourvue d'une tête de brûleur 35. Le tube 33 de la torche à fuel est monté à l'intérieur de la chambre à double sortie 28 de vapeur et de fuel de l'adaptateur. La torche à fuel est conçue de manière à recevoir séparément de la vapeur et du fuel en provenance des conduits 30 et 32 et à maintenir les deux fluides sëpa-U rés jusqu'à ce qu'ils se mélangent dans la tête de brûleur 35. L'adaptateur de fuel 23 est agencé de manière que l'entrée de fuel 26 corresponde â la sorffe de fuel 22 du collecteur 11 (fig. 1). Le fuel s'écoule dans des conduits internes comprenant le passage 32 jusque dans la chambre à sortie double 28. La vapeur pénètre dans l'adaptateur de torche à fuel 23 par l'orifice 2À qui est 15 agencé de manière à correspondre à l'orifice de sortie de vapeur 20 du collecteur 11 de la fig. l.La vapeur s'écoule par l'intermédiaire de conduits internes comprenant le passage 30 jusque dans la chambre à double sortie de .Ifuel et de vapeur 28. Il est prévu une poignée 34 pour faciliter la mise en place de l'adaptateur dans le collecteur et son enlèvement lors d'un changement de com-20 bustible. Il est également prévu un alvéole ou trou 31 pour permettre l'application correcte de l'adaptateur de fuel 23 contre le collecteur 11 et pour ménager de la place pour la vis de serrage 44 destinée à s'engager dans ledit adaptateur . Des joints d'ëtanchëité (non représentés) sont normalement utilisés pour assurer Tëtanchéité des raccords de fuel et de vapeur entre le collecteur 25 11 et l'adaptateur 23. La fig. 3 est une coupe verticale d'un brûleur particulier à turbulence d'air tel que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis 3 476 494. Dans un tel brûleur, de l'air pénètre par des conduits tangentiels 50 ménagés dans un cylindre d'entrée d'air 48. L'air est introduit tangentiellement de façon à exercer » une action de turbulence à l'intérieur du cylindre 48. Le combustible, qu'il s'agisse de fuel ou de gaz, est injecté dans le tourbillon d'air et la combustion se produit au point de turbulence le plus élevé qui est situé à l'entrée de la chambre de combustion 52, garnie de réfractaire. La base du brûleur est constituée par une plaque 46 sur laquelle on doit monter les torches à fuel ^5 ou a gaz. L'adaptateur conforme à l'invention permet de faire passer rapidement le brûleur d'un type de combustible à un autre. Il est monté comme indiqué à la fig. 3 à l'aide du filetage 16 prévu sur le support de collecteur 15 et vissé dans un taraudage correspondant ménagé dans la plaque 46. Le collecteur 11 se trouve ainsi mis en place et des tuyauteries permanentes peuvent être reliées 40 aux entrées de collecteur telles qu^O, 18 et 19 (fig. 1). Pour faire arriver 72 11665 5 2132385 le combustible correct dans la torche correcte, on utilise les adaptateurs représentés aux fig. 2 et 4. La fig. 3 montre un cas particulier de combustion du fuel dans lequel l'adaptateur 23 de la fig. 2 a été placé en position dans le collecteur 11 et a été fixé par le support 42 et la vis de serrage 44. La 5 torche à fuel 33 a été vissée dans la chambre 28 de l'adaptateur de manière à pouvoir recevoir séparément le fuel et la vapeur nécessaire à la marche de la torche à fuel. Une fois la tooche' 33 installée dans l'adaptateur 23, elle peut être disposée contre le collecteur 11 et le support £2 peut être amené dans la position correcte et bloqué dans celle-ci. Le brûleur est alors prêt 10 à fonctionner avec du fuel. Dans un temps très court, on peut desserrer le support 42, démonter la torche â fuel et l'adaptateur et monter l'adaptateur et la torche à gaz correspondante, comme l'indique la fig. 4, en vue d'une alimentation en gaz de cette torche. La fig. 4 représente un adaptateur 45 de torche à gaz • . qui comporte un 15 orifice d'entrée 38 et un orifice de sortie 36 dans lequel une torche à gaz, représentée en partie en 37, peut être vissée de la même façon que la torche à fuel 33 de la fig. 2. Dans ce cas, évidemment, il n'est pas nécessaire d'utiliser dqfta vapeur pour assurer une pulvérisation du combustible, de sorte que l'adaptateur 45 devient simplement un conduit de canalisation du gaz entre 20 la tuyauterie permanente et la torche 37. Comme pour l'adaptateur à fuel 23, l'adaptateur à gaz 45 est pourvu d'une poignée 41 permettant de le mettre commodément en place. L'adaptateur 45 comporte un conduit interne qui relie l'orifice d'entrée 38 à l'orifice de sortie 36. Il est prévu un alvéole 39 pour faciliter la mise en position et le serrage du support 42 qui maintient Vadapta-25 teur de gaz 45 en position dans le collecteur 11 . Il ést à noter qu'avec cette disposition, un adaptateur et sa torche correspondante peuvent aisément être montés en position et on peut passer d'un combustible à un autre en un temps très court, simplement en démontant un adaptateur et sa torche et en les remplaçant par les parties correspondantes prévues 30 pour l'autre combustible. Les tuyauteries permanentes, non représentées aux dessins mais reliées aux orifices du collecteur 11, sont pourvues de robinets ou vannes permettant d'établir ou de couper rapidement l'alimentation des adaptateurs en combustibles ou en vapeur et par conséquent des torches du brûleur. 72 11665 6 2132385 -REVENDICATIONS- 1. Ensemble brûleur permettant de brûler des combustibles gazeux ou huileux (fuel) à l'aide de torches séparées et un collecteur associé fonctionnellement audit brûleur, caractérisé en ce qu'il est possible de commuter rapidement d'un combustible à l'autre à l'aide d'adaptateurs fixés dans l'ensemble brûleur. 5 2.- Ensemble brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un adaptateur pour gaz est associé fonctionnel!ement au collecteur de manière $ recevoir un combustible gazeux dudit collecteur et à canaliser ce gaz jusqu'à une torche à gaz. 3.- Ensemble brûleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il 10 comprend un adaptateur pour fuel associé fonctionnel!ement au collecteur de manière à recevoir du fuel et de la vapeur en provenance dudit collecteur et à canaliser le fuel et la vapeur jusqu'à une torche S fuel. 4.- Collecteur destiné à entrer dans la composition de l'ensemble brûleur selon Tune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il com- 15 prend : a) un corps ; b) une entrée de gaz ménagée dans le corps et communiquant par un premier passage interne avec un orifice de sortie de gaz ; c) un orifice d'entrée de fuel ménagé dans le corps et communiquant par un 20 second passage interne avec un orifice de sortie de fuel. d) une entrée de vapeur ménagée dans le corps et communiquant par un troisième passage interne avec un orifice de sortie de vapeur ; e) un support fixé sur le corps, agencé pour être monté sur le brûleur et comportant un orifice d'entrée par l'intermédiaire duquel des torches sont en- 25 gagées en position de travail dans le brûleur ; f) un support pour fixer les adaptateurs en position sjiptiale de travail par rapport à des orifices de sortie de fuel, de vapeur et de gaz, de manière que les adaptateurs puissent recevoir du fuel et de la vapeur ou bien du gaz et les canaliser jusqu'aux torches respectives .