Brevet FR2228198A1 — publié le 19741129

La présente invention-concerne un canon d'allume pour allumer un brûleur principal pour combustible gazeux. Dans un tel brûleur principal, son canon peut déboucher dans une chambre de combustion revêtue de matière réfractaire qui communique elle--ême, par exemple, avec un réacteur ou avec un foyer de-combustion. Le combustible gazeux et l'air de combustion sont habituellement introduits séparément dans le brûleur, le mélange se produisant fréquemment à l'extérieur du canon, c'est-à-dire dans la chambre de c-ombustion. Dans ce cas, il est possible, par exemple, que le combustible quitte. le canon dans la région centrale et l'air dans la région périphérique. Le brûleur principal peut évidemment être protégé de manière que l'arrivée du combustible soit interrompue en cas d'extinction de la flamme. Un inconvénient dans ce cas est que le brûleur principal doit être ré-allumé chaque fois que l'arrivée du combustible est interrompue et que la flamme est éteinte, ce qui exige fréquemment une opération ennuyeuse. On évite cet inconvénient en utilisant une flamme-pilote ou une veilleuse. La flamme-pilote a pour rôle de ré-allumer immédiatement la flamme si et quand elle est éteinte, de manière à empê- cher qu'un mélange explosif ne se rassemble dans la chambre de combustion. Une fois que le revêtement intérieur réfractaire du brûleur a atteint la température de fonctionnement, l'autoallumage de la flamme se produit fréquemment en cas d'extinction temporaire de la flamme, ce qui indique que les conditions pour une flamme stable sont relativement favorables.Ce n'est pas le cas, toutefois, quand on allume un brûleur principal froid. Â ce moment, le canon d'allumage ou la veilleuse doit donc être capable de satisfaire à des exigences plus sévères. La stabilité de la flamme est un critère important à ce propos. Un inconvénient des veilleuses fonctionnant au gaz installées de manière permanente est le fait qu'elles ont un canon relativement compliqué et vulnérable, qui de plus doit êtrere- froidi en raison du risque de surchauffe par la flamme principale. De plus, la stabilité de la flamme d'une telle veilleuse est fréquemment peu satisfaisante, et est encore diminuée quand une surpression existe dans la chambre de combustion ou s'établit durant l'allumage de la flamme principale. Un canon d'allumage mobile à introduire dans le brûleur principal, canon qui est ensuite enlevé après l'allumage et ainsi n'est pas utilisé comme veilleuse, ne présente pas l'inconvénient ou le risque de devenir surchauffé et sera moins suet à la corrosion. Toutefois, il présente l'inconvénient que la flamme d'allumage, qui est allumée à l'extérieur du brûleur principal, est facilement éteinte sous l'effet de la surpression dans le brûleur principal durant l'introduction. En particulier, les canons d'allumage mobiles sont très sensibles au rapport air/combustible ainsi qu'à la pression de l'air et à la pression du gaz par rapport à la surpression dans le brûleur principal. Le but de la présente invention est de fournir un canon mobile d'allumage ayant une forte probabilité d'allumer le brûleur principal et qui remédie aux inconvénients des canons d'allumage connus. Le canon d'allumage pour allumer un brûleur principal alimenté en combustible gazeux selon l'invention comprend une chambre d'allumage avec une entrée pour l'alimentation en combus- tible gazeux et pour l'alimentation en gaz contenant de l'cxy- gène et avec une bougie qui fournit une étincelle de manière intermittente, et un tube à flamme ouvert à son extrémité antérieure, tube auquel la chambre d'allumage est reliée à son extrémité postérieure. Un tel canon d'allumage peut émettre des éclairs de flamme à une fréquence convenable pour allumer un brûleur principal, éclairs de flamme qui quittent l'extrémité antérieure ouverte du tube à flamme et, si 'le canon d'allumage est introduit dans le brûleur principal ou installé sur ce brûleur principal, entrent dans la chambre de combustion du brûleur principal et y allument la flamme principale du canon du brûleur principal. Â cet effet, un mélange gaz/air doit se rassembler dans la chambre d'allumage après chaque éclair de flamme, lequel mélange est ensuite allumé par l'étincelle. Un front de flamme avance alors dans le tube à flamme, après quoi l'éclair de flamme peut finalement quitter i l'extrémité antérieure ouverte du tube à flamme. Il est évident que le risque d'échec quand on allume le brûleur principal avec un tel canon d1 allumage est faible, en particulier compte tenu du fait qu'un certain nombre d'éclairs de flamme sont produits, qui fournissent chacun une chance d'allumage efficace. L'utilisation d'un stabilisateur est ainsi rendue inutile. De plus, le tube à flamme ne contient pas d'éléments vulnérables. Le canon d'allumage décrit ci-dessus peut être utilisé très avantageusement pour allumer un brûleur principal fonctionnant en surpression. Dans un brûleur à surpression, une surpression existe dans la chambre de combustion par rapport à l'atmosphère. Cela exige que le canon allumage soit capable aussi de fonctionner à cette surpression. Le canon d'allumage décrit ci-dessus peut être détachable en ce sens que la chambre d'allumage comporte des moyens pour être reliée de manière détachable au tube à flamme. À cet effet, la chambre d'allumage peut être pourvue d'un raccord rapide. Dans ce dernier cas, il est possible de laisser le tube à flamme dans le brûleur principal après que ce dernier a été allumé au moyen du canon d'allumage. Cela présente l'avantage que le canon d'allumage peut être utilisé pour plusieurs brû- leurs principaux et n'exige que peu ou pas du tout de refroidissement. Un autre avantage est qu'un regard peut être installé dans le tube à flamme après l'allumage par lequel on pourra contrôler la flamme principale allumée. L'invention concerne aussi une combinaison d'un canon d'allumage tel que défini ci-dessus et d'un brûleur principal pour combustible gazeux, où le brûleur principal comporte un orifice annulaire de formation de la flamme à I'extrémité-anté- rieure d'un tube qui débouche et est ouvert à l'intérieur de l'orifice de formation de la flamme, lequel tube comporte une vanne à son extrémité postérieure, ce tube servant de tube à flamme auquel la chambre d'allumage est reliée par un raccord rapide. En particulier dans le cas d'un tel brûleur principal, le tube à flamme peut facilement rester installé de manière permanente tandis que le reste du canon d'allumage est enlevé après l'allumage du brûleur principal.On trouve que le canon d'allumage est exceptionnellement efficace en particulier avec ce type de brûleur principal, parce que le tube à flamme débouche en position centrale dans la flamme à produire finalement. À ce propos, il y a lieu de noter qu'un avantage majeur de la position centrale mentionnée ci-dessus du canon d'allumage par rapport au brûleur principal réside dans le fait que des volumes importants d'air de combustion effectuant un balayage re froidissent -le tube à flamme du canon d'allumage. La combinaison mentionnée ci-dessus selon l'invention est de préférence équipée d'un dispositif de sécurité sensible à la flamme. Il est possible que ce dispositif soit sensible seulement à la flamme principale à allumer dans le brûleur principal, de manière qu'on sache quand la tentative d'allumage a réussi et qu'on puisse commencer à démonter le canon d'allumage, si on le désire. Une possibilité en variante ou supplémentaire consiste à utiliser un détecteur qui est sensible aussi aux éclairs de flamme du canon allumage lui-même. Dans ce dernier cas, il est possible par exemple de relier ce détecteur à l'alimentation en combustible gazeux du brûleur principal, cette alimentation restant fermée s'il n'y a pas d'éclairs de flamme détectés.Il est possible aussi, toutefois, qu'un agent humain vérifie si le canon d'allumage fonctionne quand il est installé dans la combinaison mentionnée ci-dessus de canon d'allumage et de brûleur principal. Le brûleur principal peut comporter avantageusement un canon avec un corps cylindrique creux à double paroi dans lequel le combustible s'écoule entre les parois du tube intérieur et du tube extérieur vers une fente annulaire à l'extrémité antérieure du corps et où l'air s'écoule par un registre le long de ltexté- rieur du corps jusqu'à son extrémité antérieure. le tube intérieur du corps peut dans ce cas servir de tube à flamme. L'invention peut être utilisée avantageusement dans une installation de récupération de soufre pour la préparation de soufre élémentaire à partir d'un gaz contenant du R2S, comprenant un brûleur principal pour la combustion d' au moins une partie du H-en S02, un réacteur thermique pour la formation de soufre élémentaire par réaction du S02 formé avec le H2S restant à température élevée, un premier condenseur pour refroidir le gaz quittant le réacteur thermique pour condensation et sépara-- tion du soufre, ainsi qu'au moins une unité catalytique pour la transformation supplémentaire de H2S, comprenant un second brt- leur pour la préparation de gaz de combustion chauds à partir d'un combustible gazeux pour chauffer le gaz quittant le premier refroidisseur et -un réacteur catalytique pour la réaction supplémentaire de H28 et de S02 dans le gaz et un second refroidisseur pour refroidir le gaz quittant le réacteur catalytique pour la condensation et la séparation de soufre supplémentaire. Le second brûleur utilisé dans l'installation mentionnée cidessus peut consister en une combinaison d'un canon d'allumage et d'un brûleur principal selon l'invention. Pour des raisons de clarté, on mentionne à ce propos que les difficultés que l'on rencontre spécialement dans le brûleur de l'unité catalytique, le brûleur dit en canalisation avec un canon d'allumage installé de manière permanente, sont la-corrosion rapide du canon d'allumage et l'encrassement par le soufre solide du corps du canon d'allumage. Ces difficultés sont en relation très étroite avec la position non centrale du canon d'allumage dans le brûleur d'installations classiques de récupération de soufre, parce qu'un peu du soufre formé est recyclé dans la flamme spécialement formée La position centrale du canon d'allumage selon l'invention évite cet inconvénient parce que l'air de combustion arrivant par le brûleur principal empêche le dépôt de soufre sur le canon du brûleur. Le brûleur principal de la combinaison mentionnée cidessus selon l'invention est allumé en reliant, si nécessaire, la chambre d'allumage à la vanne, en ouvrant la vanne, en faisant arriver du gaz et de l'air au canon d'allumage et en mettant en circuit la bougie, et en allumant ensuite le brûleur principal, auquel on fait arriver un combustible gazeux et de l'air, après quoi, une fois le brûleur principal allumé, on interrompt l'arrivée du gaz et de l'air au pistolet d'allumage, on éteint la bougie et on ferme la vanne. Eventuellement, la chambre d'allumage est séparée de la vanne. L'invention concerne aussi l'utilisation d'une combinaison d'un canon d'allumage et d'un brûleur principal comme canon dans un procédé pour la préparation de soufre élémentaire à partir d'un gaz contenant du B2S, procédé dans lequel au moins une partie du ES est brûlée pour donner du S02, que l'on fait réagir thermiquement avec le H2S restant, le soufre formé étant condensé et séparé par refroidissement du gaz, le gaz refroidi est réchauffé dans un brûleur qui est alimenté en combustible gazeux et dans lequel les gaz de combustion chauds résultants sont mélangés avec le gaz refroidi, après quoi le mélange de gaz chauffé est passé dans au moins un convertisseur catalytique pour la réaction supplémentaire de H2S et de S 2 suivie d'un refroidissement pour la condensation et la séparation de soufre supplémentaire. la combinaison selon l'invention est utilisable aussi comme brûleur dans un procédé pour séparer les composés du soufre d'un gaz résiduaire d'une installation de récupération du soufre dans lequel le gaz résiduaire contenant les composés du soufre est d'abord chauffé dans un brûleur qui brûle un combustible gazeux et dans lequel le gaz résiduaire est mélangé avec ses gaz de combustion chauds, le mélange de gaz résiduaire chauffé est ensuite mélangé avec un gaz réducteur et la quasi-tot & ité des composés du soufre est réduite catalytiquement en E2S, après quoi le H2S est séparé, au moins dans une large mesure, du gaz résiduaire par absorption et recyclé à l'installation de récupération du soufre. l'invention est particulièrement applicable à des procédés tels que mentionnés ci-dessus, du moment qu'une-surpres- sion d'au moins 0,01 atm existe dans la chambre de combustion du brûleur principal. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non liimitatifs : La figure 1 est une coupe axiale à grande échelle du canon d'un brûleur principal, auquel est fixé un canon d'allumage selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une coupe axiale d'un brûleur utilisé dans une installation de récupération de soufre. La figure 1 représente un canon 1 d'un brûleur principal 2, auquel un canon d'allumage 3 selon un mode de réalisation de l'invention est fixé de manière détachable. Entre le canon d'allumage 3 et le canon 1, une vanne 4 est prévue. Le brûleur principal 2, qui est du type représenté sur la figure 2, comprend une chambre de combustion 5 (partiellement représentée) comportant un revetement intérieur réfractaire 6 et une ouverture annulaire 7, dans laquelle le canon 1 est introduit. Ce canon 1 comprend un corps cylindrique à double paroi, dont le tube intérieur 8 s' élargit en forme d'entonnoir à son extrémité libre 9, et dont le tube extérieur 10 comporte un branchement 11 pour l'arrivée de combustible gazeux à une fente annulaire 12. Par cette fente 12, le combustible quitte le canon 1, après quoi il s'étale en éventail et est énergiquement mélangé avec l'air de combustion qui arrive par un registre à air 13 et un entonnoir de guidage 14 en provenance d'une boîte à air 15 (partiellement représentée). le tube intérieur 8 du canon 1 sert de tube à flamme pour le canon d'allumage 3. L'extrémité postérieure 16 du canon 1, qui fait saillie à l'extérieur du brûleur principal 2, comporte un filetage pour permettre la fixation d'une vanne 4, qui est fixée de manière permanente sur l'extrémité postérieure 16 du canon et comporte aussi un manchon d'assemblage 17. Le canon d'allumage 3 comprend une chambre d'allumage 48 qui peut être reliée au manchon 17 ou séparée de ce manchon au moyen d'un raccord rapide 19. Après que la chambre d'allumage 18 a été raccordée au canon 1 au moyen de ce manchon et que la vanne 4 a été ouverte, un passage continu unique fermé à son extrémité postérieure 20 par un regard 21 est créé, qui débouche dans la chambre de combustion 5 du brûleur principal. Une buse d'arrivée d'air 22 et une buse d'arrivée de gaz 23 débouchent dans la chambre d'allumage 18. Une bougie 24 est enfoncée aussi dans la chambre d'allumage, la borne de cette bougie étant visible en 25. La forme de l'extrémité antérieure du canon est adaptée à la forme d'orifice 7 de formation de la flamme de la chambre de combustion 5 de manière qu'une forme spéciale de flamme soit obtenue dans cette chambre 5. il est évident que le combustible gazeux, immédiatement après avoir quitté la fente annulaire 12, est frappé par le courant d'air tourbillonnant quittant le registre à air 13. Comme résultat, un mélange intime se produit immédiatement avant que la flamme ne se forme de double vortex dans la chambre de combustion 5. On notera que la chambre de combustion 5 correspond à la référence 50 sur la figure 2. Le fonctionnement du canon d'allumage représenté sur la figure 1 est le suivant. L'arrivée de gaz au canon 1 du brûleur principal est fermée et la vanne 4 est fermée aussi. Ensuite, au moyen du raccord rapide 19, on installe la chambre d'allumage 18 du canon d'allumage 3 et on ouvre la vanne 4. On ouvre ensuite l'arrivée d'air à la buse 22 et on met sous tension la bougie 24. On ouvre ensuite l'arrivée du combustible gazeux à la buse 23. Alors, à la cadence à laquelle la bougie 24 produit des étincelles, des éclairs de flamme quittent l'extrémité antérieure du canon 1 par le tube à flamme 8. On peut se rendre compte par le regard vitré 21 si le canon d'allumage 3 fonctionne réellement. En variante ou en plus, il est possible que soit installé dans le brûleur principal 2 un dispositif de sécurité qui détecte si une flamme ou des éclairs de flamme sont présents.Un tel dispositif de sécurité peut être, par exemple, une cellule sensible aux radiations ultraviolettes installée dans la maçonnerie de la chambre de combustion 5 du brûleur principal. On ouvre ensuite ltarrivée d'air au brûleur principal, puis l'arrivée du combustible gazeux au branchement 11. Cette opération est contrôlée d'une façon générale par le dispositif de sécurité ci-dessus pour détecter si la flamme principale du brûleur 1 s'est allumée en une certaine période. Si ce n'est pas le cas, on interrom4tl'arrivée du combustible gazeux, après quoi on peut effectuer une nouvelle tentative. Si l'allumage a réussi, toutefois, on interrompt l'arrivée du combustible par la buse23, on éteint la vougie 24, on interrompt l'arrivée d'air par la buse 22, on ferme la vanne 4 et on détache le canon d'allumage du manchon 17. il est alors possible d'installer, au moyen du raccord rapide 19, un bout de tube, non représenté, à la place de la chambre d'allumage enlevée, l'extrémité postérieure de ce tube portant un regard vitré similaire au regard vitré 21. On peut surveiller la flamme du brûleur principal en ouvrant temporairement la vanne 4. Si on utilise du propane, par exemple, disponible à peu près partout en bouteilles de gaz, comme combustible gazeux pour le canon d'allumage 3, une pression de gaz d'au maximum 3 atm environ et une pression d'air pour l'air de combustion d'au maximum 10 atm environ sont suffisantes pour faire fonctionner le canon d'allumage. Les étincelles peuvent être produites, par exemple, à une fréquence d'environ 2 par seconde au moyen d'une source de courant alternatif 24V t la plus haute tension de décharge sur la bougie peut être, par exemple, de 2500 volts. Le brûleur en canalisation 42, qui est utilisable dans une installation de récupération de soufre (installation de Claus) est représenté en coupe et à grande échelle sur la figure 2. Il brûle un combustible gazeux arrivant par une canalisation 11' au canon 46. De l'air comprime ou un gaz contenant de l'oxygène est introduit par une entrée 48 de la manière mentionnée ci-dessus, en tourbillonnant autour du canon 46, par une boîte à air 49, un registre à air 13' et un entonnoir de guidage 14'. La combustion dans le brûleur en canalisation doit être stoechiométriquement aussi précise que possible, car autrement du S02 ou du H2S sera présent dans le gaz résiduaire. Dans une chambre de mélange 43 avec un revêtement intérieur réfractaire 51, les gaz de combustion formés dans la chambre de combustion 50 du brûleur en canalisation 42 sont mélangés avec les gaz de fabrication à chauffer qui arrivent par une entrée 52. Le gaz chauffé, mélangé avec les gaz de combustion, quitte la chambre de mélange 43 par une sortie 53. On peut voir aussi qu'un canon d'allumage 3' est installé sur l'extrémité postérieure du canon 46 qui comporte une vanne 4'. Pour la construction et le fonctionnement du canon d'allumage, on se reportera à la description donnée à propos de la figure 1. Le canon d'allumage auquel l'invention se rapporte peut être utilisé sur les brûleurs mentionnés ci-dessus et en particulier, par exemple, sur un brûleur du type tel que représenté sur la figure 2. Ce type de brûleur se distingue, notamment, par l'entrée latérale 48 pour l'air de combustion à laquelle est relié un registre à air 13' avec un intérieur 14' en forme d'entonnoir pour la création d'un courant d'air tourbillonnant autour du canon central 46. Quand on utilise le brûleur en canalisation 42 dans une installation de récupération de soufre, le gaz de fabrication introduit par l'entrée 52 provient d'un condenseur de soufre précédent. Le mélange de gaz chauffé quittant la chambre de mélange par la sortie 53 est conduit à un réacteur catalytique. Le brûleur et le réacteur catalytique forment ensemble l'unité catalytique de l'installation de récupération du soufre. Une telle installation peut comporter plus d'une unité catalytique. Dans la première unité catalytique, le gaz de fabrication introduit par l'entrée 52 provient d'un condenseur de soufre suivant le réacteur thermique; dans toute unité catalytique suivante, le gaz de fabrication provient d'un condenseur de soufre qui suit l'unité catalytique précédente. RLvNDIGATI0NS 1. Un canon d'allumage pour allumer un brûleur principal alimenté en combustible gazeux, comportant une chambre d'alluma ge avec une entrée pour l'alimentation en combustible gazeux et pour l'alimentation en gaz contenant de l'oxygène et avec une bougie qui fournit une étincelle de manière intermittente, et un tube à flamme ouvert à son extrémité antérieure, tube auquel la chambre d'allumage est reliée à son extrémité postérieure0 2. Un canon d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre d'allumage comporte des moyens pour être reliée d'une manière détachable au tube à flamme0 3.Un canon d'allumage selon l'une des revendications 1 et 2, utilisable pour allumer un brûleur principal fonctionnant en surpression, qui comporte des installations pour faire fonctionner le canon en surpression0 4. Un canon d'allumage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre d'allumage comporte un raccord rapide pour être reliée d'une manière détachable au tube à flamme. Une Une combinaison d'un canon d'allumage selon la reven- dication 4 et d'un brûleur principal pour combustible gazeux; dans laquelle le brûleur principal comporte un orifice annulaire de formation de la flamme à l'extrémité antérieure d'un tube qui débouche et est ouvert à l'intérieur de l'orifice de formation de la flamme, lequel tube comporte une vanne à son extrémité postérieure, ce tube servant de tube à flamme auquel la chambre d'allumage est reliée par son raccord rapide. 6. Une combinaison selon la revendication 5, caractérisée en ce que le brûleur principal est équipé d'un dispositif de sécurité sensible à la flamme. 7. Une combinaison selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le brûleur principal comporte un corps cylindrique creux à double paroi, le tube intérieur de ce corps servant de tube à flamme0 8. L'utilisation d'une combinaison d'un canon d'allumage et d'un brûleur principal selon l'une des revendications 5 à 7 comme brûleur dans un procédé pour la préparation de soufre élémentaire à partir d'un gaz contenant du H2S, procédé dans lequel au moins une partie du H2S est brûlée pour donner du S02, que l'on fait réagir thermiquement avec le H2S restant, le soufre formé étant-condensé et séparé par refroidissement du gaz, le gaz refroidi est rechauffé dans un brûleur qui est alimenté en combustible gazeux et dans lequel les gaz de combustion chauds résultants sont mélangés avec legaz refroidi, après quoi le mélange de gaz chauffé est passé dans au moins un convertisseur catalytique pour la réaction supplémentaire de H2S et de S02, suivie d'un refroidissement pour la condensation et la séparation de soufre supplémentaire. 9. L'utilisation d'une combinaison d'un canon d'allumage et d'un brûleur principal selon l'une des revendications 5 à 7 comme brûleur dans un procédé pour séparer les composés du soufre d'un gaz résiduaire d'une installation de récupération du soufre, dans lequel le gaz résiduaire contenant les composés du soufre est d'abord chauffé dans un brûleur qui brûle un combustible gazeux et dans lequel le gaz résiduaire est mélangé avec ses gaz de combustion chauds, le mélange de gaz résiduaire chauffé est ensuite mélangé avec un gaz réducteur et la quasi totalité des composés du soufre est réduite catalytiquement en H2S, après quoi le H2S est séparé, au moins dans une large mesure, du gaz résiduaire par absorption et recyclé à l'installation de récupération du soufre.