Brevet FR2338458A1 — publié le 19770812

L'invention concerne un brûleur pour four avec une buse disposée à l'intérieur d'un tuyau d'air primaire, qui se trouve à son tour à l'intérieur d'un tuyau d'air secondaire. Dans un tel brûleur l'air primaire sert essen tiellement à la stabilisation de la flamme et suffit pour de faibles quantités de combustible comme fournisseur d'oxygène. L'air secondaire ne doit, si possible, pas influencer la flamme. Jusque-là le tuyau d'air primaire d'un brûleur était disposé concentriquement avec la buse, à l'intérieur, du tuyau d'air secondaire. De cette disposition résulte un jet d'air secondaire annulaire, qui entoure uniformément en forme d'anneau le jet d'air primaire et qui se mélange, par frottement, rapidement aux gaz de combustion de la flamme et aux autres gaz du four. Avec cette solution, une grande partie de l'oxygène du jet d'air secondaire est absorbée par la flamme du brûleur, qui, de ce fait, devient très courte et chaude. Or, une telle flamme n'est pas souhaitée dans un four dit "roulant", par exemple, dans lequel la matière à traiter reste fluide et sèche, et ne doit pas être frittée. L'invention a donc pour objet un brûleur, dont le jet d'air secondaire peut passer à cté de la flamme du brûleur, pour autant que possible sans être influencé, et pénétrer aussi loin que possible dans le four. Ce problème est résolu par un brûleur du genre cité au début, conformément à l'invention, en ce que le tuyau d'air primaire est disposé excentriquement par rapport à la buse, à l'intérieur du tuyau d'air secondaire. Dans le brûleur 'conforme à l'invention, le tuyau d'air primaire est situé nettement hors du centre, asymétriquement, par rapport à la buse, à l'intérieur du tuyau d'air secondaire. De cette manière, le jet d'air secondaire peut étre introduit aussi loin que possible dans le four à l'emplacement le plus large en faisceau concentré, entre le tuyau d'air secondaire et le tuyau d'air primaire, à coté de la flamme du brûleur, c'est-à-dire dans l'espace dirigé à l'opposé du brûleur, afin d'y produire une atmosphère oxydante, par exemple en vue d'oxyder le CO présent dans les gaz brûlés en C02, lorsqu'une teneur maximale prescrite de CO dans les gaz brûlés ne doit pas entre dépassée.Le jet d'air secondaire en faisceau concentré permet également qu'une ambiance réductrice soit créée dans l'espace du four dirigé à l'opposé du brûleur, c'est-à-dire genéralement à l'entrée du four, pour un matériau auquel est mélange un combustible solide, par exemple de la poussière de charbon ou du poussier de coke, par un début de combustion du carbone. Pour cette raison le brûleur conforme à l'invention est particulièrement avantageux pour des fours rotatifs, dans lesquels des combustibles solides sont introduits avec le matériau chargé. En raison du combustible solide introduit, il se produit toujours du CO à l'entrée de ces fours.A la sortie du four, il ne doit pas y avoir un grand excès d'air, car autrement, il se forme dans le cas de l'utilisation de brûleurs traditionnels une flamme chaude et courte, non souhaitée, avec des surchauffes locales dans la zone des flammes, ce qui conduit à une agglomération non souhaitée du matériau traité. La tentative d'amener une lance à air secondaire séparée dans le four, à la place du tuyau d'air secondaire disposé asymétriquement, serait défavorable, car elle s'échauf ferait et devrait constamment être refroidie par de l'air secondaire. Si de l'air secondaire n'était cependant pas nécessaire, d'après l'analyse des gaz brûlés du four, le tuyau d'air secondaire séparé devrait être démonté du four, ou être refroidi de manière coûteuse, par de l'eau, par exemple. D'après une autre caractéristique de l'invention, I'axe de la buse ainsi que celui du tuyau d'air primaire peuvent cotncider avec l'axe du four, dans lequel le brûleur est monté. Dans ce cas le jet d'air secondaire concentré est disposé excentriquement dans le four. Le tuyau d'air primaire, avec la buse, peut être disposé de façon rotative dans le tuyau d'air secondaire, ou inversement. De cette façon, 11 excentricité du jet d'air secondaire est orientable et permet de trouver les positions de fonctionnement optimal.Si le courant d'air secondaire est situé dans la zone supérieure du four, il forme un coussin unilatéral entre la flamme et la paroi supérieure du four ; si le courant d'air secondaire est situé dans la zone inférieure du four, il forme un coussin unilatéral entre la flamme et le matériau enfourné, et le courant d'air secondaire peut traiter sur toute sa longueur, le courant de matériau, par exemple, brûler le carbone ajouté au matériau et qui n'est pas encore brûlé. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. - la figure 1 représente le brûleur conforme à l'invention, vu de côté et en coupe partielle - la figure 2 représente le brûleur selon la figure 1, monté dans une installation de four rotatif. Le brûleur d'après la figure 1 possède une conduite de combustible 11, menant à la buse 10, entourée concentriquement d'un tuyau d'air primaire 12. Celui-ci est introduit dans un tuyau d'air secondaire 14 à travers une ouverture excentrique dans une paroi frontale 13, qui délimite ce tuyau d'air secondaire 14 vers l'arrière. Le tuyau d'air primaire 12 avec la buse 10 est donc disposé de manière excentrique à l'intérieur du tuyau d'air secondaire 14. Le tuyau d'air primaire 12 prend appui à proximité de son embouchure par des contrefiches 15a, 15b, etc..., sur la paroi intérieure du tuyau d'air secondaire 14.De 1-'enveloppe du tuyau d'air primaire 12 est bifurquée une conduite d'amenée d'air 16, et de celle du tuyau d'air secondaire 14 une conduite d'amenée d'air 17, qui débouchent toutes les deux sur une conduite d'amenée d'air commune 18. Le brûleur forme donc avec ses conduites d'amenée une unité de construction. Dans la conduite d'amenée 16 de l'air primaire est disposé un clapet d'étranglement 19 et dans la conduite d'amenée 17 de l'air secondaire est disposé un clapet d'étranglement 20, dont au moins un (dans la figure 1, l'organe de réglage dans la conduite d'amenée de l'air secondaire) est relié à un organe de réglage à moteur 21. Le brûleur peut entre à mazout, à gaz ou à poussière de charbon. Dans 1'embouchure du tuyau d'air primaire 12 est placé intérieurement un corps de torsion 22 coulissant axialement au moyen d'un dispositif d'ajustement 23. Si ce corps de torsion 22 est plus éloigné de 1'embouchure du brûleur, on obtient une flamme longue et effilée et lorsqu'il se trouve à proximité de l'embouchure du brûleur, une flamme courte et élargie. Pour le réglage complémentaire de la forme de la flamme on peut introduire axialement du combustible à travers une conduite 24, en vue d'obtenir une flamme longue et effilée, ou radialement, à travers une conduite 25, afin d'obtenir une flamme courte et élargie. La zone avant du tuyau d'air secondaire 14 est pourvue d'une isolation 26. Le brûleur conforme à l'invention ne nécessite qu'une seule soufflante d'air, qui est raccordée à la conduite d'amenée d'air 18. Les quantités d'air primaire et secondaire requises sont dosées par les clapets d'étranglement 19 et 20. L'air primaire et l'air secondaire peuvent présenter une pression d'environ 1,0 à 1,1 bar. La vitesse d'écoulement peut être, par exemple, de 80 à 100 m/s. La pression d'huile du brûleur peut être de 16 à 41 bars. Selon la représentation en figure 2, le brûleur de la figure 1 est susceptible de s'appuyer et de coulisser axialement, avec son tuyau d'air secondaire 14, sur un rouleau 27 d'une tête de four stationnaire 28, d'un four tubulaire rotatif 29. L'axe de la buse 10 ainsi que du tuyau d'air primaire 12 coïncident avec l'axe du four 29. Pour expliquer le fonctionnement du brûleur conforme à l'invention, une installation de production d'oxyde de zinc, à partir de matériaux à faible concentration en oxyde de zinc, est représentée à titre d'exemple en figure 2. Comme matériau de chargement pour cette installation, on utilise par exemple le résidu d'un processus de flottation précédent, qui contient approximativement 6 % à 15 8 de zinc, sous forme d'oxyde de zinc, et auquel est mélangé du poussier de coke, comme combustible solide. Ce matériau est chargé dans l'entrée du four 29, qui est un four dit "roulant", à travers la conduite 30. Dans le four règne une température d'environ 1200 & 1300 C. L'oxyde de zinc est réduit à cette température vapeur de zinc au moyen du carbone ajouté et le zinc brûle ijirnédiatement en formant de la poussière d'oxyde de zinc 31, qui est évacuée dans une chambre de poussière 32 montée en aval du four 29. En 33 sont défournées de la tête de four 28 des scories sensiblement exemptes d'oxyde de zinc, sous forme fluide et sèche. Dans la chambre de poussière 32 règne une température d'environ 6000 à 8000C et une dépression d'approximativement -20 à -50 mm col. d'eau.Le courant gazeux 31, contenant de la poussière d'oxyde de zinc, parvient à travers un refroidisseur 34, par exemple un refroidisseur à injection, dans un électrofiltre 35, dans lequel la poussière d'oxyde de zinc 36 est séparée. Par 37 est désigné un ventilateur aspirant. La poussière grossière séparée dans le collecteur 32 est ramenée au matériau de chargement, par un élévateur à roue cellulaire 38 et une conduite 39. La poussière d'oxyde de zinc 36 est amenée à un réducteur disposé en aval. Par la disposition asymétrique du tuyau d'air primaire 12 avec la buse 10, à l'intérieur du tuyau secondaire 14, le jet d'air secondaire 40 peut passer en faisceau concentré, devant la flamine de brûleur 41, presque sans être influencé, et pénétrer très loin dans le four, c'est-à-dire dans l'espace dirigé à l'opposé du brûleur, pour produire une atmosphère oxydante dans la zone de l'entrée de four également. De cette manière peuvent déjà s'effectuer à l'entrée d four un début de combustion du poussier de coke mélangé au matériau de chargement et, donc, une réduction commençante de l'oxyde de zinc. De plus du CG contenu dans les gaz brûlés peut être oxydé en C02, dans la zone de l'entrée de four, afin qu'une teneur en C0 maximale prescrite, dans les gaz brûlés, ne soit pas dépassée. Ceci est important pour l'électrofiltre 35, par exemple, qui est mis hors circuit lorsque une teneur en CG d'environ 0,8 % est dépassée, en raison du risque d'explosion. Afin de permettre de respecter cette valeur, il va de soi que l'organe de réglage à moteur 21 du clapet d1étranglement 20 peut être commande en fonction de la teneur en CO des gaz brûlés, en tant que paramètre de mesure ou de réglage. Le jet d'air secondaire 40, selon la figure 2 crée un coussin unilatéral entre la flamme 41, respectivement ses gaz de combustion, et la paroi supérieure du four 29. Si l'on délace l'excentricité vers le bas, le jet d'air secondaire s'approche du lit de matériau dans le four et peut assurer que du carbone résiduel non complètement brûlé soit brûlé à fond. REVENDICATIONS 1 - Brûleur pour four, avec une buse disposée à l'intérieur d'un tuyau d'air primaire, qui se trouve, à son tour, à l'intérieur d'un tuyau d'air secondaire, caractérisé en ce que le tuyau d'air primaire (12) est disposé avec la buse (10) excentriquement à l'intérieur du tuyau d'air secondaire (14). 2 - Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de la buse (10), ainsi que celui du tuyau~d'air primaire (12) coïncident avec l'axe du four (29), dans lequel est monté le brûleur. 3 - Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau d'air primaire (12) qui entoure concentriquementla conduite de combustible (11), menant vers la buse (10), est introduit à travers une ouverture excentrique dans une paroi frontale (13) du tuyau d'air secondaire (14), dans celui-ci, et en ce que le tuyau dtair primaire (12) prend appui à proximité de son embouchure le cas échéant par des contrefiches (15a, 15b), sur la paroi intérieure du tuyau d'air secondaire (14). 4 - Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une conduite d'amenée d'air (16, 17) est respectivement dérivée du tuyau d'air primaire (12) et du tuyau d'air secondaire (141, conduites d'amenée d'air (16, 17) qui débouchent dans une conduite d'amenée d'air commune (18). 5 - Brûleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans chacune des conduites d'amenée d'air primaire (16) et d'amenée d'air secondaire (17) est disposé un organe de réglage, par exemple- un clapet d'étranglement (19, 20). 6 - Brûleur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins l'organe de réglage (20), dans la conduite d'amenée d'air secondaire (17), est relié à un organe de réglage à moteur (21). 7 - Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans l'embouchure du tuyau d'air primaire (12) est disposé un corps de torsion (22), relié à un dispositif de réglage (23). 8 - Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le tuyau d'air secondaire (14) est soutenu et axialement coulissant sur un rouleau d'appui (27) de la tête de four stationnaire (28), d'un four tubulaire rotatif (29).