Brevet FR2486204A1 — publié le 19820108

Procédé pour le réglage dé la puissance thermique d'une ins- tallation alimentée avec du gaz naturel ayant un pouvoir calo- rifique variable, et appareil approprié pour cette application. La présente invention concerne un procédé pour le réglage ou l'enregistrement de la puissance thermique d'une installation alimentée avec le gaz naturel ayant un pouvoir calorifique et une densité variable, et elle concerne l'appa- reil approprié pour cette aplication. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé pour le réglage de la puissance thermique d'une installation alimentée avec le gaz naturel ou un gaz fabriqué dont la teneur en hydrogène va jusqu'à 10%, et la qualité est variable. Il est bien connu que si un gaz alimentant un br leur varie en densité, son débit en volume varie d'une façon telle qu'il entratne une variation de l'apport de cha- leur au four en plus d'unealtération dans le rapport air-gazet de la température de la flamme. Afin d'éviter que ces conditions apparaissent, il est nécessaire que le débit en volume varie d'une façon appro- priée pour chaque modification de la densité de manière telle, que le débit pondéral et par conséquent le rapport air/gaz, la température de la flamme et l'apport de chaleur conservent les valeurs qui ont été établies. Des systèmes sont connus dans la technique pour contrôler et régler le débit en volume et indirectement le pouvoir calorifique des gaz combustibles quand ces derniers sont soumis continuellement à des changements de densité. Généralement, ces systèmes sont basés sur la détermination de la température dans la chambre de combustion par des dis- positifs de mesure appropriés tels que des thermocouples et des p romètres qui, basés sur les changements de températures qu'ils enregistrent, permettent de régler le débit en volume d'une façon appropriée afin de maintenir constantes les con- ditions du processus envisagées. Toutefois, ces systèmes sont caractérisés par l'inconvénient de ne pas 9tre suffisamment rapides à cause de l'inertie thermique de sorte qu'il se produit un retard dans l'enregistrement du changement de température par rapport à la variation de la densité correspondante du gaz d'alimentation. Ceci conduit à une combustion imparfaite pendant toute la durée du retard, et cette situation empire si les variations de la densité ci-dessus se succèdent à une fréquence rapide, ce qui fait que le système de régulation peut se mettre à osciller. Les auteurs de la présente invention ont maintenant découvert un procédé pour régler le pouvoir calorifique et la distribution du gaz naturel d'une façon rapide et exacte, meme quand celui-ci est soumis à des variations continues de den- sité et de composition, sans avoir les inconvénients mention- nés ci-dessus de la technique connue Jusqu'ici. Sous ce rapport, il a été découvert que dans le cas de la combustion de un, deux, ou plus, gaz naturel(s) de la même série aliphatique, si un certain excès d'air est pré- sent, la variation de la quantité d'oxygène libre dans le gaz brlé sec dépend de la composition, et est directement pro- portionnelles à l'indice de Wobbe du gaz d'alimentation. Une série de gaz (dont les propriétés de certains sont indiquées dans les tableau 1 à 6) sont brflés à cet effet dans un appareil approprié en utilisant des rapports air/ combustible, optima, et la quantité d'oxygène résiduel est déterminée dans le gaz brûlé sec. D'une façon tout à fait sur- prenante il a été découvert que les pourcentages d'oxygène analysé dans le gaz brQlé et les indices de Wobbe de divers gaz représentent une série de points qui sont places sur une ligne droite si on les porte sur un graphique dans lequel les ordonnées représentent l'indice de Wobbe et les abscisses le taux d'oxygène libre dans le gaz brûlé. La figure 1 est une représentation graphique de cette ligne droite,sur laquelle on peut voir que les points 1,2,3,4 et 5 correspondant au gaz naturel Malossa, Nord Typique, Russe, Hollandais, et du gaz naturel Hollandais contenant 5% d'azote, donnent naissance aux points qui se trouvent sur la ligne droite,seul le point 6 correspondant au gaz naturel Panigaglia, se trouve en dehors de cette droite. L'explication pour cette différence de comporte- ment est que le gaz Panigaglia n'est pas un gaz naturel mais c'est un gaz traité enrichi en hydrogène. Du fait, comme cela est connu universellement, que le pouvoir calorifique d'un gaz est proportionnel à l'in- dice de WObbe et au débit en volume selon l'équation Qt = Qv. W (o QT est le pouvoir calorifique, Qv est le débit en volume et W est l'indice de Wobbe) une détermination du taux d'oxygène dans le gaz brûlé sec permet de régler rapide- ment et exactement ledit pouvoir selon les enseignements de la présente invention. La présente invention fournit un procédé pour le réglage de la puissance thermique d'une installation alimentée avec du gaz naturel en réglant le débit en volume du gaz d'ali- mentation. Le procédé consiste à dériver une petite partie du gaz à partir de la conduite principale d'alimentation, à brûler cette partie dans une chambre de combustion séparée et à dé- terminer la teneur en oxygène des produits de combustion. D'après cette teneur en oxygène il est possible de déterminer l'indice de Wobbe pour le gaz d'alimentation et ainsi de régler le débit en volume du gaz dans la conduite principale d'alimen- tation avec un dispositif de réglage placé en aval de ladite dérivation afin de maintenir la puissance thermique à une va- leur établie. L'apparell nécessaire pour déterminer la variation de la composition du gaz d'alimentation est constituée par une chambre de combustion dans laquelle l'air et le gaz arrivent dans un rapport tel, qu'il n'y a pas de produits imbrûlés dans le gaz brûlé, et avec une pression et une température constantes. Quand une variation de la densité du gaz d'alimen- tation se produit, il en résulte immédiatement une variation du débit pondéral et par conséquent une variation dans le rap- port air/combustible, avec un changement dans la teneur en oxy- gène libre des gaz brûlés. Cette variation, qui est analogue à celle se produisant dans l'installation, est déterminée au moyen d'un analyseur qui, en mesurant la nouvelle teneur en oxygène du gaz brûlé, détermine également l'indice de Wobbe du nouveau gaz, et ainsi détermine le débit en volume à envoyer à l'installation pour obtenir la puissance thermique affichée. La figure 2 montre le principe de l'opération du système de réglage. La figure présente deux diagrammes o l'on voit que le diagramme de droite colncide avec celui de la fi- gure 1, tandis que le diagramme de gauche concerne la ligne droite au moyen de laquelle le facteur correctif pour le débit en volume est déterminé (cette dernière valeur étant indiquée sur l'abscisse). Le diagramme montre instantanément le pourcentage nécessaire de variation du débit en volume du gaz en fonction de l'indice de Wobbe et par conséquent en fonction de la teneur en oxygène enregistrée du gaz brûlé. La figure 3 représente un exemple de l'appareil de contrôle. Le gaz naturel dérivé de la conduite principale 3 est envoyé par la canalisation 4 au brûleur en même temps que l'air de la canalisation 5. Le rapport air/gaz doit 9tre tel qu'il n'y a pas de produitslmbraLés dans le gaz brûlé. Le gaz brûlé est prélevé de la chambre de combustion 1 par la canalisation 6 et, après un séchage en 7, est envoyé à l'analyseur d'oxygène 8. L'analyseur 8 est relié par des dispositifs, non montrés sur la figure, au système de réglage, qui est également non montré, et qui est placé sur la conduite principale d'ali- mentation en un point situé en aval de ladite dérivation, et ainsi chaque fois que l'analyseur 8 détermine un changement dans la teneur en oxygène du gaz brûlé, le système de réglage du gaz d'alimentation s'ouvre ou se ferme immédiatement pro- portionnellement à ce changement. lTI '9LOI 6l 'OZ 1 'o 6tt 'o 9 '0 8 '0 8#1' 81 6a'96 9c i19176 1. i'8OLrO xN/'qvOX ç /QW SMOIS aSIOj-0-E êN/0X XI m. oX/Ivox WJ1b' WIV wiIv WNLV rWN f/DX ess41qVOi (VeSsotN 1S3SOf ew W1lT, ?JTV E a '1 I 000 I 0O00 I 0o9i I DoOi 1 D00L E 010 I 0O0 I 00oO eqqoM ap aoTpuI uolqsnqwoo UT - Galesseoou tv 9,. 4TIqTsseadwoo ep 4ne;ou fnblmewquIo 9^sooosIA enblmweu.p 9gisoosTA enbTIlaoopnesd uoissead enbîc1aoopnesd eaneJ9gdwal anLbiqelpe quesodxR aqugsuoo uoTssaad snos onbl$logds anaetqo aImI q qaoddua aud 9gsuaQ enbjlogds splod uaXow Gaj-inogiow splod aaneaj9juî enbjiaoleo eaouesslnd eanoIagdns enblJiaolo aoussIund auIsla0 uoi uljpa moZz RNV.NSd-0S I aNVJANa-N aNVdaOS RNVUIOdc N NVHI-0 ZNYHgOt NO IJIsod0 DO 1 fl'1rlatJi c -o OD CD Cu OL'I S9 'o gT '0 LI 'O 11 '0 09'9 O ' 8899 wisv Wisv gwN/rI VOX S3O0LS aSIoda-OI eWO/DM ? 0D/) NiLV 1iTv 191JVl xwJw I Miiv T N0 x/rivox wJV% I wJJV T yIrN/IVOM WI/VONI (eTî$I) euuaeA enbldúq PaoN NIV T TJV Tl %9', T 00 T 00 D05g' og19 o 19T 00o iLSV II.JSV eqqoM ep eolpuI uolgsnqwoo MI l eaJTsseogu arl 9rlIqlsseadwoo ep aneqoeq enbluw9gulo 9TqSOoslA enblwuuXp 91soosiA enbllzaoopnesd uolssead anbqTIaoopnesd ain4tagdwae enbçlqeqpe quusodxS eauesuoo uOlssaid snos enbIJiogds analego a$i M qioddva avd 9$ysuae enbljTogds sPTod uaXow eaiTelnoalow SPTod eaJnaeaJuT enbTljaoleo eouesslna eanea;jgdns enbtJJoleo eouesslnd auO UlJo UO 0# T'0 o0'66 aiozv 2IN'VJOlld SNVHAIL 2NVHIL3N 19NI ) o N/1VOM esissnH0 M. 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Procédé pour le réglage de la puissance ther- mique d'une installation alimentée avec du gaz naturel dont la puissance calorifique et la densité varient, ce procédé consistant à dériver une partie du gaz à partir de canalisa- tion principale d'alimentation et de l'envoyer après sa combus- tion et son séchage à un système, pour analyser la teneur en oxygène, relié à un système de réglage monté sur la conduite principale d'alimentation en aval de ladite dérivation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz naturel peut être un gaz fabriqué conte- nant Jusqu'à 10% en volume d'hydrogène. 3. Appareil pour le réglage de la puissance thermi- que d'une installation alimentée avec du gaz naturel dont la puissance calorifique et la densité varient, comprenant une chambre de combustion (l)lun dispositif de séchage (7) et un analyseur (8) pour déterminer la teneur en oxygène libre du gaz br lé provenant de la chambre de combustion (1).