Brevet FR2491604A1 — publié le 19820409

l 249 1604 DISPOSITIF POUR AMELIORER L'ALLURE D'ECOULEMENT DES GAZ PENETRANT DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'INSTALLATIONS TECHNIQUES DE COMBUSTION A GAZ, NOTAMMENT DE FOURS A COKE La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à améliorer l'allure d'écoulement des gaz qui pé- nètrent dans la chambre de combustion de foyers techniques à gaz à récupération de chaleur, par régénération ou extrac- tion, des gaz provenant de la combustion, notamment dans des fours à coke, en parcourant des canaux de transfert par lesquels les agents comburants préchauffés ( tels que l'air dans le cas d'une combustion aux gaz riches ou de l'air et des gaz pauvres dans le cas d'une combustion aux gaz pauvres) sont introduits dans les carneau partir de la sortie des échangeurs de chaleur. Dans les installations techniques de combustion aux gaz avec récupération de chaleur, par régénération ou par extraction, des gaz provenant de la combustion, il existe, notamment lorsqu'on utilise des gaz riches, des impératifs de construction pour l'agencement dans l'espa- ce des canaux de transfert par lesquels les agents comburants préchauffés sont introduits dans les chambres de combustion à partir de la sortie du régénérateur ou du récupérateur; ces impératifs gênent le déroulement uniforme de la combustion avec une flamme régulière et allongée. Par exemple, dans des batteries de fours à coke, par suite de la disposition, dictée par les impé- ratifs techniques de construction, des cellules régénéra- trices en fonction du système de chauffage utilisé, les canaux de transfert décrivent avec l'horizontale un an- gle plus ou moins aigu et ils débouchent dans les car- neaux par un tronçon vertical relativement court. En règle générale, la longueur de ce tronçon vertical des canaux de transfert ne suffit pas pour uniformiser l'image d'é- coulomrnt ot pour rodrczsar verticalement la direction de l'écoulement lors de la pénétration dans les carneaux. 2 2491604 Bien plus, des essais-types ont attesté que l'air combu- rant chauffé préalablement pénètre au fond des carneaux avec une dérive plus ou moins forte par rapport à la ver- ticale. Il en résulte, dans les régions inférieures des carneaux, de fortes turbulences qui sont amplifiées par la composante horizontale de vitesse par suite du brusque élargissement de section à l'entrée des carneaux, et qui entraînent un brassage intense et spontané des gaz de combustion et de l'air, donc des températures localement excessives de la flamme. De telles températures excessi- ves de la flamme, même lorsqu'elles sont limitées loca- lement, sont la cause d'une formation accrue de NOx dans beaucoup d'installations techniques de combustion à gaz. En outre, les essais menés sur des maquettes d'essais d'écoulement ont mis en évidence le fait que la dérive de l'air comburant admis se poursuit jusqu'à des zones susjacentes et agit ainsi à l'encontre d'une répartition uniforme de la température dans le sens vertical. La présente invention a par conséquent pour objet d'éviter les inconvénients susmentionnés, de redresser l'écoulement des agents provenant des régénérateurs lors de leur entrée dans les carneaux ou les chambres de combustion, et de leur conférer une allure verticale de circulation, de manière à obtenir ainsi une image homo- gène d'admission et, globalement, une allure uniforme d'écoulement de tous les agents gazeux de la réaction pénétrant dans la chambre de combustion, tout en mainte- nant l'agencement dans l'espace existant jusqu'à présent et en évitant dans une large mesure des pertes de pres- sion. Selon les caractéristiques essentielles du disposi- tif de l'invention, la sole des carneaux prévue habituel- lement est remplacée par un fond d'admission qui, percé d'alésages de préférence cylindriques, est sensiblement plus massif que ladite sole et en dessous duquel se trouve un espace libre subdivisé d'une manière étanche aux gaz, par une entretoise réfractaire occupant une posi- 3 2491604 tion centrale, en deux moitiés dans chacune desquelles débouche un canal de transfert, le rapport entre la hau- teur a dudit espace libre et l'épaisseur L dudit fond d'admis- sion étant de 0,3 à 0,7 et atteignant de préférence 0,5. Selon d'autres caractéristiques du dispositif de l'invention: - le rapport entre la superficie de la section du fond d'admission et la section d'un alésage individuel est de 20 à 200,de préférence de 30 à 60; et - le diamètre des alésages ménagés dans ledit fond d'admission mesure entre 10 mm et 60 mm, de préférence entre 20 mm et 50 mm. L'invention va à présent être décrite plus en dé- tail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nulle- ment limitatif et sur lequel la figure 1 est une coupe schématique, selon la ligne A-A de la figure 2, de la région inférieure d'un carneau; et la figure 2 est une vue en plan du fond-d'admission illustré sur la figure 1. Dans la partie inférieure d'un carneau 1 d'un four à coke, débouchent deux canaux de transfert 2 et 3 qui raccordent aux carneaux individuels les régénérateurs non représentés, situés au-dessous du couvercle de régéné- rateurs. D'une manière classique, ces canaux de transfert comprennent un tronçon incliné vers le haut, ainsi qu'un tronçon vertical débouchant dans la sole du carneau. Dans le cas d'une combustion aux gaz riches dans le four à coke, de l'air préchauffé est introduit par les deux canaux de transfert dans le carneau associé, cependant que, lors d'un fonctionnement aux gaz pauvres, de l'air et des gaz pauvres sont introduits respectivement par l'un desdits canaux de transfert dans ledit carneau. Conformément à l'invention, la sole du carneau, présente habituellement, est remplacée par un fond d'admis- sion 4, qui est sensiblement plus massif que ladite sole et qui est incorporé de telle sorte que, entre l'entrée 2 4 9 1 6 0 4 des canaux de transfert 2 et 3 et sa face inférieure, soit ménagé un espace libre 5 subdivisé en deux moitiés par une entretoise 6 réfractaire et étanche aux gaz. Se- lon l'invention, le rapport entre la hauteur a dudit es- pace libre 5 -et l'épaisseur L dudit fond d'admission est de 0,3 à 0,7, et atteint de préférence 0,5. Le fond d'admission présente une série d'alésages cylindriques 7 ménagés au-dessus des deux moitiés de l'espace libre. Le rapport entre la superficie de la sec- tion dudit fond d'admission et la section d'un aèlsage individuel, de préférence cylindrique',doit être de 20 à ,de préférence de 30 à 60. Conformément à l'invention, le diamètre des alésages cylindriques individuels mesure entre 10 mai et 60 mm, de préférence entre 20 mm et 50 mm. Sur le dessin, la référence 8 désigne les deux brûleurs à injecteurs au moyen desquels les gaz riches sont introduits dans le carneau lors d'un fonctionnement aux gaz riches. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 2 249160 4 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour améliorer l'allure d'écoulement des gaz pénétrant dans la chambre de combustion d'instal- lations techniques de combustion à gaz avec récupération de chaleur, par régénération ou extraction, des gaz prove- nant de la combustion, notamment dans des fours à coke, en parcourant des canaux de tranfert par lesquels sont introduits dans les carneaux, à partir de la sortie des échangeurs de chaleur, des agents comburants préchauffés, tels que de l'air dans le cas d'une combustion aux gaz riches ou de l'air et des gaz pauvres lors d'un fonction- nement aux gaz pauvres, dispositif caractérisé par le fait que la sole des carneaux, prévue habituellement, est remplacée par un fond d'admission (4) qui, percé d'alé- sages (7) de pré,férence cylindriques, est sensiblement plus massif que ladite sole et en dessous duquel se trou- ve un espace libre subdivisé d'une manière étanche aux gaz, par une entretoise (6) réfractaire et occupant une position centrale, en deux moitiés dans chacune desquelles débouche un canal de transfert (2; 3), le rapport entre la hauteur (a) dudit espace libre (5) et l'épaisseur (L) dudit fond d'admission (4) étant de 0,3 à 0,7, de préfé- rence de 0,5. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport entre la superficie de la section du fond d'admission (4) et la section d'un alésa- ge individuel (7) atteint de 20 à 200, de préférence de à 60. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le diamètre des alésages (7) ménagés dans le fond d'admission (4) mesure entre mm et 60 mm, de préférence entre 20 mm et 50'mm.