Brevet FR2507623A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne un appareil à vent chaud pourvu d'une cheminée de combustion et comportant un brûleur à gaz axial, qui permet d'augmenter la capacité thermique et d'éliminer la combustion pulsatoire. Un appareil à vent chaud, comportant une cheminée interne de combustion, d'un haut fourneau est chauffé à l'aide de brûleurs horizontaux qui sont orientés perpendiculairement à l'axe vertical de la cheminée de combustion, conformément à l'agencement traditionnel. Ce type de brûleur n' assure pas une distribution correcte du gaz et de l'air ni un écoulement uniforme à la sortie du brûleur. Le brûleur d'axe horizontal provoque un mélange inapproprié et il crée des pulsations quand la quantité de gaz à brûler est augmentée au-del d'une certaine limite. Lors d'une combustion pulsatoire, le mélange de gaz, qui s'écoule et brûle à un régime inégal, entre en contact alterné et variable avec les parois opposées de la cheminée de combustion et il se produit presque simultanément un transfert de l'énergie cinétique contenue dans le mélange de combustible et d'air en combustion. La pulsation constitue un phénomène perturbateur pour des appareils à vent chaud. Les vibrations de faible amplitude qui sont ainsi produites exercent des charges mécaniques successives sur la structure de paroi correspondante. Ces charges ont un effet perturbateur notamment en des endroits où la combustion pulsatoire du mélange s'effectue au contact avec la paroi et provoque ce qu'on appelle des points chauds. Les impulsions successives de charge mécanique et l'échauffement inégal provoquent une déformation de la paroi de la cheminée de combustion, son excavation et sa destruction. Pour éviter le phénomène de pulsation, on doit créer dans la cheminée de combustion de l'appareil à vent chaud des conditions qui permettent l'établissement d'un écoulement parallèle à l'axe de la cheminée et simulta nément l'établissement d'un mélange approprié et correct, tout en assurant en outre la combustion d'une plus grande quantité de combustible, c'est-à-dire une augmentation de la capacité de stockage de chaleur de l'appareil à vent chaud. On établit un écoulement parallèle a l'axe de la cheminée de combustion en faisant intervenir un brûleur axial. Dans ce but, la cheminée de combustion de l'appareil à vent chaud est pourvue d'un brûleur céramique interne de conception spéciale. Une solution de ce genre a été décrite par exemple dans le brevet GFR nO 2 112 314. Bien que les brûleurs céramiques permettent un écoulement en parallèle à l'axe de la cheminée de combustion, ils présentent cependant simultanément plusieurs inconvénients. Après l'installation du brûleur céramique, celui-ci n'est plus accessible pour l'exécution des réparations nécessaires, excepté quand l'appareil à vent chaud a été arrêté et est suffisamment refroidi. Les composants réfractaires des brûleurs céramiques sont déplacés les uns par rapport aux autres après utilisation pendant une longue période, du fait des fluctuations thermiques régulières et considérables auxquelles ils sont soumis. Les brûleurs céramiques fixes ne permettent pas le mélange du gaz et de l'air, ni la régulation de la longueur de flamme. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des réalisations connues qui ont été mentionnés ci-dessus, tout en augmentant la capacité thermique des appareils à vent chaud et en éliminant la combustion pulsatoire. Ce problème est résolu conformément à la présente invention en reliant le brûleur a gaz à la cheminée de combustion de l'appareil à vent chaud par l'intermédiaire d'une vanne a tiroir de séparation de telle sorte que celle-ci soit agencée dans la section du garnissage latéral de l'appareil a vent chaud, en étant séparée de l'intérieur de l'appareil par un garnissage. Le brûleur à gaz comprend une chambre de distribution de gaz et une chambre de distribution d'air et des mélangeurs, réglables verticalement, sont placés dans la chambre de distribution de gaz. Le brûleur à gaz est fixé avec possibilité de déplacement sur la plaque de base de 11 appareil a vent chaud, de préférence dans le trajet partant de dessous la cheminée de combustion. Le garnissage séparateur est formé de façon appropriée le long de l'arche disposeecoaxialement par rapport à la paroi de la cheminée de combustion. On élimine la combustion pulsatoire défavorable des appareils a vent chaud comportant une cheminée interne de combustion, et on élimine simultanément les défauts des brûleurs céramiques, en disposant le brûleur extérieurement et parallèlement a l'axe de la cheminée de combustion, en le réalisant en acier réfractaire et en canalisant de façon appropriée le mélange de gaz et d'air. Cette solution constructive permet une inspection régulière, un nettoyage, une réparation et, lorsque cela est nécessaire, le remplacement complet du brûleur sans avoir a arrêter l'appareil a vent chaud. Le brûleur a structure en acier conforme a l'invention est plus fiable et simultanément il permet d'obtenir des conditions de régulation plus favorable et plus précise que le brûleur céramique. I1 est possible d'effectuer sa vérification en cours de marche grace a son accessibilité, et tout en pouvant opérer pratiquement a l'état froid. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée a titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue latérale et en coupe de la partie inférieure de l'appareil conforme a l'invention, la figure 2 est une coupe faite suivant la ligne II-II de l'appareil de la figure 1, la figure 3 est une coupe du brûleur a gaz utilisé dans l'appareil à vent chaud, la figure 4 est une vue en plan du brûleur a gaz de la figure 3. Le brûleur a gaz 2 du type axial qui est monté dans la partie inférieure de la cheminée de combustion 1 de l'appareil a vent chaud agencé conformément a la présente invention est relié par une vanne a tiroir 3 de séparation a la cheminée de combustion 1. Le brûleur a gaz 2 est rendu indépendant de l'intérieur de l'appareil a l'aide d'un garnissage renforcé 4 qui est relié au garnissage inférieur et au garnissage latéral de l'appareil a vent chaud. Le garnissage du volume séparé est disposé coaxialement a l'arche intérieure de la paroi 5 de la cheminée de combustion, ce qui ne modifie pas l'agencement des supports moulés 6 de grille, et également de la grille 7. L'air froid de soufflage est introduit par l'intermédiaire des carneaux de sortie 8. Le brûleur å gaz 2 peut être sorti et remis en place sur la voie 10 reliée a la plaque de base 9, ou bien en même temps que la vanne séparatrice à tiroir 3. I1 est possible de mettre en place et d'enlever des briques réfractaires en cours de construction en passant par l'ouverture ménagée la base de la cheminée de combustion 1. Les parties du brûleur qui sont exposées à la chaleur sont réalisées en acier réfractaire. I1 est possible d'assurer le-mélange nécessaire et d'éliminer les pulsations lors de la combustion du gaz et de l'air grâce à la structure réglable du brûleur à gaz.Ce brûleur à gaz 2 se compose, comme indiqué sur les figures 3 et 4, de deux parties principales qui sont constituées par la chambre de distribution de gaz 11 et la chambre de distribution d'air 12. La chambre de distribution de gaz 11 divise le gaz à brûler en plusieurs jets parallèles 13 qui sont entourés par de l'air 14 distribué dans la chambre 12. La longueur de la flamme se développant au-dessus du brûleur à gaz 2 dépend - pour un brûleur à gaz donné - d'une part du débit de gaz et d'air et d'autre part du degré de mélange. Le brûleur permet de commander-le mélange gaz-air et la longueur de flamme par déplacement des mélangeurs 15 qui sont placés dans le trajet des jets de gaz 13. Le brûleur est installé sur la plaque de base de l'appareil à vent chaud, de sorte que le carneau de sortie du tuyau de soufflage d'air chaud est le plus éloigné du brûleur. Puisque lrouverture d'entrée n'est pas reliée à la cheminée de combustion au travers de la paroi latérale, mais au travers de la partie de base, on n'a plus d'affaiblissement de paroi, ce qui augmente encore la stabilité de la paroi de la cheminée de combustion. L'installation du brûleur est rendue possible par la séparation d'un volume de dimensions appropriées, ce qu'on ne pouvait opérer de l'intérieur du fait de l'obligation de prévoir une zone correspondant à la section de la cheminée de combustion. Ainsi, la voie d'accès au brûleur axial devient indépendante de l'intérieur de l'appareil à vent chaud et cette accessibilité est maintenue en cours de marche. Grâce a cette installation du brûleur axial, il est possible d'augmenter le débit de gaz combustible dans l'appareil à vent chaud, et par conséquent la quantité de chaleur introduite, par suite de l'élimination de la résistance causée par les pulsations et grâce a l'écoulement plus favorable. Comme l'ont montré les mesures effectuées avec un appareil expérimental, il est possible d'augmenter le débit de gaz combustible de 60 a 80 % par rapport a des brûleurs traditionnels comportant un axe horizontal. REVENDICATIONS 1. Appareil à vent chaud avec cheminée de combustion, comportant un brûleur axial, caractérisé en ce que le brûleur à gaz (2) est placé dans la zone à garnissage latéral de l'appareil à vent chaud mais est séparé de l'intérieur de l'appareil par un garnissage et en ce qu'il est relié à la cheminée de combustion (1) à l'aide d'une vanne séparatrice à tiroir (3). 2. Appareil à vent chaud selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brûleur à gaz (2) se compose d'une chambre de distribution de gaz ( 11) et d'une chambre de distribution d'air (12) et en ce qu'il est prévu des mélangeurs réglables (15) qui sont disposés verticalement dans la chambre de distribution de gaz (11). 3. Appareil à vent chaud selon l'une des reven dictons 1 ou 2, caractérisé en ce que le brûleur a gaz (2) est fixé sur la plaque de base (9) de l'appareil. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le brûleur à gaz (2) est monté avec possibilité de déplacement sur une voie (10) s'étendant à partir de la base de la cheminée de combustion (1). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le garnissage de séparation (4) est formé le long d'une arche disposée coaxialement par rapport à la paroi (5) de la cheminée de combustion (1).