Brevet FR2524625A1 — publié le 19831007

L'invention concerne des perfectionnements à la construotion de fours à brfileurs transversaux à récupérateur. On conna t bien, en verrerie, les fours à brdleurs transversaux à récupérateur Dans ce type de fours, les brd- leurs sont disposés face à face sur les c 8 tés du four et fonctionnent en même temps et de façon continue Ces brdleurs sont constitués par des coquilles métalliques fixées sur des ouvreaux réfractaires eux-mêmes logés dans le piedroit du four Les flammes sont des flammes de diffusion du type axial, le combustible arrivant par un injecteur au milieu de la veine d'air L'air de combustion qui a été préchauffé par unrécupérateur arrive dans chaque coquille et se distribue autour de cet injecteur ou "perche" par lequel arrive le com- bustible (gaz ou fuel) La forme de l'ouverture intérieure des ouvreaux réfractaires est habituellement tronconique pour permettre un bon accrochage de la flamme Le récupérateur lui-même, constitué de conduits habituellement métalliques oh circule l'air à réchauffer, est placé en bout de conduit d'évacuation des fumées à une extrémité du four. Les fours à brtdleurs transversaux à récupérateur, bien que consommant davantage d'énergie que les fours à régé- nérateurs, sont utilisés pour la fabrication de verres spé- ciaux dont les vapeurs sont t% p corrosives pour qu'on puisse utiliser des fours à régénéra eurs Les régénérateurs sont, en effet, constitués de matériaux réfractaires qui résistent mal à cette action corrosive les fours à récupéra eur actuellement connus pré- sentent divers inconvénients t faible couverture de flamme, surtout en racine Or l'échan- ge thermiqce et donc le rendement de combustion et, par là, la consommation du four, dépendent du pourcentage de cou- verture de flamme; vitesses d'air élevées: ( 40 à 100 m/sec le plus souvent). Ces vitesses d'air imputables à la section forcément fai- ble des ouvreaux, induisent des courants de recirculation importants qui, eux-m Omes, nuisent à la bonne tenue des ré- fractaires de superstructure (érosion mécanique, envols); surface de piedroit calorifugeable relativement faible en raison de la place importante prise par les coquilles métal- liques. La présente invention a pour objet des perfectionne- ments à la construction de fours à braleurs transversaux à recupérateur, visant à remédier ou à minimiser ces inconvé- nients Plus particulièrement, l'invention concerne un four à braleurs transversaux à récupérateur, caractérisé en ce qu'il comporte des ouvreaux de brfleurs dont l'ouverture inté- rieure de forme générale rectangulaire allongée présente une première portion de section transversale constante s'étendant à partir de la face postérieure de l'ouvreau, et une deuxième portion allant en s'évasant vers le haut et vers le bas jus- qu'à la face antérieure de l'ouvreau, cette deuxième portion présentant un angle d'évasement au plus égal à 150, et la longueur totale cumulée de ces ouvertures représentant au moins 0,65 fois, de préférence 0,70 fois, la distance entre les ou- vreaux extrêmes. Selon un mode de réalisation particulier, chaque ou- vreau est formé de deux demi-pièces identiques en matière ré- fractaire, l'une constituant la lèvre inférieure et l'autre la lèvre supérieure et séparées par un joint horizontal. De préférence, l'ouverture présente une section transversale rectangulaire allongée telle que le rapport longueur:hauteur de cette ouverture soit égal à au moins 2,5, de préférence au moins 3. L'angle d'évasement ne doit pas dépasser 150, car au-delà il n'y a plus de possibilité d'accrochage de la flam- me aux parois de l'ouverture intérieure De préférence, l'an- gle d'évasement est d'environ 100. Généralement, la première partie de l'ouverture s'étend sur une distance n'excédant pas 0,2 fois, de préféren- ce 0,1 fois, la profondeur totale de l'ouvreau. Comme matériaux réfractaires convenant à la réalisa- tion des ouvreaux de l'invention, on peut citer des réfractai- res fondus et coulés à base d'alumine ou d'alumine zircone et silice, ou d'alumine zircone silice et oxyde de chrome Des matériaux de ce genre sont commercialisés par la Demanderesse sous les désignations E R 1681 (produit à base de Ah 03- Zr O 2-Si O 2), E R 5312 (produit à base d'alumine) ou E R 2161 (produit à base de A 1203-Zr O 2-Si O 2-0 r 203). Le four de l'invention présente plusieurs avantages vis-à-vis d'un four classique: accroissement de la couverture de flamme, surtout en racine, du fait que la longueur totale cumulée des ouvertures rec- tangulaires des ouvreaux représente au moins 0,65 fois la distance entre les ouvreaux extrêmes; diminution de la vitesse d'air à l'entrée du laboratoire. Les blocs brûleurs de l'invention permettent d'avoir des vitesses d'air de l'ordre de 20 m/sec au maximum, au lieu des 50 à 100 m/sec rencontrés avec les brutleurs classi- ques Ces vitesses plus faibles se traduisent par moins de volage et une meilleure tenue de la superstructure; meilleur calorifugeage possible en raison d'une surface calorifugeable accrue des piedroits, les ouvreaux de l'in- vention ayant une hauteur plus faible que les ouvreaux classiques. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les parti- cularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de ladite invention. Les figures la et lb sont des vues en élévation et en coupe transversale d'un ouvreau classique. Les figures 2 a et 2 b sont des vues en élévation et en coupe transversale d'un ouvreau selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement et partiel- lement, en perspective avec arrachement partiel, la super- structure d'un des piedroits d'un four à récupérateur selon l'invention, équipé d'ouvreaux tels que l'ouvrea des figu- res 2. Sur les figures la et lb est illustré un ouvreau classique typique Cet ouvresa 1 présente des faces antérieu- re et postérieure carrées et une ouverture intérieure compre- nant, de l'arrière vers l'avant, une première portion cylin- drique 2 et une deuxième portion tronconique 3 L'ouvreau est généralement constitué d'un bloc réfractaire monolithi- que moulé L'ouvreau a typiquement une longueur et une hau- teur de 430 mm et une profondeur de 300 mm Le diamètre de la première portion de l'ouverture est typiquement de 95 mm tandis que le diamètre maximal de la deuxième portion est de 175 mm. Sur les figures 2 a et 2 b est représenté un ouvreau selon l'invention Cet ouvreau 11 est formé de deux demi- pièces moulées 12 en matière réfractaire, de forme identique, disposées face à face avec un joint horizontal 13 L'ouvreau résultant a la forme d'un parallêlépipède rectangle et est pourvu d'une ouverture de forme grnérale rectangulaire allon- gée, constituée, de l'arrière vers l'avant, par une première portion 14 de section transversale constante et par une deu- xième portion 15 allant en s'évasant vers le haut et le bas selon un angle d'évasement a de 10 Les angles de l'ouvertu- re sont de préférence arrondis, comme représente Typique- ment, les dimensions de cet ouvreau sont les suivantes S lon- gueur totale L: 600 mm, hauteur H: 300 mm, profondeur P: 250 mm Longueur 1 de l'ouverture: 450 mm (soit 0,75 fois la longueur totale de l'ouvreau), hauteur h 1 de la pre- mière portion: 60 mm, et hauteur h 2 de la deuxième portion au niveau de la face antérieure: 140 mm environ, ce qui cor- respond à un rapport longueur/hauteur de 3,2 environ La pre- mière portion s'étend sur une profondeur p de 20 mm et sa présence est nécessaire pour le raccordement du caisson mé- tallique (non représenté) d'arrivée des fluides. Si l'on voulait accro tre la hauteur de l'ouvertu- re rectangulaire, ceci pourrait 4 tre très facilement obtenu en intercalant une pièce d'espacement ou potelet entre les deux demi-pièces 12. La figure 3 montre schématiquement et partiellement la superstructure d'un des piedroits d'un four à récupéra- teurs selon l'invention, construite à l'aide d'ouvreauz sem- blables à celui des figures 2 a et 2 b. Cette superstructure comprend à sa base une rangée de blocs à nez 21 sur laquelle reposent, de façon con- tiguë, les ouvreaux perfectionnés 11 de l'invention, puis par exemple, deux rangées de blocs réfractaires 22 (on peut, selon les besoins, prévoir une ou plusieurs rangées de blocs 22) Au-dessus de la dernière rangée de ces blocs, on trouve le sommier 23 supportant la vofte du four (non représentée), ce sommier 23 étant lui-même porté, de façon habituelle, par un armaturage métallique (non représenté) A la droite de la figure, on a omis la demi-pièce supérieure 12 de l'ouvreau et les blocs réfractaires la surmontant afin de montrer le bra- leur proprement dit Ce braleur est formé d'injecteurs de combustible 24 débouchant dans l'ouverture de chaque ouvreau et d'une arrivée 25 d'air de combustion, semblables à ceux des fours à récupérateur classiques Les injecteurs 24 ont été représentés de façon schématique pour des raisons de sim- plicité de représentation. Un four typique selon l'invention, dont la distance entre les brfleurs extrêmes est égale à 7,20 m, comprend 12 ouvreaux (seul 5 d'entre eux sont illustrés sur la figure 3) et présente une longueur linéaire de brdleurs de 12 x 0,45 ,40 mètres Ceci correspond à un pourcentage de couverture de flamme en racine de = 75 %. 7,2 Au contraire, un four classique ayant une distance entre br Lleurs extrêmes similaire au précédent comprenant 12 ouvreaux classiques présente une longueur de couverture de flamme en racine de 12 x 0,17 = 2, 10 mètres Il est à noter que dans les fours classiques les ouvreaux successifs ne sont pas contigus mais séparés par des blocs réfractaires intermé- diaires Ceci correspond à un pourcentage de couverture de flamme en racine de 29 %, soit presque trois fois moins que dans le cas du four de l'invention. Egalement, le four de l'invention présente une plus grande surface de piedroit à calorifuger Les ouvreaux de l'invention font 300 ma de hauteur contre 430 mm pour les ou- vyeaux classiques Comme il n'est pas possible, dans l'un et l'autre fours, de calorifuger entre les brdleurs, le gain net est égal à la différence entre les hauteurs, soit ( 430-300), multipliée par la distance entre les braleurs extrgmeso Ce gain de surface calorifugeable est estimé à environ 25 % de la surface totale de piedroit, ce qui est loin d'être négli- geable Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notam- ment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Four à br Lleurs transversaux à récupérateur, caractérisé en ce qu'il comporte des ouvreaux ( 11) de brd- leurs dont l'ouverture intérieure, de forme générale rectan- gulaire allongée, présente une première portion ( 14) de sec- tion transversale constante s'étendant à partir de la face postérieure de l'ouvreau, et une deuxième portion ( 15) allant en s'évasant vers le haut et vers le bas Jusqu'à la face antérieure de l'ouvreau, cette deuxième portion présen- tant un angle d'évasement (a) au plus égal à 15 , et la lon- gueur totale cumulée de ces ouvertures représentant au moins 0,65 fois la distance entre les ouvreaux extrêmes. 2 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ouvreau est formé de deux demi-pièces ( 12) identiques en matière réfractaire, l'une constituant la lè- vre inférieure et l'autre la lèvre supérieure et séparées par un Joint horizontal. 3 Four selon la revendication 1 ou 2, caractéri- sé en ce que l'ouverture présente une section transversale rectangulaire allongée telle que le rapport longueur:hauteur de cette ouverture soit égal à au moins 2,5. 4 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur totale oumulée des ouvertures représente au moins 0,7 fois la distance entre les ouvreaux extremes. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lapremière portion de l'ouver- ture s'étend sur une distance n'excédant pas 0,2 fois la profondeur totale de louvreau. 6 Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première portion s'étend sur une distance n'excédant pas 0,1 fois la profondeur totale de l'ouvreau. 1 4