Brevet FR2547900A1 — publié le 19841228

le "Brûleur à gaz" la présente invention concerne un brûleur à gaz qui peut, 8 tre utilisé, en industrie chimique, par exem5 ple pour la séparation de gaz naturel avec de l'oxygène et de la vapeur d'eau. On connaît un br O leur a gaz qui comprend une enveloppe refroidie % l'eau contenant une grille de répartition qui sert en m 8 me temps de paroi de fond refroidi à 10 l'eau pour l'enveloppe, ainsi que, l'une à la suite de l'autre dans l'enveloppe, des sections pour l'amenée de gaz et d'oxygène, avec des grilles tubulaires dans lesquelles sont fixés des tuyaux Les tuyaux pour l'amenée de l'oxygène sont montés à l'intérieur des tuyaux d'amenée de 15 gaz, et ces derniers sont fixés, par leurs extrémités de sortie, dans la grille de répartition (certificat d'origine Ud SSR n 330 306, Xl G 23 D 15/04 1972). Ce brûleur connu présente les inconvénients importants suivants grande résistance hydraulique du brdleur contre le passage du gaz et de l'oxygène, qui est liée à l'emploi, pour leur amenée, de sections, disposées l'une à la suite dans l'enveloppe, et qui conduisent à une grande longueur des canaux à gaz et à oxygène, faible fiabilité de fonctionnement du braleur, parce que la grille de répartition (fond de l'enveloppe) se trouve au voisinage indirect de la base de la 2. flamme de gaz-oxygène de sorte que cette pièce est détruite par br Llage Les tuyaux pour l'amenée de l'oxygène sont montés dans les tuyaux d'amenée de gaz, et viennent# à la sortie, directement en contact avec les courants de gaz et d'oxygène, ce qui conduit (notamment en cas d'abaissement et de changement de la charge, ou de cessation de la pression) à une inflammation rapide et une destruction par brdlage des petits tuyaux d'amenée d'oxygbne et ainsi à une mise hors service obligatoire du brdleur. La présente invention concerne un brûleur du type constitué par une enveloppe refroidie à l'eau avec des raccords d'introduction et une grille de répartition, pourvue d'un système d'orifices de sortie, et qui sert en même temps de paroi de fond refroidie à l'eau de l'envelop15 pe, et comportant en outre, un tuyau central avec une conduite collectrice, pourvu, sur son c 8 té frontal, d'une grille, dans laquelle sont fixés de petits tuyaux, et qui comprend une série d'orifices de sortie Un tel braleur est connu d'après le brevet DDR N O 146 765. Le gaz s'écoule, dans un tel brûleur, par un tuyau central, dans la conduite collectrice et dans les petits tuyaux qui constituent la grille de répartition le gaz contenant de l'oxygène parvient 9 à travers les raccords, dans l'enveloppe du brileur, et à travers la fente annu25 laire entre l'enveloppe et le tuyau central, dans la grille de Répartition Ensuite, il passe à travers la fente annulaire entre les petits tuyaux et les bords des orifices de la grille de répartition pour parvenir en contact avec le gaz. L'inconvénient de ce br leur connu réside dans sa faible fiabilité de fonctionnement parce que les petits tuyaux pour l'amenée du gaz sont installés dans les orifices de la grille de répartition de l'enveloppe à travers lesquels passe l'oxygène En conséquence, les courants 35 respectifs de gaz et d'oxygène viennent, à la sortie, direc- 3, tement en contact réciproque, ce qui, (notamment en cas d'abaissement et de modification de la charge ou de cessation de la pression) conduit à une inflammation prématurée et une destruction par brûlage des petits tuyaux d'amenée de gaz et à une défaillance du braleur. En outre, la grille de répartition (paroi de fond de l'enveloppe) se trouve rapprochée au voisinage de la base de la flamme de gaz et d'oxygène et, en conséquence, souvent exposée à un brdlage du métal. La présente invention a pour but de réaliser un brûleur ayant une fiabilité de fonctionnement élevée, satisfaisante dans un large domaine de charge de gaz, dtoxygène et de vapeur d'eau. Dans ce but, l'invention a pour objet un brû15 leur à gaz comprenant une enveloppe refroidie par l'eau avec un raccord pour l'amenée de gaz et une grille de répartition, un tuyau central pour l'amenée d'oxygène, avec une chambre collectrice qui est pourvue d'une grille avec, fixés sur son c 8 té frontal, des tuyaux sortant de la grille 20 de répartition, brûleur caractérisé en ce que, pour accroitre la fiabilité de fonctionnement en évitant un brûlage destructeur des tuyaux et un brûlage de la grille de répartition, il est prévu, dans la chambre annulaire entre les parois de l'enveloppe et le tuyau central, une chemise 25 tubulaire cylindrique pour l'amenée de la vapeur d'eaup avec une chambre collectrice, qui est pourvue d'une grille avec des tuyaux fixes sur son e 8 té frontal, la chambre collectrice du tuyau central étant disposée à l'intérieur de la chambre collectrice de la chemise cylindrique, les tu30 yaux de la chambre collectrice du tuyau central étant introduits dans les tuyaux de la chambre collectrice de la chemise, et la grille de répartition de l'enveloppe étant disposée à l'intérieur de l'enveloppe du brûleur, La grille de répartition peut avoir la forme 35 d'uzn disque pourvu d'une série d'orifices, ou bien la forme 4, d'ul anneau avec um profilé semicirculaire sur sa surface intérieure la description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés dans lesquxels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du brâleur à gaz, les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale de deux variantes de réalisation de la grille 10 de répartition. le brûleur à gaz comprend une enveloppe refroidie à l'eau 1 avec un raccord 2 pour l'amenée de gaz, une grille de répartition 3 et une double enveloppe 4 pour le refroidissement, laquelle est pourvue des raccords 15 5 et 6 pour l'amenée et l'évacuation de l'eau, d'un tuyau central 7 pour l'amenée de l'o Vygène, d'une chambre collectrice 8, laquelle est pourvue d'une grille tubulaire 9 dans laquelle sont fixés des tuyaux 10 é Une chemise tubulaire 11 est pourvue d'un raccord 12 pour l'amenée de la va20 peur d'eau et d'une chambre collectrice 13 avec une grille 14 dans laquelle sont fixés des tuyaux 15 o la chambre collectrice 8 du tuyau central 7 est disposée à l'intérieur de la chambre collectrice 13 du raccord tubulaire, les tuyaux 10 de la chambre collectrice 25 du tuyau central sont disposés coaxialement à l'intérieur des tuyaux 15 de la chambre collectrice 13 en formant une fente annulaire Des tuyaux 10 et 15 sortent de la grille de répartition 13 de l'enveloppeo Cette grille est disposée à une certaine distance de la surface de sortie frontale de l'enveloppe et à l'intérieur de cette dernière Une telle disposition de la grille de répartition 3 permet de considérer l'extrémité de sortie de l'enveloppe comme une buse de sortie du brdleur sous forme d'une pièce unitaire. La figure 2 représente une vue en coupe du 35 brdleur dans le cas o la grille de répartition est réalisée 5. sous la forme d'une plaque ou disque pourvu d'une série d'orifices à travers lesquels sortent les tuyaux 15 en laissant une fente de passage autour d'eux. la figure 3 représente une vue en coupe du braleur dans le cas oh la grille de répartition a la forme d'un anneau pourvu d'une série de logements creux à profil semi-circulaire répartis sur la surface intérieure de l'anneau Ces logements entourent à l'extérieur la rangée des tuyaux 15 en formant une fente entre eux et les tuyaux. Le brûleur conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante s A travers le tuyau central 7, on introduit l'oxygène qui est réparti au moyen des tuyaux 10 pour parvenir dans la chambre de réaction A travers le raccord 12, 15 on introduit dans l'espace annulaire formé entre le tuyau central 7 et la chemise tubulaire 11 de la vapeur d'eau qui s'écoule dans la fente entre les tuyaux 10 et 15 pour parvenir dans la chambre de réaction A travers le raccord 2, on introduit, dans l'espace compris entre l'enveloppe 1 20 et la chemise tubulaire 11, le gaz naturel qui parvient sur la grille de répartition 3 v et qui s'écoule à travers la fente annulaire entre les tuyaux 15 et les bords des orifices de la grille (conformément au dispositif des figures 1 et 2) Dans le cas d'emploi d'une grille de répartition 25 3, en forme d'anneau avec un système de logements creux autour de la rangée de tuyaux 15, le gaz s&écoule vers le centre (dispositif suivant les figures 1 et 3). La grille de répartition en forme de disque avec une série d'orifices conforme à la figure 2, est uti30 lisée dans le cas d'un grand nombre de rangées de tuyaux concentriques Dans le cas d'un petit nombre de tuyaux concentriques et une disposition compacte en paquet des tuyaux, on utilise de préférence une grille en forme d'anneau avec une série de logements creux semi-circulaires sur sa surfa35 ce intérieure, conformément à la figure 3 Dans les deux 6. cas, le gaz à sa sortie de l'enveloppe 1 sort sous la forme d'un courant concentré dans lequel se trouvent placés les tuyaux pour l'amenée respective de la vapeur et de l'oxygène A la sortie du br Oleur, l'oxygène et le gaz sont sé5 parés l'un de l'autre par des couches intermédiaires de vapeur, qui ne permettent pas l'apparition d'un allumage prématuré L'eau destinée au refroidissement est intrôduite, à travers le raccord 5, dans la fente entre l'enveloppe et la paroi intérieure de la chemise L'eau contourne la 10 paroi intérieure, passe à travers la fente entre la paroi intérieure et la paroi extérieure vers le raccord 6 par lequel elle quitte le brûleur. Le braleur à gaz conforme à l'invention présente les avantages suivants: 1 o Du fait que dans l'espace annulaire entre les parois de l'enveloppe et le tuyau central est prévue une chemise tubulaire cylindrique pour l'amenée de la vapeur avec une chambre collectrice qui est pourvue dtune grille tubulaire avec des tuyaux fixés sur le c 8 t 6 frontal 20 et que cette chambre collectrice du tuyau central se trouve à l'intérieur de la chambre collectrice de la chemise tubulaire, le gaz et l'oxygène ne parviennent pas en contact réciproque à leur sortie du braleur, mais ils sont séparés par une couche intermédiaire de vapeur d'eau, et leur me25 lange se produit seulement à une certaine distance de la surface de sortie frontale de l'enveloppe du brtleur, de telle sorte qu'un brflage destructeur du tuyau d'amenée est exclu. 2. Du fait que la grille de répartition est 30 disposée à l'intérieur de l'enveloppe, elle est éloignée de la base de la flamme et elle est en outre, protégée efficacement par une couche de gaz naturel absorbante de la chaleur, qui se déplace depuis la grille de répartition vers le fond de l'enveloppe du brtleur, de telle sorte que 35 la grille n'est pas surchauffée et échappe au risque de brûlage destructeuro De brûleur à gaz possède une fiabilité de fonctionnement élevée pour n'importe quelles charges de gaz et deoxygene, lors de modifications éventuelles des propor5 tions de gaz et d'oxygène ou modifications des températures ou des vitesses d'écoulement o,etce Même dans le cas d'une amenée relativement faible de vapeur d'eau entre les courants de gaz et d'oxygène, on est assuré d'un espacement certain entre le c 8 té frontal de l'enveloppe du brûleur et 10 la base de la flamme Dans un essai de conditions de fonctionnement dans lesquelles on observait une défaillance de l'objectif de base de l'invention, on n'a cependant pas constaté, ni de surchauffe, ni de br Olage des éléments du brûleur, pendant toute la durée de l'essai, REVE N D I O AT I O N S 1. Brfleur à gaz comprenant une enveloppe refroidie par l'eau ( 1) avec un raccord ( 2) pour l'amenée de gaz et une grille de répartition ( 3), un tuyau central 5 ( 7) pour l'amenée d'oxyg&ne, avec une chambre collectrice ( 8) qui est pourvue d'une grille avec, fixés sur son c 8 té frontal, des tuyaux ( 10) sortant de la grille de répartition, brûleur caractérisé en ce que, pour accroître la fiabilité de fonctionnement en évitant un brûlage destruc10 teur des tuyaux et un brûlage de la grille de répartition, il est prévu, dans la chambre annulaire entre les parois de l'enveloppe et le tuyau central ( 7), une chemise tubulaire ( 11) cylindrique pour l'amenée de la vapeur d'eau, avec une chambre collectrice ( 8) qui est pourvue d'une grille avec des tuyaux fixées sur son c 8 té frontal, la chambre collectrice ( 8) du tuyau central ( 7) étant disposée à l'intérieur de la chambre collectrice de la chemise cylindrique, les tuyaux ( 10) de la chambre collectrice du tuyau central ( 7) étant introduits dans les tuyaux de la chambre 20 collectrice de la chemise, et la grille de répartition de l'enveloppe étant disposée à l'intérieur de l'enveloppe du brdleur. 2. Brleur à gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grille de répartition a la forme 25 d'un disque pourvu d'un système d'orifices. 3. Brûleur à gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grille de répartition est constituée sous la forme d'un anneau qaui est pourvu, le long de sa surface intérieure, d'une série de logements creux, de pro30 fil semicirculaire, pour recevoir les tuyaux.