Brevet FR2549201A1 — publié le 19850118

L.'invendion est relative à un procédé pour assurer la combustion de poussière de coke de pétrole dans une flamme de 5 brûleur à zone de recirculation (vers l'arrière) interne intense. En pétrochimie, il se produit des résidus tels que du coke de pétrole qui possèdent un pouvoir calorifique très élevé et se prêtent donc à une extraction de l'énergie thermique qu'ils contiennent En plus d'un pouvoir calorifique très élevé d'environ 32 MJ/kg, le coke de pétrole se distingue par une faible teneur en cendres, de l'ordre de 0,5 à 5 % en poids. Malgré son pouvoir calorifique élevé et sa faible teneur en cendres, le coke de pétrole est difficilement inflammable en raison de ses proportions relativement faibles en constituants volatils On doit, 15 donc prendre des mesures, en particulier au point de vue de la technique de combustion, pour assurer un bon allumage et maintenir ensuite une combustion stable. Ainsi qu'il a été prouvé par des essais, on peut faire appel, pour assurer la combustion de poussière de coke de pétrole, à des brile Jrs qui permettent de rê;iser les conditions de l'allumage ou inflammation de la poussière de coke de pétrole, puis d'une combustion stable En ce qui concerne les brûleurs à utiliser, le critere décisif est la présence d'une zone de recirculation interne de la flamme des brûleurs par l'intermédiaire de laquelle est fournie 25 l'énergie d'allumage. De manière analogue au poussier de charbon, le coke de pétrole peut être brûlé sous forme pulvérulente, deux voies pouvant être suivies en ce qui concerne la fourniture de l'énergie d'allumage. La première voie consiste en l'élaboration de l'énergie d'allumage par l'intermédiaire de la zone de recirculation interne à l'aide d'un porteur 5 d'énergie indépendante tel que du gaz naturel La seconde voie consiste en la fourniture de l'énergie d'allumage par la poussière de coke de pétrole elle-même, des conditions spéciales en matière de technique d'allumage devant d'ailleurs être établies dans la zone de recirculation qui va se former, pour allumer la poussière de coke de 10 pétrole Il faut aussi prendre des mesures particulières afin d'assurer une combustion stable et complète après l'allumage. L'invention a donc pour but de faire brûler d'une manière stable de la poussière de coke de pétrole, à l'aide de brûleurs de construction connue, dans une zone de recirculation interne associée à 15 la flamme des brûleurs. Pour atteindre ce but, il est proposé un procédé qui est caractérisé en ce que la poussière de coke de pétrole est admise au niveau de la zone de recirculation interne intense dans laquelle est élaborée l'énergie d'allumage pour la poussière de coke de pétrole à 20 brûler. Selon une première réalisation du procédé, l'énergie destinée à enflammer la poussière de coke de pétrole est développée par une flamme de gaz, si bien que tout le processus de combustion est entretenu de façon continue par le gaz porteur d'énergie 25 indépendante. Une deuxième réalisation du procédé consiste à se dispenser du porteur d'énergie indépendante et à utiliser la poussière de coke de pétrole ellemême en tant que porteur d'énergie d'allumage Dans ce cas, il convient d'ailleurs de choisir, dans la zone de recirculation 30 fournissant l'énergie d'allumage, un mode de combustion qui assure une combustion stable dans la zone primaire A cet effet, il est prévu, selon l'invention, de mener la combustion dans des conditions sous-stoechiométriques dans la zone de recirculation, c'est-à-dire de réduire le débit et la vitesse de l'air secondaire Gràce à ces mesures, le processus d'allumage peut être amorcé de façon sûre En outre, il y a lieu de veiller à rendre stable et complète la combustion de la zone secondaire de la flamme Selon l'invention, il est donc prévu en outre d'admettre dans cette zone le débit d'air de combustion qui est nécessaire pour assurer une combustion complète combuston quiest tce'ant et stable, ce débit d'air/décrit sous le nom d'air étagé dans le brevet 5 français 8003737 et le brevet belge 882 037 et pouvant être mis en oeuvre dans un brûleur conforme au brevet français 8003736 et au brevet belge 882 038. En effectuant des essais de combustion avec diverses sortes de coke de pétrole, on a constaté que, dans la zone primaire des flammes de coke, il régit avec le combustible une quantité nettement plus faible d'oxygène comburant qu'avec les flammes de poussier de charbon Il peut donc être admis dans la zone primaire une quantité plus faible d'air de combustion secondaire, ce qui provoque une augmentation des températures, jusqu'à la valeur qui est nécessaire à 15 I'allumage de la poussière de coke de pétrole Cette augmentation des températures est favorisée par la diminution de la vitesse de sortie de l'air secondaire Grâce à ces mesures, il s'établit, au niveau de la zone de recirculation interne, une combustion sous-stoechiométrique avec un rapport d'air de 0,6 par rapport à la stoechiométrie, qui 20 assure un allumage stable de la poussière de coke de pétrole. Selon la valeur des températures des gaz brûlés qui refluent autour de la flamme, au niveau de la base de celle-ci, par recirculation extérieure, I'invention permet, en cas de températures trop basses, d'empêcher l'introduction et le mélange des gaz brûlés trop froids qui diminueraient l'énergie d'allumage disponible, à la base de la flamme, par prolongation du diffuseur du brûleur, selon la direction axiale de la flamme du brûleur. A l'aide des figures appartenant au dessin annexé, l'invention va être décrite plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple de 30 réalisation. La figure 1 est une vue de principe d'un brûleur dont la flamme présente une zone de recirculation interne. La figure 2 représente en coupe un brûleur à admission d'air et admission de combustible qui peut être utilisé dans le procédé 35 conforme à l'invention. Avec le brûleur qui est constitué d'un tube d'arrivée d'air intérieur 2, d'un élément d'arrivée de combustible en suspension dans de l'air (air porteur) 1 et d'un élément d'arrivée d'air extérieur 3 (voir la figure 1), il se crée une zone de combustion partielle (zone primaire) 6 dont le rapport d'air est d'environ 0,6 par rapport à la stoechiométrie. Grâce à des mesures particulières (mise en rotation de l'air extérieur, évasement conique de l'orifice de sortie du brûleur, air central clos), le brûleur est agencé de façon qu'il se crée, à l'intérieur de la flamme, une zone de recirculation intense 5, à partir 10 d'une région o la combustion a déjà progressé Le mélange de et combustible/d'air est ainsi rapidement chauffé et enflammé. L'air nécessaire à l'achèvement de la combustion est insufflé par quelques buses périphériques sous forme d'air résiduel (air de fo telle étagé) 4/qu' ir'aalimente en oxygène la flamme secondaire ou la zone de post-combustion 7 qu'après formation de la flamme primaire Les buses d'air étagé sont disposées à cet effet selon une couronne qui correspond au double du diamètre du tube d'air extérieur Il est ainsi assuré que l'air étagé 4 n'atteint la flamme proprement dite en aval du débouché du brûleur qu'après un trajet compris entre une et deux 20 fois environ le diamètre du tube d'air extérieur. A la figure 2, on a représenté la circulation du combustible et de l'air comburant en liaison avec un brûleur dans lequel l'énergie d'allumage destinée à la poussière de coke de pétrole à allumer est fournie à partir d'une flamme d'entretien ou veilleuse, alimentée en énergie indépendante, à zone de recirculation interne 5 C'est la lance à gaz 9, montée dans le tube d'air intérieur 2, qui sert à créer la flamme de veilleuse La combustion de la poussière de coke de pétrole est amorcée par le démarrage de la veilleuse à gaz, avec admission de la totalité de l'air secondaire 3 et de l'air étagé 4 La poussière de coke de pétrole est ensuite admise à la combustion avec l'air primaire, l'ensemble était désigné par air porteur 1. Le brûleur conforme au mode de réalisation de la figure 2 peut aussi être utilisé pour la combustion sans porteur d'énergie indépendante Dans ce cas toutefois, on n'utilise la lance à gaz 9 que 35 pour l'amorçage initial de la combustion de la poussière de coke de pétrole La réduction du débit et la vitesse de l'air secondaire 3 2549201 aboutit à l'allumage stable et à la combustion complète de la poussière de coke de pétrole qui ont été décrits ci-dessus. La recirculation de gaz brûlés 8 relativement froids vers la zone primaire 5 de la flamme provoque un abaissement des températures dans la zone primaire De son côté, l'abaissement des températures influe sur I'inflammabilité du coke de pétrole, de sorte qu'il y a lieu de prendre des mesures qui s'y opposent Selon l'invention, une solution consiste par exemple à augmenter la profondeur du diffuseur du brûleur de sorte que la zone primaire 10 fournissant l'énergie d'allumage est presque complètement noyée dans le diffuseur du brûleur, ce qui supprime les influences négatives du reflux des gaz brûlés froids. Selon le mode de traitement de l'huile brute, le coke de pétrole peut contenir des impuretés gênantes, telles que du vanadium, 15 qui provoquent la formation de composés corrosifs lors de la combustion dans des générateurs de vapeur et qui, en quittant le générateur de vapeur avec les gaz brûlés, polluent l'environnement de façon notable Par utilisation du brûleur conforme au mode de réalisation décrit, ces phénomènes indésirables peuvent être éliminés 20 dans une large mesure par admission, dans la zone de combustion, d'additifs favorisant la mise en combinaison du vanadium, par l'intermédiaire de l'air étagé 4. REVENDICATIONS 1 Procédé pour assurer la combustion de poussière de coke de pétrole dans une flamme de brûleur à zone de recirculation interne intense, caractérisé en ce que la poussière de coke de pétrole est admise au niveau de la zone de recirculation intense dans laquelle est élaborée l'énergie d'allumage pour la poussière de coke de pétrole à brûler. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élaboration de l'énergie d'allumage, au niveau de la zone de recirculation interne intense, s'effectue à l'aide d'une flamme de gaz ou d'une combustion sousstoechiométrique de poussière de coke de pétrole. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas o l'élaboration de l'énergie l'allumage dans une zone de recirculation intense s'effectue par combustion sous-stoechiométrique de poussière de coke de pétrole, on réduit le débit et la vitesse de l'air secondaire. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone de recirculation interne est élargie par augmentation de la profondeur du diffuseur du brûleur selon la direction axiale de la flamme du brûleur.