Brevet FR2713312A1 — publié le 19950609

La présente invention concerne des brûleurs à oxygène et gaz combustible destinés à être insérés dans une paroi de four, tel qu'un four de verrerie et plus particulièrement les brûleurs à basse impulsion c'est-à-dire ceux fonctionnant avec une vitesse de sortie de gaz relativement petite. Le resserrement des normes d'émission des polluants, notamment dans l'industrie verrière, a encouragé les industriels à utiliser des brûleurs adaptés pour la combustion à l'oxygène (haute teneur en 02 entre 85 et 1000). La demanderesse s'est posé le problème d'améliorer les performances de tels brûleurs et notamment de diminuer l'émission d'oxydes d'azote lors de l'utilisation d'oxygène à basse pureté, tel qu'on peut l'obtenir par exemple dans une séparation de l'air par adsorption du type dit VSA et (ou) d'un gaz naturel contenant de l'azote, type Grôningue par exemple. La demanderesse a trouvé que cette diminution peut être obtenue d'une manière très sensible par une répartition dissymétrique du débit total de gaz combustible dans le flux d'oxygène véhiculé par le même brûleur. Autrement dit, si l'on considère que dans le fonctionnement normal du brûleur, le rapport des débits totaux d'oxygène et de gaz combustible est stoechiométrique ou sensiblement tel, la particularité principale d'un brûleur réalisé conformément à l'invention est une répartition des débits de gaz dans une même section transversale du brûleur en amont de la flamme, telle que dans au moins une partie de cette section le rapport du débit d'oxygène au débit de gaz soit nettement au-dessous de la valeur stoechiométrique. On a constaté ce fait surprenant, que cette dissymétrie dans la répartition des débits, en amont de la naissance de la flamme, fournit et conserve une zone dans laquelle la teneur en oxydes d'azote est réduite par rapport au cas o la répartition des débits serait uniforme ou sensiblement telle dans toute la section. On peut noter aussi que la configuration dissymétrique produisant une zone à sous stoechiométrie dans la flamme, convient aussi lorsque l'on cherche à obtenir localement une atmosphère réductrice par exemple, au dessus d'un bain de verre. Le dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, permettra de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente schématiquement une vue de face de l'embout d'un brûleur connu à répartition symétrique des débits de gaz combustible, la figure 2 est une vue semblable d'un premier mode de réalisation conforme à l'invention, les figures 3 et 4 sont des diagrammes comparatifs représentant la variation des teneurs en oxydes d'azote dans les gaz de combustion, correspondant respectivement aux cas des figures 1 et 2, les figures 5 et 6 représentent deux autres modes de réalisation de brûleurs perfectionnés selon l'invention. Le brûleur peut être constitué de la façon qui a été décrite dans la demande de brevet déposée par la demanderesse le 1 octobre 1993 sous le No. 93 11739. Il peut comporter par conséquent trois éléments distincts soit: - un bloc ouvreau en matériau réfractaire; - un corps métallique attaché de manière démontable sur l'ouvreau, sur le côté duquel arrive la canalisation d'oxydant; - une canne d'injection de combustible, fixée de manière démontable et étanche sur le corps; le combustible arrive par conséquent par l'arrière du brûleur. La figure 1 illustre le cas o la canne d'injection comporte un ou plusieurs tubes 3 répartis dans le flux d'oxygène, ou plus précisément d'oxydant à teneur en 02 supérieure à 90 %, qui circule dans l'enveloppe 2. Un tel brûleur connu donne en fonctionnement le diagramme de la figure 3 o l'on a porté en abscisses la teneur en azote dans la flamme et en ordonnées la teneur des gaz de combustion en oxydes d'azote (NOx). Sur la figure 2, illustrant un premier mode de réalisation de l'invention, on voit que les tubes 3 véhiculant le gaz combustible (réducteur), au lieu d'être régulièrement répartis dans l'enveloppe 2 o circule l'oxydant, sont concentrés dans une partie de la section. On comprend par conséquent que dans un tel cas, le rapport oxydant/réducteur sera nettement au-dessous du rapport stoechiométrique, à la sortie des tubes 3 en amont de la naissance de la flamme. On a constaté que l'on obtient le résultat illustré par le diagramme de la figure 4, soit une réduction importante des oxydes d'azote dans les gaz de combustion, toutes choses égales par ailleurs. D'autres configurations dissymétriques peuvent être imaginées. Par exemple on peut, comme le montre la figure 5, donner des sections différentes aux tubes 3 et 3a véhiculant le gaz combustible. On peut aussi avec un seul tube de combustible le désaxer fortement dans l'enceinte 2 véhiculant l'oxydant, comme on le voit sur la figure 6. D'autres réalisations pourraient être imaginées par l'homme de métier sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Un brûleur oxycombustible, en particulier un brûleur à basse impulsion, comportant au moins un organe creux véhiculant l'oxydant et au moins un second organe creux pour injecter le.combustible dans le flux d'oxydant, caractérisé en ce que le second organe creux (3) est disposé dissymétriquement par rapport au premier (2), de manière que la zone de mélange en amont de la flamme comporte une partie o le rapport de l'oxydant au combustible soit inférieur à la valeur stoechiométrique. 2. Un brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second organe creux comporte plusieurs éléments (3) dissymétriquement disposés à l'intérieur du premier organe (figures 2 et 6). 3. Un brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second organe comporte plusieurs éléments tubulaires (3,3a) dont les sections sont différentes (figure ).