Brevet FR2728664A1 — publié le 19960628

L'invention concerne un four à brûleurs transversaux avec inversion et utilisation d'un comburant riche en oxygène. Les fours à régénérateurs sont bien connus et utilisés, notamment, dans l'industrie verrière. Les fours de ce type comportent plusieurs brûleurs transversaux disposés de part et d'autre de la sole et que l'on fait fonctionner alternativement, les brûleurs d'un des côtés étant allumés tandis que ceux de l'autre côté sont éteints. Les fumées chaudes s'échappent par les conduites d'entrée d'air des brûleurs éteints et viennent réchauffer des empilages de régénérateurs. Après inversion des brûleurs au bout d'un certain temps (par exemple de l'ordre de 20 mn), ces empilages chauds sont utilisés pour préchauffer l'air de combustion amené aux brûleurs en fonctionnement, tandis que les fumées sortantes servent à réchauffer les empilages de régénérateurs associés aux brûleurs éteints, et ainsi de suite. Dans ce type de four, les flammes sont longues et orientées et couvrent largement la charge à fondre par des effets directs et indirects au travers de la voûte. Les flammes, sont le résultat de jets de gaz ou de fioul, à vitesse relativement élevée venant en contact avec une grande masse d'air préchauffé à faible vitesse, sont relativement chaudes, transfèrent correctement la chaleur à la charge et permettent de délivrer aux banquettes disposées sous les brûleurs des flux thermiques mesurés. Les fours à régénérateurs sont donc techniquement satisfaisants, mais ont, cependant, l'inconvénient d'être très coûteux à construire, principalement du fait des régénérateurs. Il existe donc un besoin pour des fours qui soient plus simples et moins coûteux à construire que les fours à régénérateurs. L'invention vise à satisfaire ce besoin. Plus précisément l'invention concerne un four à brûleurs transversaux comprenant une sole, une voûte s'étendant au-dessus de la sole, des parois latérales reliant la voûte à la sole, des brûleurs alimentés en combustible et en comburant gazeux, prévus dans ces parois latérales et orientés transversalement à la sole, caractérisé en ce que a) ledit four est exempt de régénérateurs, b) il comporte des moyens permettant de régler à des valeurs différentes et sensiblement complémentaires la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un côté de la sole et celle des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole, et d'inverser le régime de marche des brûleurs situés de part et d'autre de la sole ; et c) il est alimenté avec un comburant contenant au moins 90% en volume d'oxygène. L'invention concerne également un procédé de réglage de la marche d'un four du type qui vient d'être défini, caractérisé en ce que la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un des côtés de la sole représente 0 à 0,3 fois, inclusivement, la largeur de la sole et la longueur des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole représente, sensiblement complémentairement, 1,0 à 0,7 fois ladite largeur, et en ce qu'on inverse le régime de marche desdits brûleurs toutes les 10-20 minutes, de préférence toutes les 10-15 minutes environ. De préférence, les longueurs des flammes des brûleurs représentent, respectivement, de 0 à 0,1 et, sensiblement complémentairement, de 1,0 à 0,9 fois la largeur de la sole. Les moyens (b) de réglage des longueurs des flammes des deux séries de brûleurs, et d'inversion de la marche desdits brûleurs peuvent consister en des électrovannes pilotées à distance et commandant l'arrivée du combustible et du comburant. L'utilisation d'un comburant très riche en oxygène permet d'obtenir des températures de flammes élevées et de transférer à la charge une puissance calorifique accrue. Selon l'invention, toutes les flammes d'un côté du four brûlent à de faibles puissances, voire sont éteintes, pendant que celles de l'autre côté sont à leurs puissances nominales ou maximales. Après une période de temps déterminée (habituellement s 20 mn) et ajustée pour obtenir un transfert thermique maximum à la charge à chauffer, les régimes de marche sont inversés d'un côté à l'autre. Le faible ou nul écoulement en face des brûleurs fonctionnant à leur puissance nominale ou maximale permet à leurs flammes de se déployer avec un minimum d'interactions. Le transfert thermique à la charge est donc maximisé du fait que la flamme a le temps de s'épuiser correctement. De plus, les gaz de combustion, principalement de CO2 et de la vapeur d'eau, vont lécher la paroi latérale opposée et la protéger d'éventuels points chauds.Il est donc possible d'augmenter la puissance thermique délivrée par les brûleurs à son niveau maximal sans risque d'endommager le matériau réfractaire de la paroi opposée. En outre, la production d'espèces polluantes (NOz) est réduite du fait de l'optimisation du transfert thermique, ce qui constitue un avantage supplémentaire de l'invention. Les brûleurs, prévus de part et d'autre de la sole, peuvent se faire face deux à deux ou être disposés en quinconce. On utilisera avec avantage des brûleurs à flamme plate et longue pour couvrir au mieux la surface de la charge à chauffer. Les formes de l'invention sont utiles pour la fusion de toute charge à surface plane, en particulier le verre mais aussi le cuivre ou l'aluminium. La description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé fera bien comprendre l'invention. Sur ce dessin, la figure unique est une vue schématique en coupe transversale d'un four selon l'invention. Ce four, désigné par la référence générale 1, comprend une sole 2, des parois latérales verticales 3 et une voûte 4. Une pluralité de brûleurs tels que 5 sont logés dans les parois latérales 3, se faisant face deux à deux. Chacun de ces brûleurs est alimenté, par une conduite 6, en gaz naturel (combustible) et, par une conduite 7, en oxygène pur (comburant) par l'intermédiaire d'électrovannes 8 et 9, respectivement. Une électrovanne 8 ou 9 est montée directement sur chaque conduite d'alimentation 6 ou 7 et est bipassée par une conduite de dérivation 10 elle-même équipée d'une électrovanne 11. Toutes les électrovannes sont pilotées par un programmateur 12.Pendant le fonctionnement du four, les électrovannes 11 sont normalement maintenues ouvertes de façon à laisser passer des débits de gaz et de 02 correspondant à une marche réduite des brûleurs (flamme d'une longueur représentant environ 10 à 15% de la largeur du four), comme dans le cas du brûleur 5 représenté sur le côté gauche du four, lorsque les électrovannes 8, 9 bipassées sont en position fermée. Par contre, lorsque les électrovannes 8, 9 sont ouvertes, comme dans le cas du brûleur représenté sur la droite du four, les brûleurs sont alimentés par des débits accrus et génèrent une flamme longue s'étendant sur environ 80-85% de la largeur du four. Au bout de, par exemple, 15 mn, les régimes de marche des brûleurs 5 opposés sont inversés, les brûleurs de gauche produisant alors une longue flamme et les brûleurs de droite étant mis en marche réduite, et ainsi de suite. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et l'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Un four à brûleurs transversaux comprenant une sole (2), une voûte (4) s'étendant au-dessus de la sole, des parois latérales (3) reliant la voûte à la sole, des brûleurs (5) alimentés en combustible et en comburant gazeux, prévus dans ces parois latérales et orientés transversalement à la sole, caractérisé en ce que a) ledit four est exempt de régénérateurs, b) il comporte des moyens (8 à 12) permettant de régler à des valeurs différentes et sensiblement complémentaires la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un côté de la sole et celle des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole, et d'inverser le régime de marche des brûleurs situés de part et d'autre de la sole ; et c) il est alimenté avec un comburant contenant au moins 90% en volume d'oxygène. 2. Un four selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (b) comprennent des électrovannes de réglage des débits gazeux. 3. Un procédé de réglage de la marche d'un four tel que défini à la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un des côtés de la sole représente 0 à 0,3 fois, inclusivement, la largeur de la sole et la longueur des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole représente, sensiblement complémentairement, 1,0 à 0,7 fois ladite largeur, et en ce qu'on inverse le régime de marche desdits brûleurs toutes les 10-20 minutes. 4. Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on inverse le régime de marche desdits brûleurs toutes les 10-15 minutes environ. 5. Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les longueurs des flammes des brûleurs représentent, respectivement, de O à 0,1 et, sensiblement complémentairement, de 1,0 à 0,9 fois la largeur de la sole.