Brevet FR2926872A1 — publié le 20090731

L'invention concerne un brûleur. Un brûleur peut être utilisé dans diverses applications, notamment dans un four de cuisson de produits en céramique ou encore dans une installation de production d'air chaud pour un séchoir. Un four de cuisson de produits en céramique, par exemple un four tunnel, présente une zone de feu équipée d'une pluralité de brûleurs, soit au niveau des parois latérales du four, soit au niveau de la paroi de voûte. Un brûleur classique, connu sous la dénomination � brûleur jet �, est décrit dans le document FR 2 608 257. Celui-ci comporte un canon d'injection d'un gaz comburant, par exemple de l'air, débouchant dans une chambre de combustion, une canne d'injection de gaz combustible étant disposée à l'intérieur du canon et présentant une tête d'injection tournée du côté de la chambre de combustion. Ce type de brûleur n'est conçu que pour fonctionner avec un type de combustible, générallement sous forme de gaz. Or, pour des raisons de coûts, il peut être important de pouvoir utiliser d'autres types de combustible, en particulier réalisés à partir de déchets industriels ou issus de l'agriculture, ce dernier type de déchets étant appelé plus générallement � biomasse �. On citera par exemple les produits dérivés du maïs tels que la rafle, la tige ou la feuille, les produits dérivés du bois, tels que la sciure, les palettes usagées ou les caisses, le carton, le papier ou encore les plastiques dits � propres �, tels que le polyéthylène ou le polystyrène. De tels déchets peuvent être facilement broyés de manière à former des copeaux ou des poudres. L'invention vise à fournir un brûleur du type précité, apte à fonctionner aussi bien avec un gaz combustible classique qu'avec un autre combustible, par exemple sous forme pulvérulente. A cet effet, l'invention concerne un brûleur du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte une conduite d'amenée d'un combustible additionnel, par exemple sous forme pulvérulente, débouchant en amont du canon dans le sens de circulation du gaz comburant, le canon comportant, au niveau de son extrémité amont, des moyens d'accélération du gaz comburant agencés pour aspirer le combustible additionnel lors de l'injection du gaz comburant. De cette manière, le brûleur est apte à fonctionner aussi bien avec du gaz combustible qu'avec un combustible additionnel solide, par exemple sous forme pulvérulente. La vitesse d'éjection du gaz comburant due à la présence des moyens d'accélération entraîne une dépression provoquant l'aspiration du combustible additionnel et sa fluidification. II n'est donc pas nécessaire de mettre sous pression le combustible additionnel dans la conduite d'amenée correspondante, comme cela est la cas dans le document US 2004/0139894, en mélangeant le combustible pulvérulent à un gaz de transport sous pression. Il est à noter que le terme � combustible additionnel � ne signifie pas que le celui-ci soit nécessairement mélangé au gaz combustible. En effet, il est possible d'utiliser soit du gaz combustible seul, soit du combustible additionnel seul, soit encore un mélange de ces deux types de combustible. Selon une caractéristique de l'invention, le brûleur comporte un caisson à l'intérieur duquel débouche une conduite d'amenée de gaz comburant ainsi que la conduite d'amenée de combustible additionnel, le canon d'injection de gaz comburant débouchant dans le caisson, au niveau de son extrémité amont, en regard de l'embouchure de la conduite d'amenée de combustible, à proximité d'une paroi du caisson de manière à délimiter avec celle-ci un espace annulaire de passage du gaz comburant. La gaz comburant issu de la conduite d'amenée débouche donc dans le caisson puis est dirigé vers le canon correspondant. L'espace annulaire crée une accélération du gaz comburant ainsi qu'une dépression locale, de manière à favoriser l'aspiration du combustible addtionnel. L'espace annulaire permet en outre une aspiration uniforme. Avantageusement, l'extrémité amont du canon et la paroi correspondante du caisson est comprise entre 1 et 8 mm. Selon une possibilité de l'invention, l'extrémité amont du canon est évasée, de manière à former un rétrécissement de la section dans le sens de circulation du gaz comburant ainsi que sa fluidification. Le gaz comburant est donc accéleré lors de son passage dans la zone évasée, ce qui a pour effet, comme vu précédemment, de favoriser l'aspiration du combustible additionnel. Préférentiellement, le canon présente une réduction de sa section au niveau de son extrémité aval. La réduction de la section du canon augmente la vitesse du gaz éjecté, de manière à former un jet. Selon une caractéristique de l'invention, la canne d'injection de gaz combustible débouche dans la chambre de combustion, en aval du canon dans le sens d'écoulement du gaz comburant. Avantageusement, la conduite d'amenée en combustible additionnel est alimentée par l'intermédiaire d'un système de distribution ou de dosage équipé d'une vis sans fin. Ce type de système permet de distribuer simplement et de manière contrôlée le combustible additionnel. Selon une forme de réalisation de l'invention, la conduite d'amenée de combustible additionnel comporte des moyens de lutte contre la propagation d'une explosion ou d'une flamme. Selon une possibilité de l'invention, le brûleur comporte des moyens de contrôle de flamme équipés d'un détecteur de type ultraviolet, infrarouge et/ou sonde d'ioniosation. De manière préférerentielle, le brûleur comporte des moyens de contrôle de la température dans le chambre de combustion. Avantageusement, comporte un automate de commande coopérant avec des moyens de réglage de débit, conçus pour ajuster le débit de gaz comburant, le débit de gaz combustible et/ou le débit de combustible additionnel. Selon une caractéristique de l'invention, la chambre de combustion est de forme allongée et comporte une extrémité amont au niveau de laquelle débouche le canon d'injection du gaz comburant et seconde extrémité aval comportant un rétrécissement de section de manière à former une ouverture d'évacuation des gaz issus de la combustion. La chambre de combustion peut par exemple déboucher dans un four de cuisson de produits en céramique, par l'intermédiaire de l'ouverture d'évacuation des gaz issus de la combustion. Cette dernière étant réduite, la vitesse des gaz issus de la combustion est augmentée, de manière à créer des jets de flammes dans la zone de feu du four. L'invention concerne en outre une installation comportant un four, caractérisée en ce que le four est équipé d'un brûleur selon l'invention, l'installation comportant en outre des moyens de récupération de déchets combustibles, en particulier des déchets grossièrement broyés, des moyens de broyage des déchets aptes à former des particules fines, un silo de stockage du combustible issu des moyens de broyage et destiné à être délivré au brûleur en tant que combustible additionnel. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce brûleur et de cette installation. Figure 1 est une vue d'ensemble d'une installation selon l'invention; Figure 2 est une vue en coupe d'un four de l'installation ; Figure 3 est une vue latérale du four ; Figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un brûleur selon l'invention. La figure 1 représente une installation selon l'invention. Celle-ci comporte un sas 1 équipé de moyens de récupération de déchets combustibles contenus dans une benne 2 montée sur un véhicule. Les déchets contenus dans la benne sont des déchets grossièrement broyés et peuvent être notamment des produits dérivés du maïs, tels que la rafle, la tige ou la feuille, des produits dérivés du bois, tels que la sciure, les palettes usagées ou les caisses, du carton, du papier ou encore des plastiques dits � propres �, tels que le polyéthylène ou le polystyrène. Les déchets sont ensuites broyés ou micronisés dans une station de broyage ou de micronisation 3, de manière à former des particules de dimensions réduites, comprises entre 10 et 100 �m, préférentiellement de l'ordre de 40 �m. Le combustible sous forme de particules fines est envoyé au à une station de filtration 4 par l'intermédiaire d'un surpresseur 5, de manière à retirer les poussières, puis à un silo de stockage 6. Le sas 1, la station de broyage 3, la station de filtrage 4 et le silo 6 sont ventilés. L'installation est en outre équipée de moyens anti-explosion. Le silo 6 comporte une ouverture d'extraction du combustible au niveau de son extrémité inférieure, ainsi qu'un tamis 7, le combustible stocké dans le silo 6 pouvant être extrait de celui-ci au travers du tamis 7, dans des conduites de distribution 8. Comme cela est représenté aux figures 2 et 3, chacune des conduites de distribution 8 débouche dans un silo additionnel 9, appelé ci-après silo de distribution, lui-même relié au niveau de son extrémité inférieure à une pluralité de colonnes de stockage 10, par l'intermédiaire d'un circuit de distribution 11. Une pluralité de systèmes de distribution ou de dosage 12 s'étendent depuis la colonne de dosage, chaque système étant équipé d'une vis sans fin 13 permettant de fournir du combustible issu de la colonne de stockage 10 à un brûleur 14 équipant un four tunnel 15. Le débit de combustible est de l'ordre de 20 à 80 kg/h. Selon une autre forme de réalisation, la distribution ou le dosage pourrait être assurée par un système à descente gravitaire équipé d'un clapet ou d'une écluse de distribution. Le four tunnel 15 comporte une chambre de cuisson 16 à l'intérieur de laquelle débouche une pluralité de brûleurs 14. Plus particulièrement, les brûleurs 14 sont disposés au niveau des parois latérales 17 du four 15. Bien entendu, les brûleurs pourraient également être disposés au niveau de la paroi de voûte du four. La structure du brûleur 14 va maintenant être exposée plus en détail, en référence à la figure 4. Le brûleur comporte une conduite d'amenée 18 du combustible issu du système de distribution ou de dosage 11 correspondant, appelé ci-après combustible additionnel. La conduite d'amenée 18 est fixée à un caisson 19 et débouche dans celui-ci au niveau de son extrémité inférieure. L'embouchure correspondante 20 est centrée sur un axe A, sensiblement perpendiculaire à l'axe de la conduite 18. Préférentiellement, la conduite 18 est équipée de moyens de lutte contre la propagation d'une explosion ou d'une flamme, se présentant par exemple sous forme d'un clapet agencé pour obstruer la conduite dans une position de sécurité et pour libérer le passage d'amenée du combustible formé par la conduite 18 dans une position de fonctionnement normal du brûleur. Une conduite d'amenée d'air sous pression 21 s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe A, débouche dans le caisson 19. En outre, un canon d'injection d'air 22 de forme générale tubulaire et s'étendant sensiblement selon l'axe A débouche dans le caisson 19 au niveau d'une première extrémité 23 du canon, en regard de l'embouchure 20 de la conduite d'amenée de combustible additionnel 18. Le canon d'injection d'air 22 débouche en outre, à une seconde extrémité tournée du côté opposé à la première 23, dans une chambre de combustion 24 montée fixement dans la paroi latérale du four (non représenté à la figure 4). La première extrémité 23 du canon d'injection d'air 22 est évasée et présente une forme arrondie, de manière à former un rétrécissement de sa section dans le sens de circulation de l'air représenté par les flèches. En outre, la première extrémité 23 du canon 22 est disposée à une distance comprise entre 1 et 8 mm de la paroi du caisson 19 présentant l'embouchure 20, de manière à délimiter un espace annulaire 25 de passage d'air. La seconde extrémité du canon d'injection 22 présente également un rétrécissement de section formé par une ouverture 26 ménagée dans une paroi de fond 27. La chambre de combustion 24 s'étend sensiblement suivant l'axe A et comporte une première extrémité 28 au niveau de laquelle débouche le canon d'injection d'air 22 et une seconde extrémité 29 débouchant dans la chambre de cuisson 16 du four 15. La seconde extrémité 29 présente un rétrécissement de section 30 du type de celui défini précédemment. Une canne d'injection 31 d'un gaz combustible est disposée suivant l'axe A, celle-ci traversant successivement la conduite d'amenée du combustible additionnel 18, par l'intermédiaire d'une ouverture 32 prévue à cet effet, l'embouchure 20, le canon d'injection d'air 22 et l'ouverture 26, de manière à déboucher dans la chambre de combustion 24. De manière connue en soi, la canne d'injection 31 comporte une tête d'injection 33 au niveau de son extrémité libre, équipée de moyens d'homogénéisation 34 du gaz combustible éjecté. Une bougie d'allumage 35 est montée dans la chambre de combustion 24, selon un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe A, sensiblement en regard de la tête d'injection 33. Le brûleur 14 est en outre équipé de moyens de contrôle de flamme comportant un détecteur de type ultraviolet 36 disposé au niveau de la conduite d'amenée de combustible additionnel 18 et dirigé vers l'embouchure 20, ainsi qu'une sonde d'ioniosation 37 disposé selon un axe perpendiculaire à l'axe A et située en regard de la tête d'injection 33. Le brûleur 14 comporte en outre un automate de commande coopérant avec des moyens de réglage de débit, conçus pour ajuster le débit de gaz comburant, le débit de gaz combustible et/ou le débit de combustible additionnel. L'ajustement des proportions entre l'air et les combustibles peut par exemple être réalisé sur la base de valeurs prédéfinies en fonction du type de combustible aditionnel utilisé, ou encore en fonction des signaux émis pas les moyens de contrôle de flamme 36, 37. Le fonctionnement du brûleur va maintenant être décrit plus en détail. Lors du fonctionnement du brûleur 14, de l'air est injecté par la conduite d'amenée 21. L'air entre ainsi dans le caisson 19 et traverse l'espace annulaire 25, de manière à créer une dépression locale. L'air traverse ensuite la zone de rétrécissement amont 23 du canon 22, de manière à être acceléré progressivement. L'accélération de l'air ainsi que la dépression locale génèrent une aspiration du combustible additionnel au travers de l'embouchure 20, vers le canon d'injection 22. Le mélange d'air et de combustible additionnel est ainsi propulsé au travers de l'ouverture 26 de la réduction de section aval du canon 22, de sorte que ce mélange soit encore accéléré lors de son éjection dans la chambre de combustion 24. Parallèlement, du gaz combustible est injecté par l'intermédiaire de la canne 31, le gaz combustible se mélangeant alors avec l'air et le combustible additonnel, de manière à être brûlés dans la chambre de combustion 24. Les gazs issus de la combustion sont ensuite éjectés au travers de la réduction de section aval 30 de la chambre de combustion 24, de manière à former des jets de flammes 38 à l'intérieur de la chambre de cuisson 16 du four 15. Les débits d'air, de gaz et de combustible additionnel sont commandés en fonction des besoins. C'est ainsi notamment que, lors de la phase de démarrage du brûleur 14, le débit de combustible additionnel est réduit, voire nul, de sorte que seul du gaz combustible soit consommé. Lorsque la phase de démarrage est terminée, du combustible additionnel est amené dans la conduite correspondante 18 par l'intermédiaire du système de distribution ou de dosage 11, le débit de combustible additionnel étant ajusté suivant des paramètres déterminés. Si le type de combustible additionnel utilisé l'autorise, il est possible de faire fonctionner le brûleur 14 uniquement à l'aide d'un mélange de combustible additionnel et d'air, sans avoir recours au gaz combustible, hormis lors des phases de démarrage. Comme il va de soi l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de ce brûleur, décrite ci-dessus à titre d'exemple, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le brûleur selon l'invention pourrait être utilisé dans tout type de dispositif de chauffage, en particulier de chauffage d'air ou dans divers types de four, et que le combustible additionnel pourrait comporter un combustible fossile tel que le charbon ou le coke de pétrole pulvérisé. REVENDICATIONS 1. Brûleur (14) comportant un canon (22) d'injection d'un gaz comburant, par exemple de l'air, débouchant dans une chambre de combustion (24), une canne (31) d'injection de gaz combustible étant disposée à l'intérieur du canon (22) et présentant une tête d'injection (33) tournée du côté de la chambre de combustion (24), caractérisé en ce qu'il comporte une conduite (18) d'amenée d'un combustible additionnel, par exemple sous forme pulvérulente, débouchant en amont du canon (22) dans le sens de circulation du gaz comburant, le canon (22) comportant, au niveau de son extrémité amont (23), des moyens d'accélération du gaz comburant agencés pour aspirer le combustible additionnel lors de l'injection du gaz comburant. 2. Brûleur (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un caisson (19) à l'intérieur duquel débouche une conduite (21) d'amenée de gaz comburant ainsi que la conduite (18) d'amenée de combustible additionnel, le canon (22) d'injection de gaz comburant débouchant dans le caisson (19), au niveau de son extrémité amont (23), en regard de l'embouchure (20) de la conduite (18) d'amenée de combustible, à proximité d'une paroi du caisson de manière à délimiter avec celle-ci un espace annulaire (25) de passage du gaz comburant. 3. Brûleur (14) selon la revendication 2, la distance entre l'extrémité amont (23) du canon (22) et la paroi correspondante du caisson (19) est comprise entre 1 et 8 mm. 4. Brûleur (14) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'extrémité amont (23) du canon (22) est évasée, de manière à former un rétrécissement de la section dans le sens de circulation du gaz comburant. 5. Brûleur (14) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canon (22) présente une réduction de sa section (26) au niveau de son extrémité aval. 6. Brûleur (14) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la canne (31) d'injection de gaz combustible débouche dans la chambre de combustion (24), en aval du canon (22) dans le sens d'écoulement du gaz comburant. 7. Brûleur (14) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la conduite (18) d'amenée de combustible additionnel est alimentée parl'intermédiaire d'un système de distribution ou de dosage (11) équipé d'une vis sans fin (13). 8. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la conduite (18) d'amenée de combustible additionnel comporte des moyens de lutte contre la propagation d'une explosion ou d'une flamme. 9. Brûleur (14) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle de flamme équipés d'un détecteur de type ultraviolet (36), infrarouge et/ou sonde d'ioniosation (37). 10. Brûleur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle de la température dans le chambre de combustion. 11. Brûleur (14) selon la revendication 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un automate de commande coopérant avec des moyens de réglage de débit, conçus pour ajuster le débit de gaz comburant, le débit de gaz combustible et/ou le débit de combustible additionnel. 12. Brûleur (14) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la chambre de combustion (24) est de forme allongée et comporte une extrémité amont (28) au niveau de laquelle débouche le canon (22) d'injection du gaz comburant et une extrémité aval (29) comportant un rétrécissement de section (30) de manière à former une ouverture d'évacuation des gaz issus de la combustion. 13. Installation comportant un four (15), caractérisée en ce que le four (15) est équipé d'un brûleur (14) selon l'une des revendications 1 à 12, l'installation comportant en outre des moyens de récupération (1) de déchets combustibles, en particulier des déchets grossièrement broyés, des moyens de broyage (3) des déchets aptes à former des particules fines, un silo (6) de stockage du combustible issu des moyens de broyage et destiné à être délivré au brûleur (14) en tant que combustible additionnel.