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CA2797168A1 - Fuel-fired furnace and method for controlling combustion in a fuel-fired furnace - Google Patents

Fuel-fired furnace and method for controlling combustion in a fuel-fired furnace Download PDF

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CA2797168A1
CA2797168A1 CA2797168A CA2797168A CA2797168A1 CA 2797168 A1 CA2797168 A1 CA 2797168A1 CA 2797168 A CA2797168 A CA 2797168A CA 2797168 A CA2797168 A CA 2797168A CA 2797168 A1 CA2797168 A1 CA 2797168A1
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Abstract

Four à flamme et procédé pour son opération, procédé dans lequel: -on injecte un oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2) du four, -on brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion (2) avec l'oxydant principal en produisant de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C, -on évacue les fumées (6) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées (6) évacuées pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, le conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), -on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14), -on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (12), et -on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.Flame furnace and process for its operation, process in which: - a main oxidant is injected at a regulated rate into the combustion chamber (2) of the furnace, - combustible material is burned in the combustion chamber (2) with the main oxidant by producing thermal energy and fumes (6) at a temperature above 600 ° C, the fumes (6) are evacuated via an exhaust duct (13), said fumes (6) evacuated which may contain residual oxidizable materials, the discharge pipe (13) being provided with an inlet for dilution oxidant (14) downstream of the combustion chamber (2), the residual oxidizable materials are burned with the dilution oxidant by means of a flame (12) at the dilution oxidant inlet (14), -the intensity of the flame is detected inside the exhaust duct (12), and - the flow rate of injection of the main oxidant into the combustion chamber (2) is regulated as a function of the intensity of the flame detected.

Claims (15)

1) Procédé d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
- on injecte un oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2), - on brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion (2) avec l'oxydant principal en produisant dans la chambre de combustion de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C, - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées (6) évacuées pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, le conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14), le procédé étant caractérisé en ce que - on détecte l'intensité de flamme de ladite flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (12), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée. 1) A method of operating a flame furnace comprising a chamber of combustion (2), process in which a main oxidant is injected at a regulated flow rate into the chamber of combustion (2), - burning of combustible material in the combustion chamber (2) with the main oxidant producing in the combustion chamber of energy thermal and fumes (6) at a temperature above 600 ° C, the fumes (6) thus produced are evacuated from the chamber of combustion (2) by a discharge pipe (13), said fumes (6) evacuated up contain residual oxidizable materials, the exhaust duct (13) being provided with a dilution oxidizer inlet (14) downstream of the combustion chamber (2), the residual oxidizable materials are burned with the oxidant of dilution by means of a flame (12) inside the exhaust duct (13) at the level the dilution oxidizer inlet (14), the method being characterized in that the flame intensity of said flame is detected inside the exhaust duct (12), the main oxidant injection flow rate is regulated in the chamber of combustion (2) as a function of the flame intensity detected. 2) Procédé suivant la revendication 1, dans lequel :
- on réduit le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée et - on augmente le débit d'oxydant principal injecté dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme ainsi détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée. 2) The process of claim 1, wherein:
the main oxidant injection flow rate is reduced in the chamber of (2) when the detected flame intensity is less than one lower limit predetermined and the flow rate of the principal oxidant injected into the chamber of (2) when the flame intensity thus detected is greater than one limit predetermined upper. 3) Procédé suivant la revendication 1, dans lequel :
- on réduit le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée .delta.t1 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t1 est inférieure à la limite inférieure, et - on augmente le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée .delta.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité
de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t2 est supérieure à
la limite supérieure. 3) The process of claim 1, wherein:
the main oxidant injection flow rate is reduced in the chamber of combustion (2) when the detected flame intensity is below the limit lower for a predetermined period .delta.t1 or when the average value of flame intensity detected during the predetermined duration .delta.t1 is below the limit lower, and the main oxidant injection flow rate is increased in the combustion chamber (2) when the detected flame intensity is higher at the limit superior for a predetermined period .delta.t2 or when the value average intensity flame detected during the predetermined time .delta.t2 is greater than the limit higher. 4) Procédé d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
- on injecte un oxydant principal et de la matière combustible à des débits régulés dans la chambre de combustion (2), - on brûle la matière combustible avec l'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en produisant de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C dans la chambre de combustion (2), - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées évacuées (6) pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, ledit conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14) dans le conduit d'évacuation (13), le procédé étant caractérisé en ce que - on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal, et éventuellement le débit d'injection de matière combustible, dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée. 4) A method of operating a flame oven comprising a chamber of combustion (2), process in which a main oxidant and combustible material are injected into regulated flow rates in the combustion chamber (2), the combustible material is burned with the main oxidant in the combustion chamber (2) producing thermal energy and fumes (6) at a temperature above 600 ° C in the combustion chamber (2), the fumes (6) thus produced are evacuated from the chamber of combustion (2) by an evacuation pipe (13), said evacuated smoke (6) up contain residual oxidizable materials, said exhaust duct (13) being provided a dilution oxidant inlet (14) downstream of the combustion chamber (2) the residual oxidizable materials are burned with the oxidant of dilution by means of a flame (12) at the oxidant inlet of dilution (14) in the exhaust duct (13), the method being characterized in that the flame intensity is detected inside the duct evacuation (13), the main oxidant injection flow rate is regulated and, if appropriate, the fuel injection rate, in the combustion chamber (2) according to the flame intensity detected. 5) Procédé suivant la revendication 4, dans lequel:
- on réduit le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée, et - on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée. The process of claim 4 wherein:
the ratio between the main oxidant injection flow rate and the the injection rate of combustible material into the combustion chamber (2) when the flame intensity detected is less than a lower limit predetermined, and the ratio between the main oxidant injection flow rate is increased and the injection rate of combustible material into the combustion chamber (2) when the intensity of the flame detected is greater than an upper limit predetermined. 6) Procédé suivant la revendication 5, dans lequel :
- on réduit le rapport entre le débit d'injection oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée .delta.t1 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t1 est inférieure à la limite inférieure, et - on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée .delta.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t2 est supérieure à la limite supérieure. The process of claim 5, wherein:
the ratio between the main oxidizing injection flow rate and the injection rate of combustible material in the combustion chamber (2) when the flame intensity detected is lower than the lower limit during a length predetermined .delta.t1 or when the average value of the flame intensity detected during the predetermined duration .delta.t1 is lower than the lower limit, and the ratio between the main oxidant injection flow rate is increased and the injection rate of combustible material into the combustion chamber (2) when the flame intensity detected is greater than the upper limit during a length predetermined .delta.t2 or when the average value of the flame intensity detected during the predetermined duration .delta.t2 is greater than the upper limit. 7) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel on varie le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) en fonction du besoin d'énergie thermique dans la chambre de combustion (2). 7) Process according to any one of claims 5 and 6, wherein varies the injection rate of combustible material in the chamber of combustion (2) according to the need of thermal energy in the combustion chamber (2). 8) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'intensité de flamme est déterminée au moyen d'un détecteur optique, de préférence au moyen d'un détecteur optique choisi parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible. Process according to any one of the preceding claims, in which which flame intensity is determined by means of an optical detector, of preferably by means of an optical detector selected from the detectors ultraviolet light, infrared detectors and visible radiation detectors. 9) Four à flamme comportant - une chambre de combustion (2), - un moyen (15, 24) pour l'injection d'oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2), et - un conduit (13) pour l'évacuation de fumées (6) de ladite chambre de combustion (2), ledit conduit (13) comportant une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), le four étant caractérisé en ce qu'il comporte également - un détecteur (10) pour détecter une intensité de flamme au niveau de l'entrée d'oxygène de dilution (14) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13) 9) Furnace with flame a combustion chamber (2), means (15, 24) for injecting main oxidant at a flow rate regulated in the combustion chamber (2), and a duct (13) for exhausting fumes (6) from said chamber of combustion (2), said duct (13) having an oxidant inlet of dilution (14) downstream of the combustion chamber (2), the oven being characterized in that it also comprises a detector (10) for detecting a flame intensity at the level of the dilution oxygen inlet (14) inside the exhaust duct (13) 10) Four à flamme suivant la revendication 9, comportant également une unité
de contrôle (20) liée (a) au détecteur (10) et (b) au moyen pour l'injection d'oxydant principal (15, 24), l'unité de contrôle (20) étant programmée :
- pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur (10) avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, - pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) par le moyen d'injection d'oxydant principal (15, 24) quand l'intensité
de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et - pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) par le moyen d'injection d'oxydant principal (15, 24) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée. The flame furnace according to claim 9, further comprising a unit control system (20) linked to (a) detector (10) and (b) means for injection oxidant principal (15, 24), the control unit (20) being programmed:
to compare the flame intensity detected by the detector (10) with a predetermined lower limit and an upper limit predetermined, - to reduce the main oxidant injection rate in the chamber of combustion (2) by the main oxidant injection means (15, 24) when intensity detected flame is less than the predetermined lower limit, and - to increase the main oxidant injection rate in the combustion chamber (2) by the main oxidant injection means (15, 24) when the flame intensity detected is greater than an upper limit predetermined. 11) Four à flamme suivant la revendication 10, dans lequel l'unité de contrôle (20) est programmée :
- pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée .delta.t1 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t1 est inférieure à la limite inférieure, et - pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée .delta.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t2 est supérieure à la limite supérieure. The flame furnace according to claim 10, wherein the control unit (20) is programmed:
- to reduce the main oxidant injection rate in the chamber (2) when the flame intensity detected is less than the lower limit for a predetermined period .delta.t1 or when the average value of the intensity of flame detected for the predetermined duration .delta.t1 is less than the lower limit, and - to increase the main oxidant injection rate in the combustion chamber (2) when the detected flame intensity is higher at the limit superior for a predetermined period .delta.t2 or when the value average of the flame intensity detected during the predetermined duration .delta.t2 is superior to the upper limit. 12) Four à flamme suivant la revendication 9, comportant également un moyen (17, 24) pour l'injection de matière combustible à un débit régulé dans la chambre de combustion (2). 12) A flame furnace according to claim 9, also comprising a means (17, 24) for the injection of combustible material at a controlled rate into the room of combustion (2). 13) Four à flamme suivant la revendication 12, comportant également une unité
de contrôle (20) liée (a) au détecteur (10), (b) au moyen pour l'injection d'oxydant principal (15, 24) et (c) au moyen pour l'injection de matière combustible (17, 24), l'unité
de contrôle (20) étant programmée :
- pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur (10) avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, - pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et - pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée. 13) Flame oven according to claim 12, also comprising a unit control device (20) related to (a) detector (10), (b) means for injection oxidant (15, 24) and (c) means for the injection of combustible material (17, 24), the unit control circuit (20) being programmed:
to compare the flame intensity detected by the detector (10) with a predetermined lower limit and an upper limit predetermined, - to reduce the ratio of the main oxidant injection rate and the injection rate of combustible material into the combustion chamber (2) when the flame intensity detected is lower than the lower limit predetermined, and to increase the ratio between the oxidant injection flow rate main and fuel injection rate in the chamber of combustion (2) when the flame intensity detected is greater than an upper limit predetermined. 14) Four à flamme suivant la revendication 13, dans lequel l'unité de contrôle (20) est programmée :
- pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée .delta.t1 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t1 est inférieure à la limite inférieure, et - pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée .delta.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .delta.t2 est supérieure à la limite supérieure. The flame furnace according to claim 13, wherein the control unit (20) is programmed:
- to reduce the ratio of the main oxidant injection rate and the injection rate of combustible material into the combustion chamber (2) when the flame intensity detected is lower than the lower limit during a period predetermined .delta.t1 or when the average value of the flame intensity detected during the predetermined duration .delta.t1 is lower than the lower limit, and to increase the ratio between the oxidant injection flow rate main and fuel injection rate in the chamber of combustion (2) when the intensity of the flame detected is greater than the upper limit during a predetermined period .delta.t2 or when the average value of the intensity of flame detected for the predetermined duration .delta.t2 is greater than the limit higher. 15) Four suivant l'une quelconque des revendications 9 à 14 dans lequel le détecteur de flamme (10) est choisi parmi les détecteurs optiques, de préférence parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible. The oven according to any of claims 9 to 14 wherein the flame detector (10) is selected from optical detectors, preferably from ultraviolet detectors, infrared detectors and visible radiation.
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