FR2686681A1

FR2686681A1 - High-power multifuel industrial burner

Info

Publication number: FR2686681A1
Application number: FR9200879A
Authority: FR
Inventors: Reymond Jean-Philippe; Urrea Marius
Original assignee: Sollac SA; Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1993-07-30
Also published as: FR2686681B1

Abstract

The subject of the present invention is a high-power multifuel industrial burner (2), in particular for water tube boilers, comprising a supply (10, 17) of a primary fuel, a so-called burner axial pipe (11) for feeding a primary oxidant and comprising, at one of its ends called the nose of the burner (11a), fins (12) and two concentric casings (13, 14) surrounding the said pipe (11) and for supplying respectively secondary fuel and secondary oxidant. The burner comprises means (22) for uniformly distributing the primary fuel in the flow of the secondary fuel, which means are regularly arranged parallel to the axis of the burner and emerge substantially in line with the nose of the burner (11a).

Description

La présente invention est relative à un brûleur industriel polycombustibles de grande puissance, notamment utilisé dans une chaudière à tubes d'eau et dans lequel les différentes arrivées de combustibles sont concentriques. The present invention relates to a high power multi-fuel industrial burner, in particular used in a water tube boiler and in which the various fuel inlets are concentric.

On connaît des brûleurs industriels de puissance supérieure à 10000 th/h utilisant différents combustibles et qui sont, par exemple, constitués, d'une part, d'une tuyère d'alimentation en combustible et en comburant primaires partiellement engagée dans un ouvreau situé en amont d'une chambre de combustion et, d'autre part, de deux carters d'alimentation en combustible et en comburant secondaires concentriques entourant la tuyère et disposés en amont de l'ouvreau. There are known industrial burners of power greater than 10,000 th / h using different fuels and which are, for example, constituted, on the one hand, of a fuel supply nozzle and of primary oxidizer partially engaged in a burner located in upstream of a combustion chamber and, on the other hand, of two fuel supply and oxidizing secondary concentric casings surrounding the nozzle and arranged upstream of the flue.

La tuyère se compose de deux conduits coaxiaux suivant un axe dit de brûleur, l'un central et l'autre annulaire, équipés à une de leurs extrémités de tubulures d'admission, respectivement pour le comburant et le combustible primaires. The nozzle consists of two coaxial conduits along a so-called burner axis, one central and the other annular, fitted at one of their ends with intake pipes, respectively for the oxidizer and the primary fuel.

Les extrémités opposées de ces conduits forment ce que l'on appelle le nez du brûleur et comportent, d'une part, sur le conduit central, des ailettes destinées à la mise en rotation du comburant et, d'autre part, sur le conduit annulaire, un injecteur formé d'une collerette sur laquelle sont ménagées plusieurs rangées concentriques de perforations. The opposite ends of these ducts form what is called the burner nose and comprise, on the one hand, on the central duct, fins intended for the rotation of the oxidizer and, on the other hand, on the duct annular, an injector formed by a collar on which are formed several concentric rows of perforations.

Ainsi, le combustible primaire éjecté par ces perforations forme un jet qui est inscrit dans un cône divergent de sommet confondu avec le nez du brûleur et d'axe confondu avec l'axe de brûleur. Thus, the primary fuel ejected by these perforations forms a jet which is inscribed in a divergent cone with apex coinciding with the burner nose and an axis coincident with the burner axis.

Le carter d'alimentation en combustible secondaire ceinture la tuyère et présente, à une de ses extrémités proche du nez du brûleur et en amont de l'ouvreau, une fente circulaire qui permet la distribution du combustible parallèlement à l'axe de brûleur vers le nez de celui-ci. The secondary fuel supply casing surrounds the nozzle and has, at one of its ends close to the burner nose and upstream of the burner, a circular slot which allows the distribution of the fuel parallel to the axis of the burner. nose of it.

Le carter d'alimentation en comburant secondaire forme, quant à lui, une couronne périphérique placée autour du carter de combustible secondaire et contre l'ouvreau. The secondary oxidant supply casing forms a peripheral ring placed around the secondary fuel casing and against the burner.

Cette couronne est munie à une de ses extrémités située à proximité du nez du brûleur, d'une pluralité d'orifices de formes oblongues inclinés sur l'axe de brûleur pour permettre l'écoulement du comburant secondaire. This crown is provided at one of its ends located near the burner nose, with a plurality of orifices of oblong shape inclined on the burner axis to allow the flow of secondary oxidant.

Ce type de brûleur présente de nombreux inconvénients, notamment dans le cas d'une utilisation dans une chaudière à tubes d'eau. This type of burner has many drawbacks, especially in the case of use in a water tube boiler.

En effet, dans la plupart des usines sidérurgiques, on dispose d'une centrale thermique qui a pour but notamment d'approvisionner les hauts fourneaux en énergie électrique et en air, ainsi que de valoriser les quantités importantes de gaz sidérurgiques produites, comme par exemple, le gaz de cokerie et le gaz de haut fourneau. In fact, in most steel factories, there is a thermal power station which aims in particular to supply blast furnaces with electrical energy and air, as well as to recover the large quantities of steel gases produced, such as for example , coke oven gas and blast furnace gas.

Une telle centrale comporte une ou plusieurs chaudières à tubes d'eau et, par exemple, dans chaque chaudière on trouve six brûleurs d'une puissance industrielle unitaire de 30000 th/h et répartis sur plusieurs niveaux. Such a plant includes one or more water tube boilers and, for example, in each boiler there are six burners with a unit industrial power of 30,000 th / h and distributed over several levels.

Chaque brûleur utilise de l'air comme comburants primaire et secondaire, les combustibles primaire et secondaire étant respectivement un gaz dit riche, par exemple du gaz de cokerie, et un gaz dit pauvre, par exemple du gaz de haut fourneau. Each burner uses air as primary and secondary oxidizers, the primary and secondary fuels being respectively a so-called rich gas, for example coke oven gas, and a so-called lean gas, for example blast furnace gas.

De cette manière, le gaz dit pauvre, fait office d'écran entre le gaz riche et l'air secondaire sur les brûleurs précédemment décrits. In this way, the so-called lean gas acts as a screen between the rich gas and the secondary air on the burners previously described.

De plus, sur ce type de chaudières, les fluides utilisés ont généralement des pressions disponibles très faibles, à savoir inférieures à lOOmm de colonne d'eau ce qui ne facilite pas la rencontre du gaz riche et de l'air secondaire. In addition, on this type of boilers, the fluids used generally have very low available pressures, namely less than 100 mm of water column, which does not facilitate the meeting of the rich gas and the secondary air.

Par conséquent, le lieu de combustion, qui normalement se situe au nez du brûleur, est déplacé loin en aval de l'ouvreau, c'est à dire au-delà même du foyer de la chaudière. Consequently, the place of combustion, which is normally located at the nose of the burner, is moved far downstream of the burner, that is to say even beyond the hearth of the boiler.

Or, la configuration de la chaudière est telle que des tubes surchauffeurs sont disposés au-dessus du dernier niveau de brûleurs, donc, lorsqu'un phénomène de postcombustion prend naissance dans la chaudière, les flammes des brûleurs s'allongent et remontent vers les surchauffeurs. However, the configuration of the boiler is such that superheater tubes are arranged above the last level of burners, therefore, when an afterburner phenomenon begins in the boiler, the burner flames lengthen and rise towards the superheaters .

Par suite de la combustion qui se poursuit dans les surchauffeurs, les tubes sont soumis à des températures supérieures à 800"C et éclatent au bout d'un certain temps d'utilisation. As a result of the combustion that continues in the superheaters, the tubes are subjected to temperatures above 800 "C and burst after a certain time of use.

Par ailleurs, aux problèmes de détérioration des surchauffeurs s'ajoute la mauvaise combustion réalisée avec des brûleurs existants qui nécessite l'emploi d'un excès d'air important de l'ordre de 15% afin d'éviter la production d'imbrûlés. In addition, to the problems of deterioration of the superheaters is added the poor combustion produced with existing burners which requires the use of a large excess of air of the order of 15% in order to avoid the production of unburnt products.

I1 s'ensuit inévitablement une surconsommation de combustibles primaire et secondaire et donc une diminution du rendement thermique des chaudières. I1 inevitably follows an overconsumption of primary and secondary fuels and therefore a reduction in the thermal efficiency of the boilers.

D'autre part, il a été constaté que dans certaines conditions d'exploitation, et notamment lors d'un fonctionnement à faible charge, les brûleurs sont soumis à des vibrations importantes en raison du mauvais contrôle d'accrochage de la flamme, ce phénomène risquant d'affecter la fiabilité des chaudières au cours du temps. On the other hand, it has been observed that under certain operating conditions, and in particular during operation at low load, the burners are subjected to significant vibrations due to the poor control of the attachment of the flame, this phenomenon may affect the reliability of the boilers over time.

Il convient également de noter que le gaz riche traversant les perforations de la collerette se transforme en petits jets à la sortie de celle-ci qui se rencontrent et ainsi perdent leur impulsion ce qui est évidemment pénalisant pour le déroulement de la combustion. It should also be noted that the rich gas passing through the perforations of the collar is transformed into small jets at the exit of the latter which meet and thus lose their impulse which is obviously penalizing for the course of combustion.

La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités en proposant un brûleur industriel polycombustibles à grande puissance qui permet d'améliorer le mélange du combustible primaire et du comburant et donc de maîtriser la combustion. The object of the present invention is to avoid the aforementioned drawbacks by proposing a high power multi-fuel industrial burner which makes it possible to improve the mixture of the primary fuel and the oxidizer and therefore to control combustion.

La présente invention a ainsi pour objet un brûleur industriel polycombustibles de grande puissance, notamment pour chaudières à tubes d'eau, comprenant:
- une amenée d'un combustible primaire,
- un conduit d'axe dit de brûleur d'arrivée d'un comburant primaire et comportant, à une de ses extrémités appelée nez du brûleur, des ailettes,
- deux carters concentriques entourant ledit conduit et disposés en retrait par rapport au nez du brûleur, le premier carter d'alimentation en combustible secondaire ayant une forme générale sensiblement cylindrique d'axe confondu avec l'axe de brûleur et présentant à son extrémité proche du nez du brûleur une ouverture annulaire pour l'écoulement du combustible, le second carter d'alimentation en comburant secondaire étant formé par une couronne située à la périphérie de l'ouver- ture annulaire et équipée de moyens de répartition de l'injection dudit comburant en aval du nez du brûleur, caractérisé en ce que ledit brûleur comporte des moyens de répartition uniforme du combustible primaire dans l'écoulement du combustible secondaire et régulièrement disposés parallèlement à l'axe de brûleur et débouchant sensiblement au droit du nez du brûleur.The subject of the present invention is therefore a high-power multi-fuel industrial burner, in particular for water tube boilers, comprising:
- a supply of primary fuel,
a shaft duct called the burner inlet of a primary oxidizer and comprising, at one of its ends called the burner nose, fins,
- two concentric casings surrounding said duct and arranged recessed relative to the burner nose, the first secondary fuel supply casing having a generally cylindrical general shape with an axis coincident with the burner axis and having at its end close to the nose of the burner an annular opening for the flow of fuel, the second secondary oxidant supply casing being formed by a ring located at the periphery of the annular opening and equipped with means for distributing the injection of said oxidant downstream of the burner nose, characterized in that said burner comprises means for uniform distribution of the primary fuel in the flow of the secondary fuel and regularly arranged parallel to the burner axis and opening substantially at the level of the burner nose.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention,
- les moyens de répartition du combustible primaire sont formés par des tubes disposés sur une ceinture annulaire autour du conduit, chacun desdits tubes présentant une extrémité débouchante aplatie pour former un jet plat,
- le brûleur comporte, au niveau du nez du brûleur, un cône de diffusion disposé sur l'arrivée du comburant primaire et réglable longitudinalement par rapport audit nez,
- les moyens de répartition de l'injection du comburant secondaire sont formés par des buses de sections, circulaires,
- les comburants primaire et secondaire sont de l'air et les combustibles primaire et secondaire sont respectivement du gaz de cokerie et du gaz de haut fourneau.According to other features of the invention,
the means for distributing the primary fuel are formed by tubes placed on an annular belt around the duct, each of said tubes having a flat end that opens out to form a flat jet,
the burner comprises, at the level of the burner nose, a diffusion cone disposed on the inlet of the primary oxidizer and adjustable longitudinally with respect to said nose,
the means for distributing the injection of the secondary oxidant are formed by circular section nozzles,
- the primary and secondary oxidizers are air and the primary and secondary fuels are coke oven gas and blast furnace gas respectively.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:
- la Fig. 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une chaudière à tubes d'eau équipée de plusieurs brûleurs industriels polycombustibles selon l'invention,
- la Fig. 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un brûleur industriel polycombustibles selon l'invention,
- la Fig. 3 est une vue schématique de l'extrémité du brûleur selon l'invention, opposée au nez du brûleur,
- la Fig. 4 est une vue schématique du nez du brûleur selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent during the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which:
- Fig. 1 is a partial schematic view in longitudinal section of a water tube boiler equipped with several multi-fuel industrial burners according to the invention,
- Fig. 2 is a schematic view in longitudinal section of an industrial multi-fuel burner according to the invention,
- Fig. 3 is a schematic view of the end of the burner according to the invention, opposite the nose of the burner,
- Fig. 4 is a schematic view of the burner nose according to the invention.

Comme représenté à la Fig. 1 et désigné dans son ensemble par la référence 1, une chaudière à tubes d'eau constitue l'un des éléments d'une centrale thermi que équipant une usine sidérurgique et fournissant de l'énergie électrique et de l'air chaud aux différentes installations et, notamment aux hauts fourneaux. As shown in Fig. 1 and designated as a whole by the reference 1, a water tube boiler constitutes one of the elements of a thermal power plant equipping a steel plant and supplying electrical energy and hot air to the various installations and, in particular in blast furnaces.

Cette chaudière 1 comporte dans sa partie basse, par exemple trois rangées de deux brûleurs 2 industriels polycombustibles conformes à la présente invention et disposées à trois hauteurs différentes. This boiler 1 comprises in its lower part, for example three rows of two multi-fuel industrial burners 2 in accordance with the present invention and arranged at three different heights.

Les brûleurs 2, partiellement engagés dans la paroi de la chaudière 1, produisent des flammes débouchant dans le foyer 3 de ladite chaudière. The burners 2, partially engaged in the wall of the boiler 1, produce flames opening into the hearth 3 of said boiler.

En partie haute, la chaudière 1 comporte des tubes surchauffeurs 4. In the upper part, the boiler 1 comprises superheater tubes 4.

En se reportant aux Figs. 2 à 4, on va maintenant décrire un brûleur 2, par exemple de la rangée supérieure. Referring to Figs. 2 to 4, we will now describe a burner 2, for example from the upper row.

Ainsi, chacun des six brûleurs 2 industriels polycombustibles équipant la chaudière 1 comprend
- une amenée 10 d'un combustible primaire,
- un conduit 11 d'axe dit de brûleur d'arrivée d'un comburant primaire et qui comporte à une de ses extrémités 11a appelée nez du brûleur, des ailettes 12 ayant pour fonction de mettre en rotation le comburant primaire,
- et deux carters 13 et 14 concentriques entourant ledit conduit 11 et disposés en retrait par rapport au nez du brûleur pila. Thus, each of the six multi-fuel industrial burners 2 fitted to the boiler 1 comprises
a supply 10 of a primary fuel,
a conduit 11 of said axis of the inlet burner of a primary oxidizer and which comprises at one of its ends 11a called the burner nose, fins 12 having the function of rotating the primary oxidant,
- And two concentric casings 13 and 14 surrounding said duct 11 and arranged in withdrawal relative to the nose of the pila burner.

Ainsi, que représenté à la Fig. 2, le conduit 11 a une forme cylindrique et débouche à son extrémité appelée nez du brûleur lla, à l'intérieur d'un ouvreau 5 qui est une pièce façonnée en matériau réfractaire servant à l'accrochage de la flamme issue de la combustion. Thus, as shown in FIG. 2, the duct 11 has a cylindrical shape and opens at its end called the nose of the burner 11a, inside of an opening 5 which is a piece shaped in refractory material serving for the attachment of the flame resulting from the combustion.

L'ouvreau 5 est formé successivement d'une partie convergente 5a, d'un col 5b, d'une partie divergente 5c, le nez du brûleur lîa étant disposé dans la partie divergente 5c afin qu'aucune perturbation ne soit occasionnée au droit du rétrécissement imposé par le col 5b. The shutter 5 is successively formed of a converging part 5a, of a neck 5b, of a diverging part 5c, the nose of the burner 11a being disposed in the diverging part 5c so that no disturbance is caused to the right of the narrowing imposed by the collar 5b.

A l'extrémité opposée llb du conduit 11, une tubulure 15 d'admission du comburant primaire est aménagée sur sa face externe à proximité de ladite extrémité. At the opposite end 11b of the conduit 11, an inlet pipe 15 for the primary oxidant is arranged on its external face near said end.

L'amenée de combustible primaire est formée par un boîtier 10 de forme générale cylindrique, formant un manchon de diamètre supérieur audit diamètre du conduit 11, disposé autour dudit conduit et ménageant avec celui ci un espace cylindrique interne 16. The primary fuel supply is formed by a casing 10 of generally cylindrical shape, forming a sleeve with a diameter greater than said diameter of the duct 11, disposed around said duct and providing with the latter an internal cylindrical space 16.

Ce boîtier 10 est pourvu sur sa face externe d'une tubulure 17 d'admission pour le combustible primaire. This housing 10 is provided on its outer face with an intake manifold 17 for the primary fuel.

Le premier carter 13 dont la fonction est d'alimenter le brûleur 2 en combustible secondaire, a une forme générale cylindrique de diamètre supérieur au diamètre du boîtier 10, d'axe longitudinal confondu avec l'axe de brûleur et s'étend depuis une première extrémité 13a située par exemple au droit de la partie médiane du boîtier 10 jusqu a son extrémité opposée 13b en contact avec la paroi externe de l'ouvreau 5. The first casing 13, the function of which is to supply the burner 2 with secondary fuel, has a generally cylindrical shape with a diameter greater than the diameter of the housing 10, with a longitudinal axis coinciding with the burner axis and extending from a first end 13a situated for example at the right of the middle part of the housing 10 up to its opposite end 13b in contact with the external wall of the opening 5.

Une tubulure 18 d'admission pour le combustible secondaire est prévue sur la face externe du premier carter 13 à proximité de son extrémité 13a opposée à l'ouvreau 5. An intake manifold 18 for the secondary fuel is provided on the external face of the first casing 13 near its end 13a opposite the flue 5.

Le second carter 14 alimente le brûleur 2 en comburant secondaire et est formé par une couronne 14a intégrée à l'intérieur du premier carter 13 à l'extrémité proche du nez du brûleur îîa, ladite couronne 14a étant en contact avec la paroi externe de l'ouvreau 5. The second casing 14 supplies the burner 2 with secondary oxidizer and is formed by a crown 14a integrated inside the first casing 13 at the end close to the nose of the burner îîa, said crown 14a being in contact with the external wall of the worker 5.

De cette manière, la couronne 14a et le conduit 11 ménagent une ouverture annulaire 19 dans le premier carter 13 ce qui permet l'écoulement du combusti ble secondaire vers le nez du brûleur lia et parallèlement à son axe. In this way, the crown 14a and the conduit 11 provide an annular opening 19 in the first casing 13 which allows the flow of secondary fuel towards the nose of the burner 11a and parallel to its axis.

La couronne 14a est pourvue sur une de ses faces qui présente une inclinaison par rapport à la verticale de moyens de répartition de l'injection du comburant secondaire. The crown 14a is provided on one of its faces which has an inclination relative to the vertical with means for distributing the injection of the secondary oxidant.

De tels moyens sont conçus pour former un jet de comburant qui convergent selon un cône dont le sommet est positionné en aval du nez du brûleur ila et sur l'axe de brûleur. Such means are designed to form a jet of oxidizer which converge in a cone, the apex of which is positioned downstream from the nose of the ila burner and on the burner axis.

Avantageusement, ces moyens sont formés par des buses 20 présentant chacune un orifice 21 de section circulaire ce qui permet d'augmenter l'impulsion du comburant secondaire et donc sa quantité de mouvement. Advantageously, these means are formed by nozzles 20 each having an orifice 21 of circular section which allows the pulse of the secondary oxidant to be increased and therefore its momentum.

Ainsi, l'impulsion de la flamme de combustion est augmentée et le comburant ne brûle plus au nez du brûleur, comme c'était le cas dans la technique antérieure, ce qui évite par conséquent les dégradations occasionnées sur le matériel à cet endroit. Thus, the pulse of the combustion flame is increased and the oxidizer no longer burns at the nose of the burner, as was the case in the prior art, which consequently avoids the damage caused to the equipment at this location.

La couronne 14a comporte une tubulure 14b d'admission de comburant secondaire située dans le plan transversal à l'axe du conduit 11 et qui passe par le centre de ladite couronne 14a. The crown 14a comprises a tubing 14b for admitting secondary oxidant situated in the plane transverse to the axis of the conduit 11 and which passes through the center of said crown 14a.

Le brûleur 2 selon la présente invention comporte, en outre, des moyens de répartition uniforme du combustible primaire dans l'écoulement du combustible secondaire, régulièrement disposés parallèlement à l'axe du brûleur et débouchant sensiblement au droit du nez du brûleur lia. The burner 2 according to the present invention further comprises means for uniform distribution of the primary fuel in the flow of the secondary fuel, regularly disposed parallel to the axis of the burner and opening out substantially at the level of the burner nose 11a.

Ces moyens sont solidaires d'une des extrémités 10a du boîtier 10 d'amenée de combustible secondaire qui est la plus proche du nez du brûleur lia. These means are integral with one of the ends 10a of the secondary fuel supply box 10 which is closest to the nose of the burner 11a.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, ces moyens de répartition uniforme du combustible primaire dans l'écoulement du combustible secondaire sont formés par huit tubes 22 parallèles à l'axe de brûleur et disposés sur une ceinture annulaire entourant le conduit 11. According to a preferred embodiment of the invention, these means for uniform distribution of the primary fuel in the flow of the secondary fuel are formed by eight tubes 22 parallel to the burner axis and arranged on an annular belt surrounding the duct 11.

Les tubes 22 sont fixés, par une de leurs extrémités 22a, à une plaque 23 d'extrémité du boîtier 10 munie de perforations coïncidant avec ces extrémités et sont maintenues sur le conduit 11 par une bride 24 perforée par le passage desdits tubes. The tubes 22 are fixed, by one of their ends 22a, to an end plate 23 of the housing 10 provided with perforations coinciding with these ends and are held on the conduit 11 by a flange 24 perforated by the passage of said tubes.

La plaque 23 et la bride 24 sont fixées entre elles au moyen de tiges filetées et d'écrous non représentés. The plate 23 and the flange 24 are fixed to each other by means of threaded rods and nuts not shown.

Chacun des tubes 22 présentent à son extrémité libre 22b, également appelée extrémité débouchante, une forme aplatie obtenue par pincement de ladite extrémité du tube cylindrique correspondant. Each of the tubes 22 has at its free end 22b, also called the through end, a flattened shape obtained by pinching said end of the corresponding cylindrical tube.

Ainsi, l'extrémité débouchante 22b a une forme évasée se terminant par une fente 25 de forme sensiblement oblongue comme représenté sur la Fig. 4. Thus, the through end 22b has a flared shape ending in a slot 25 of substantially oblong shape as shown in FIG. 4.

Les extrémités débouchantes 22b des tubes 22 sont disposées sensiblement au droit du nez du brûleur lla. The through ends 22b of the tubes 22 are arranged substantially in line with the nose of the burner 11a.

Dans le mode de réalisation décrit, les comburants primaire et secondaire sont de l'air qui est généralement préchauffé aux environs de 1200C avant d'être admis dans le brûleur. In the embodiment described, the primary and secondary oxidizers are air which is generally preheated to around 1200C before being admitted to the burner.

Le combustible primaire est par exemple du gaz de cokerie et le combustible secondaire, quant à lui, est du gaz de haut fourneau. The primary fuel is for example coke oven gas and the secondary fuel, for its part, is blast furnace gas.

La disposition des tubes 22 dans l'écoulement du gaz de haut fourneau permet de manière avantageuse de répartir le gaz riche, c'est à dire le gaz de cokerie, dans le gaz pauvre et donc d'augmenter le pouvoir calorifique inférieur de ce dernier ce qui a pour effet d'améliorer l'accrochage de la flamme au brûleur. The arrangement of the tubes 22 in the flow of blast furnace gas advantageously makes it possible to distribute the rich gas, that is to say the coke oven gas, in the lean gas and therefore to increase the lower calorific value of the latter which has the effect of improving the attachment of the flame to the burner.

En effet, lorsque le gaz alimentant le brûleur est un gaz pauvre, ainsi que le prévoit la technique antérieure, on constate que la vitesse d'éjection du gaz est supérieure à sa vitesse de déflagration ce qui conduit inévitablement au décrochage de la flamme. In fact, when the gas supplying the burner is a lean gas, as provided in the prior art, it is found that the speed of ejection of the gas is greater than its speed of deflagration which inevitably leads to the release of the flame.

Les fentes 25 oblongues définissent un jet plat qui forme une couronne à l'intérieur et à l'exté- rieur de laquelle on trouve de l'air de combustion et du gaz pauvre. The oblong slots 25 define a flat jet which forms a crown inside and outside of which there is combustion air and lean gas.

On augmente donc la surface de rencontre entre l'air et le gaz, contribuant ainsi à l'amélioration de la combustion. This increases the contact surface between the air and the gas, thus contributing to the improvement of combustion.

I1 convient de noter que la configuration particulière des extrémités débouchantes 22b des huit tubes 22 assure l'obtention d'une flamme homogène en sortie de l'ouvreau 5. It should be noted that the particular configuration of the through ends 22b of the eight tubes 22 ensures that a homogeneous flame is obtained at the outlet of the flue 5.

Par contre, en donnant aux extrémités débouchantes 22b des tubes 22 une forme circulaire, on obtient en sortie huit flammes individuelles qui ne concourent pas à une combustion satisfaisante. On the other hand, by giving the through ends 22b of the tubes 22 a circular shape, one obtains at the output eight individual flames which do not contribute to satisfactory combustion.

De même, une seule fente annulaire entourant le conduit pour remplacer les huit tubes ne procureraient pas un mélange entre le gaz riche et le gaz pauvre aussi intime qu'avec les moyens décrits dans la présente invention. Similarly, a single annular slot surrounding the duct to replace the eight tubes would not provide a mixture between the rich gas and the lean gas as intimate as with the means described in the present invention.

L'invention permet également d'obtenir une flamme d'épaisseur réduite qui a pour but de diminuer les émissions d'oxydes d'azote. The invention also makes it possible to obtain a flame of reduced thickness which aims to reduce the emissions of nitrogen oxides.

Un cône 30 de diffusion est disposé sur le nez du brûleur îîa de manière, d'une part, à orienter l'air primaire mis en rotation par les ailettes 12 vers le mélange gazeux enrichi et, d'autre part, de provoquer une dépression sur l'écoulement dudit mélange, créant par la même un retour de flux gazeux sur l'axe de brûleur. A diffusion cone 30 is disposed on the nose of the burner so as, on the one hand, to direct the primary air rotated by the fins 12 towards the enriched gas mixture and, on the other hand, to cause a depression on the flow of said mixture, thereby creating a return of gas flow on the burner shaft.

La section de plus grande ouverture de ce cône 30 a un diamètre sensiblement égal au diamètre du conduit 11. The larger opening section of this cone 30 has a diameter substantially equal to the diameter of the duct 11.

Par ailleurs, le cône 30 est fixé à son sommet à un tube central central 31 de faible diamètre introduit dans le conduit 11 par l'extrémité lîb opposée au nez du brûleur ila et les ailettes 12 de mise en rotation de l'air primaire sont fixées sur ledit tube 31, immédiatement en amont du cône 30. Furthermore, the cone 30 is fixed at its top to a central central tube 31 of small diameter introduced into the duct 11 by the end ilb opposite the nose of the ila burner and the fins 12 for rotating the primary air are fixed to said tube 31, immediately upstream of the cone 30.

Le tube 31 a une position réglable longitudinalement à l'intérieur du conduit 11 ce qui permet de fermer ou d'ouvrir davantage l'espace périphérique déterminé par le cône 30 et par l'extrémité 11a du conduit 11, réalisant ainsi un réglage de la vitesse d'éjection de l'air primaire dans le brûleur 2. The tube 31 has a position which can be adjusted longitudinally inside the conduit 11 which makes it possible to close or further open the peripheral space determined by the cone 30 and by the end 11a of the conduit 11, thus adjusting the speed of ejection of primary air into the burner 2.

Sur ce type de brûleur, il est possible d'effectuer une combustion utilisant des débits gazeux égaux en air primaire et secondaire. On this type of burner, it is possible to perform combustion using equal gas flow rates in primary and secondary air.

De manière avantageuse, le brûleur industriel polycombustibles selon la présente invention assurant une combustion complète de très bonne qualité et parfaitement maîtrisée, permet de réduire d'environ 5% les excédents d'air pratiqués auparavant ainsi que d'atténuer le phénomène vibratoire auquel étaient soumis les brûleurs. Advantageously, the multi-fuel industrial burner according to the present invention ensuring complete combustion of very good quality and perfectly controlled, makes it possible to reduce by about 5% the excess air previously used as well as to attenuate the vibratory phenomenon to which were subjected. the burners.

On accroît ainsi le rendement de la chaudière de 1%. This increases the efficiency of the boiler by 1%.

La présente invention est une solution particulièrement intéressante à la valorisation des grandes quantités de gaz produites dans les usines sidérurgiques. The present invention is a particularly advantageous solution for the recovery of large quantities of gas produced in steel factories.

Claims

1. High power multi-fuel industrial burner, especially for water tube boilers, comprising

- a supply (10, 17) of a primary fuel,

- a conduit (11) of said axis of inlet burner of a primary oxidizer and comprising at one of its ends (11a) called the burner nose, fins (12),

- two concentric casings (13, 14) surrounding said duct (11) and arranged recessed relative to the burner nose (11a), the first casing (13) for supplying secondary fuel having a generally substantially cylindrical shape and axis coincides with the axis of the burner and having at its end close to the burner nose (lla) an annular opening (19) for the flow of secondary fuel, the second casing (14) for supplying secondary oxidant being formed by a crown (14a) located at the periphery of the annular opening (19) and equipped with means (20) for distributing the injection of said secondary oxidant downstream of the burner nose (11a), characterized in that said burner comprises means (22) for uniform distribution of the primary fuel in the flow of the secondary fuel regularly arranged parallel to the axis of the burner and opening out substantially at the level of the burner nose (11a).

2. Burner according to claim 1, characterized in that the means for distributing the primary fuel are formed by tubes (22) arranged on an annular belt around the duct (11), each of said tubes (22) having a through end ( 22b) flattened to form a flat jet.

3. Burner according to claim 1, character ized in that it comprises at the level of the burner nose (11a) a diffusion cone (30) disposed on the arrival of primary oxidizer and adjustable longitudinally with respect to said nose.

4. Burner according to claim 1, characterized in that the means for distributing the injection of the secondary oxidant are formed by nozzles (20) of circular sections.

5. Burner according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the primary and secondary oxidizers are air and the primary and secondary fuel are respectively coke oven gas and blast furnace gas.