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EP1016828A1 - Injecteur pour brûleur et système d'injection correspondant - Google Patents

Injecteur pour brûleur et système d'injection correspondant Download PDF

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Publication number
EP1016828A1
EP1016828A1 EP99402851A EP99402851A EP1016828A1 EP 1016828 A1 EP1016828 A1 EP 1016828A1 EP 99402851 A EP99402851 A EP 99402851A EP 99402851 A EP99402851 A EP 99402851A EP 1016828 A1 EP1016828 A1 EP 1016828A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
injector
assembly
injection
oxidizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP99402851A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1016828B1 (fr
Inventor
Dominique Robillard
Thierry Borissoff
Celso Zerbinatti
Dora Sophia Alves
Jacques Dugue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP1016828A1 publication Critical patent/EP1016828A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1016828B1 publication Critical patent/EP1016828B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/101—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting before the burner outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/10—Liquid waste

Definitions

  • the present invention relates to injectors for burners having a longitudinal axis and applies in particular to processes production of clinker, a cement manufacturing intermediary.
  • Clinker is obtained by baking materials at high temperature such as clay, limestone ...
  • the cooking installation successively comprises a precalcination device for preheating, dehydrate and decarbonate raw materials, for example a grid "Lepol”, and a rotary kiln in which the material flows and where the clinkering.
  • This rotary kiln delivers at the outlet of the clinker.
  • a main nozzle is located at the outlet of the rotary kiln. This nozzle brings the necessary heat energy into the rotary kiln.
  • the heat energy required for the operation of the precalcination device is mainly supplied by the fumes produced by the main nozzle, these fumes circulating in the rotary kiln against the current of the material. A additional energy is required at the precalcination device.
  • the main fuel consists of waste industrial liquids containing up to 30% by mass of water and fuel auxiliary consists of polluted industrial water.
  • fuel auxiliary consists of polluted industrial water.
  • the oxygen contained in the fumes present in the enclosure of the precalcination device constitutes the main oxidizer.
  • Oxygen make-up is introduced near the main fuel injector by through a third injector.
  • the main fuel is pulverized in the form of an upper layer
  • the auxiliary fuel is pulverized in the form of a lower layer spaced from the upper layer
  • the make-up oxygen is injected in the form of an intermediate layer situated between the other two layers, near the upper layer.
  • the main and auxiliary fuels and the auxiliary oxidant are mix poorly due to their injection in parallel layers.
  • the entire injection system is bulky.
  • the invention aims to solve these problems by providing improved injectors, allowing, in the clinker production processes, improve the combustion efficiency of fuels with a space requirement reduced.
  • the invention relates to a burner injector having a longitudinal axis, characterized in that it comprises an assembly injection of a main fuel having a main fuel outlet, an oxidizer injection assembly having an oxidizer outlet, and an auxiliary fuel injection assembly having an outlet auxiliary fuel, and in that said fuel injection assemblies main and auxiliary and oxidizer are arranged radially one around the other.
  • the invention also relates to a fuel injection system.
  • main and auxiliary and oxidizer including a fuel source main, a source of auxiliary fuel, a source of oxidizer, and at least one injector, characterized in that the injector is an injector as described above, and in that the fuel injection assemblies main and auxiliary and oxidizer of the injector are connected respectively sources of main and auxiliary fuels and oxidizers.
  • one or each fuel injection assembly is an assembly for spraying said fuel which comprises means for channeling of said fuel, means for channeling spray fluid, and spraying means connected to said channeling means said fuel and spray fluid, and the injection system includes furthermore at least one source of spray fluid connected to said means for channeling the spray fluid of the or each set of fuel spraying.
  • the oxidant source can be a gas source comprising between 30 and 100% oxygen.
  • Figure 1 illustrates an injector 1 for a method of developing clinker semi-dry or dry.
  • This injector 1 of generally elongated axisymmetric shape with an axis X-X, essentially comprises an interior assembly 2 for injecting a fuel main liquid with high PCI, an intermediate set 3 of oxidant injection and an external assembly 4 for injecting an auxiliary liquid fuel to low PCI.
  • the sets 2, 3 and 4 are substantially axisymmetric and coaxial.
  • the exterior injection assembly 4 is disposed radially at the exterior of the intermediate injection assembly 3 which is itself located radially outside the interior injection assembly 2.
  • the injection assembly 2 main fuel essentially comprises an inner pipe 5 main fuel, a spray head 6 which extends the tube 5 forward or downstream (to the left in Figures 1 and 2), and an outer tube 7 externally surrounding the tube 5.
  • the head 6 has an axial central bore 8 communicating with the interior of the tube 5 and a frustoconical external flange 9 pierced with six bores obliques 10, distributed regularly around the X-X axis. Bores 10 open into bore 8. These bores 10 are of axes inclined towards the front at the same angle with respect to the X-X axis. Removable tips 11 with orifices calibrated are introduced into the bores 10.
  • the head 6 also includes three pins 12 projecting radially outwards and located axially behind (to the right in Figures 1 and 2) relative to the collar 9. These pins 12 are regularly distributed angularly with respect to the X-X axis.
  • the front or downstream end of the tube 7 is supported, on the one hand, axially on the flange 9 and on the other hand, radially on the pins 12. It should be noted that the support of the front end of the tube 7 on the flange 9 is done according to frustoconical surfaces inclined with respect to the axis X-X which seals between the tube 7 and the collar 9.
  • This ring 13 ensures, with the flange 9 and the pins 12, the maintenance of the longitudinal position and from the centered radial position of the tube 5 relative to the tube 7.
  • a seal seal 131 is disposed between the ring 13 and an annular outer shoulder 132 of the tube 5. This shoulder 132 is located in front of the threaded section 130 from tube 5.
  • a transverse tubular connector 14 is disposed at the rear of the tube 7, slightly in front of the ring 13.
  • the tubes 5 and 7 delimit between them a passage 15 of pipe spray fluid which communicates at the front with the orifices of the nozzles 11, and therefore with the bore 8, and at the rear with the connector 14 thanks to a orifice 16 formed in the wall of the tube 7.
  • the inner tube 5 is extended towards the rear by a tubular connection longitudinal 17.
  • the intermediate oxidant injection assembly 3 essentially comprises ( Figures 1 and 3) a tube 20, extended forward by a head injection 21 and fitted at the rear with a clamping device 22.
  • the tube 20 is also provided with a transverse tubular connection 23 located slightly in front of the clamping device 22.
  • the injection head 21 has a central bore 24 communicating with the inside of the tube 20.
  • the bore 24 is of constant section except in one intermediate section 25 where its section converges forward.
  • Six axial grooves 26, of rectangular section and regularly angularly distributed around the X-X axis, are arranged in the thickness of head 21.
  • the grooves 26 are formed radially from the outside of the head 21 and open, on the one hand, into the front edge of the injection head 21 and, on the other hand, in an outer annular groove 27, of V-section and X-X axis, formed in the thickness of the head 21.
  • This outer annular groove 27 is located substantially at the same axial level as the intermediate section 25 of bore 24.
  • the head 21 is extended rearward by three internal legs 270 regularly spaced angularly from each other. These legs 270 are inserted inside the tube 20. These tabs 270, pressed against the wall of the tube 20, are crossed each by a transverse screw which ensures the joining of the head 21 and of the tube 20.
  • the support of the front end of the tube 20 on the head 21 is made according to frustoconical surfaces inclined relative to the axis X-X which seals between the tube 20 and the head 21.
  • the clamping device 22 essentially comprises a tip 271 externally threaded and integral with the rear end of the tube 20, a nut 28 screwed onto the rear end of the end piece 271, a split elastic ring 29, a metal washer not shown, and an O-ring seal 30.
  • the O-ring 30 is supported on an inner rear shoulder 31 of the end piece 27.
  • the metal washer is placed between the O-ring 30 and the elastic ring split 29 which rests on a rear inner annular lip 32 of the nut 28 and the split elastic ring 29.
  • the main fuel injection assembly 2 is arranged with sliding along the X-X axis inside the injection assembly 3 oxidizer.
  • a passage 35 for the oxidant pipe (FIG. 1) is delimited between the spray head 6 of the injection assembly 2 and the head 21 of the injection assembly 3, and between the tube 7 of the injection assembly 2 and the tube 20 of the injection assembly 3.
  • This passage 35 communicates with the rear with the connector 23 of the injection assembly 3 via a orifice 36 formed in the wall of the tube 7.
  • the nut 28 screwed onto the end piece 271 of the clamping device 22 compresses, by means of its annular lip 32, of the elastic ring 29 and of the metal washer, the O-ring 30 which bears on the shoulder 31 of the nozzle 27.
  • the seal 30 is applied to the exterior surface of the tube 7 thereby fixing the axial position of the oxidant injection assembly 3 by relative to the fuel injection assembly 2 and thereby ensuring the seal between the tubes 7 and 20 at the rear of the injector 1.
  • the tabs 270 bear radially on the front end of the tube 7 and thus ensure, with the clamping device 22, the centering of the main fuel injection assembly 2 in the fuel injection assembly 3 oxidizer.
  • the auxiliary fuel injection assembly 4 essentially comprises ( Figures 1 and 4) an inner tube 40 for fuel line auxiliary, a spray head 41 which extends the tube 40 forwards, and a outer tube 42 externally surrounding the tube 40.
  • the head 41 is of generally frustoconical shape converging towards the front.
  • the head 41 has an axial central bore 43, communicating with inside the tube 40, and six oblique bores 44, regularly distributed angularly around the X-X axis.
  • the bores 44 are inclined towards the front by a same angle with respect to the X-X axis and communicate with the central bore 43.
  • Removable 440 tips with calibrated orifices are inserted in the bores 44.
  • the front end of the tube 42 bears axially on the spray head 41.
  • the support of the front end of the tube 42 on the head 41 is done according to frustoconical surfaces inclined with respect to the axis X-X ce which seals between the tube 42 and the head 41.
  • the tube 42 is provided with a transverse tubular connector 47 located slightly in front of the ring 46.
  • the tubes 40 and 42 define between them a passage 48 of pipe spray fluid.
  • This passage 48 communicates, on the one hand, with the orifices of the ends 440 and therefore with the bore 43, and, on the other hand, with the fitting 47, thanks to an orifice 49 formed in the wall of the tube 42.
  • the tube 40 is provided at its rear end with a tubular connection 51 transverse then of a clamping device 52 similar to the device 22 of the oxidizer injection assembly 3.
  • the central bore 43 of the spray head 41 is delimited by a wall which comprises a front section 53 of constant section, then a section intermediate 54 diverging towards the rear, and finally a rear section 55 of constant section.
  • the auxiliary fuel injection assembly 4 is disposed at the outside of the oxidant injection assembly 3 in a sliding manner along the X-X axis.
  • the section 53 of the spray head 41 is supported on the front end of the injection head 21 of the oxidant injection assembly 3.
  • the axial grooves 26 of the injection head 21 are placed opposite bores 44 of the spray head 41 so that these grooves 26 communicate with the orifices of the end caps 440 inserted in the bores 44.
  • the tubes 20 of the injection assembly 3 and 40 and of the assembly 4 injection lines define between them a passage 57 (FIG. 1) for the fuel line auxiliary which communicates, on the one hand, at the rear with the transverse connector 51 thanks to an orifice 58 formed in the wall of the tube 40, and on the other hand, at the front with the outer annular groove 27 of the injection head 21, and therefore with the axial grooves 26 of this head 21.
  • a passage 57 for the fuel line auxiliary which communicates, on the one hand, at the rear with the transverse connector 51 thanks to an orifice 58 formed in the wall of the tube 40, and on the other hand, at the front with the outer annular groove 27 of the injection head 21, and therefore with the axial grooves 26 of this head 21.
  • the seal seal 30 of the clamping device 52 is compressed axially to take radially supported on the outer surface of the tube 20.
  • the assembly 3 of oxidant injection is centered in the fuel injection assembly 4 auxiliary and the relative axial position of these assemblies 3 and 4 is fixed.
  • the front edge 60 of the spray head 6 of the injection assembly 2 is located axially slightly behind the wafer before 61 of the injection head 21 of the injection assembly 3. Furthermore, the section 61 of the injection head 21 is located substantially at the same level axial than the front edge 62 of the spray head 41 of the assembly 4.
  • the front sections 60, 61 and 62 delimiting the outlets axially heads 6, 21 and 41, these respective outputs will bear the same references than the corresponding tranches 60, 61 and 62.
  • the injector 1 of FIG. 1 is intended to be placed in the wall a precalcination device, for example a "Lepol" grid.
  • a source 64 of pressurized liquid industrial waste is then connected to the axial connector 17 to supply the main fuel. These waste has a PCI typically between 6000 th / t and 10000 th / t.
  • a source 65 of polluted industrial water with low PCI is connected to the connector transverse 51 to supply the auxiliary fuel.
  • a source 66 of oxygen under pressure is connected to the transverse connector 23 to supply the oxidant, and a source 67 of pressurized air is connected to the transverse connections 14 and 47 to supply the spray fluids.
  • Injector 1 and sources 64 to 67 then form a system injection 68.
  • the air introduced via the connector 14 in the passage 15 comes to mix, after passage in the orifices of the tips 11, to the main fuel with high PCI at the level of the spray head 6 by spraying this fuel.
  • the main fuel is ejected from the outlet 60 the head 6 in a diverging jet of very fine droplets. This jet has an impact the inner edge 63 of the edge 61 of the injection head 21 of the assembly 3 of oxidant injection.
  • the oxygen introduced into the connector 23 circulates in the passage 35. This oxygen is then ejected from the head 21 in the form of a jet surrounding externally the main fuel jet. Due to the forms and arrangements relative to the spray head 6 and the injection head 21 the circulating oxygen in the head 21 is partly mixed with the main fuel jet between the outlet 60 of head 6 and outlet 61 of head 21. At the outlet of outlet 61 of the At head 21, the mixing of the main fuel and the oxidizer continues.
  • Low PCI fuel introduced into fitting 51 is channeled in the passage 57 then by the axial grooves 26 of the injection head 21. In these axial grooves 26, the fuel with low PCI meets the air under pressure introduced into the fitting 49 then channeled into the passage 48 and the end caps 440.
  • Low PCI fuel is sprayed out of the grooves axial 26 in the form of a jet of very fine droplets.
  • the auxiliary fuel jet then mixes with the jets oxygen and main fuel and a flame is produced.
  • the flame thus produced at the outlet of the injector 1 allows achieve good fuel combustion efficiency at low and strong PCI and reduce the amount of unburnt.
  • the fuel with low PCI circulating at outside the injector 1, it is not necessary to provide a cooling system external. Indeed, the fuel with low PCI plays the role of fluid cooling thus protecting the injector 1 and the refractory lining of the precalcination device in which the injector 1 is mounted.
  • the injector according to the invention is for mounting and dismounting easy and presents many adjustment possibilities as it goes now be described.
  • the assembly 2 main fuel injection can slide freely inside the oxidizer injection assembly 3.
  • the position of the outlet 60 of the head spray 6 relative to the outputs 61 and 62 of the injection head 21 and the spray head 41 can for example be modified. Tightening the nut 28, we can then fix the fuel injection assembly 2 in another position relative to the oxidant injection assembly 3, for example a position further away from outlet 60 relative to outlet 61 or a position closer to these outputs 60 and 61.
  • the position of the oxidant injection assembly 3 can be modified relative to the auxiliary fuel injection assembly 4, or even remove completely set 3 of set 4.
  • the modification of the ends 11 and 440 makes it possible to adjust spray fluid outlet speeds and therefore optimize the size fuel droplets at the outlet of injector 1.
  • each fluid spraying is preferably between 5 and 20% of the mass flow of the corresponding liquid fuel to be sprayed.
  • two separate sources connected respectively to fittings 14 and 47. These two sources can be sources of different spray fluids.
  • the oxygen injected by the injection assembly 3 only serves as an adjunct to reach the stoichiometry of the reactions of combustion and boost the flame produced.
  • this oxygen injected by the injection assembly 3 alone can ensure the stoichiometry of combustion reactions.
  • the oxidizer will be a gas comprising between 30 and 100% oxygen.
  • the grooves 26 may have a helical shape relative to the X-X axis to give a helical movement the pulverized auxiliary fuel.
  • the angle formed between the grooves 26 and the X-X axis is then preferably between 0 and 30 °. This characteristic further improves the mixture of fuels and oxidizer.
  • fins (not shown) of helical shape relative to the axis X-X can be provided outside of the head 6 in before the collar 9 to impart a helical movement to the oxidizer circulating between the spray head 6 and the injection head 21.
  • the concentric arrangement of the injector allows to reach a mixture of spray jets and satisfactory overall injection, with a reduced dimensions and, if necessary, large fuel flows.
  • FIG. 5 illustrates a variant of the injector 1 of FIG. 1 according to which the spray heads 6 and 41 have been modified and in which a final spray nose 70 has been added to the front end of injector 1.
  • End pieces 71 with calibrated orifices are now arranged in fourteen transverse bores 72 formed in the wall of the spray head 6 behind the flange 9.
  • the bores 72 are distributed in two rings of seven bores distributed regularly angularly around the X-X axis.
  • the two rings of bores 72 are offset axially and angularly one from the other.
  • the pins 12 are now placed at the front end of the tube 5.
  • nozzles 74 with calibrated orifices are now disposed. in fourteen transverse bores 75 in the wall of the head 41 spraying behind the converging section 54 partially delimiting the bore 43 of the head 41.
  • Bores 74 are divided into two rings of seven bores regularly distributed angularly around the X-X axis.
  • the two crowns bores 74 are offset axially and angularly from each other.
  • the final spray nose 70 comprises a tube 76 of axis X-X closed at its front end by a transverse wall 77.
  • the rear end of the tube 76 is extended rearward and radially outward by a ring 78 of axis X-X, the frustoconical interior surface 79 of which rests on the surface radially outer 80 frustoconical of the spray head 41.
  • a locking system 81 screwed onto the front end of the tube 42 of the assembly injection 4, pushes axially, by means of axial screws 82, the ring 78 on the spray head 41 thus ensuring the seal between the outlet of injector 1 and final spray nose 70.
  • the wall 77 has two oblique bores 84, tapped and located in the same plane passing through the X-X axis. Interchangeable tips 85 with calibrated orifices 86 are screwed into the bores 84. The axes of the bores 84 diverge forward with respect to the X-X axis.
  • bits 71 and 74 with calibrated holes provide additional options for adjusting spray characteristics main and auxiliary fuels. Indeed, it is possible to plug some of these bits 71 and 74 or to change them to adjust the characteristics sprays obtained as needed.
  • the spray nose provides a spray jet global divergent and thus a higher consumption of molecules oxygen contained in the fumes present in the precalcination device.
  • the angle formed between the axes of the bores 84 and the axis X-X can be between 10 and 60 °.
  • the injector according to the invention can be also used in the lime and dolomite industries but also in industrial wastewater incinerators or installations for the reprocessing of radioactive waste.

Landscapes

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Abstract

Cet injecteur (1) pour brûleur présente un axe longitudinal (X-X) et comprend un ensemble (2) d'injection d'un combustible principal présentant une sortie (60) de combustible principal, un ensemble (3) d'un comburant présentant une sortie (61) de comburant, un ensemble (4) d'injection d'un combustible auxiliaire présentant une sortie (62) de combustible auxiliaire. Lesdits ensembles (2, 3, 4) d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant sont disposés radialement l'un autour de l'autre. Application aux procédés d'élaboration de clinker. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne les injecteurs pour brûleurs présentant un axe longitudinal et s'applique en particulier aux procédés d'élaborations de clinker, intermédiaire de fabrication des ciments.
Le clinker est obtenu par cuisson à haute température de matériaux de carrière tels que l'argile, le calcaire ...
On distingue trois types principaux de cuisson pour l'élaboration de clinker, à savoir la cuisson par voie humide, la cuisson par voie semi-sèche et la cuisson par voie sèche.
Dans les cas des voies semi-sèche et sèche, l'installation de cuisson comporte successivement un dispositif de précalcination pour préchauffer, déshydrater, et décarbonater les matières premières, par exemple une grille « Lepol », et un four rotatif dans lequel le matériau s'écoule et où se produit la clinkérisation. Ce four rotatif délivre en sortie du clinker.
Une tuyère principale est située au niveau de la sortie du four rotatif. Cette tuyère amène l'énergie calorifique nécessaire dans le four rotatif. L'énergie calorifique nécessaire au fonctionnement du dispositif de précalcination est apportée majoritairement par les fumées produites par la tuyère principale, ces fumées circulant dans le four rotatif à contre-courant du matériau. Un appoint d'énergie est nécessaire au niveau du dispositif de précalcination.
Dans le cas d'une grille « Lepol », cet appoint est habituellement assuré par la combustion d'une part d'un combustible principal à fort pouvoir calorifique inférieur (PCI), par exemple supérieur à 6000 th/t, et d'autre part d'un combustible auxiliaire à faible PCI, par exemple inférieur à 2000 th/t.
Généralement, le combustible principal est constitué par des déchets industriels liquides contenant jusqu'à 30% en masse d'eau et le combustible auxiliaire est constitué d'eaux industrielles polluées. Pour assurer l'appoint d'énergie dans l'enceinte du dispositif de précalcination, on pulvérise, à l'aide d'air sous pression, ces combustibles dans des injecteurs distincts.
L'oxygène contenu dans les fumées présentes dans l'enceinte du dispositif de précalcination constitue le comburant principal. De l'oxygène d'appoint est introduit à proximité de l'injecteur de combustible principal par l'intermédiaire d'un troisième injecteur.
Dans le dispositif de précalcination, le combustible principal est pulvérisé sous forme d'une nappe supérieure, le combustible auxiliaire est pulvérisé sous forme d'une nappe inférieure espacée de la nappe supérieure, et l'oxygène d'appoint est injecté sous forme d'une nappe intermédiaire située entre les deux autres nappes, à proximité de la nappe supérieure.
Les combustibles principal et auxiliaire et le comburant d'appoint se mélangent mal du fait de leur injection en nappes parallèles.
Par conséquent, le rendement de combustion des combustibles à injecter est relativement faible, et on constate que la consommation de l'oxygène présent dans les fumées est également relativement faible.
Par ailleurs, l'ensemble du système d'injection est encombrant.
L'invention a pour but de résoudre ces problèmes en fournissant des injecteurs améliorés, permettant, dans les procédés d'élaboration de clinker, d'améliorer le rendement de combustion des combustibles avec un encombrement réduit.
A cet effet, l'invention a pour objet un injecteur pour brûleur présentant un axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'injection d'un combustible principal présentant une sortie de combustible principal, un ensemble d'injection d'un comburant présentant une sortie de comburant, et un ensemble d'injection d'un combustible auxiliaire présentant une sortie de combustible auxiliaire, et en ce que lesdits ensembles d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant sont disposés radialement l'un autour de l'autre.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'injecteur peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
  • un ou chaque ensemble d'injection de combustible est un ensemble de pulvérisation dudit combustible qui comprend des moyens de canalisation dudit combustible, des moyens de canalisation d'un fluide de pulvérisation, et des moyens de pulvérisation reliés auxdits moyens de canalisation du combustible et du fluide de pulvérisation ;
  • pour ledit ou chaque ensemble de pulvérisation de combustible, lesdits moyens de canalisation du combustible et du fluide de pulvérisation sont disposés radialement les uns autour des autres ;
  • pour ledit ou chaque ensemble de pulvérisation de combustible, les moyens de canalisation du fluide de pulvérisation sont disposés autour des moyens de canalisation dudit combustible ;
  • un ou chaque ensemble d'injection de combustible est monté dans l'injecteur de manière coulissante et réglable, par rapport à l'ensemble d'injection de comburant, entre au moins une position espacée et une position rapprochée, la sortie de combustible correspondante et la sortie de comburant étant respectivement espacées et rapprochées dans lesdites positions espacée et rapprochée ;
  • le ou chaque ensemble d'injection de combustible est amovible ;
  • l'ensemble d'injection de comburant est disposé radialement entre l'ensemble d'injection de combustible principal et l'ensemble d'injection de combustible auxiliaire ;
  • l'ensemble d'injection du combustible à plus faible pouvoir calorifique inférieur est situé radialement plus à l'extérieur de l'injecteur que l'ensemble d'injection du combustible à plus fort pouvoir calorifique inférieur ;
  • l'ensemble d'injection du combustible à plus faible pourvoir calorifique inférieur est situé radialement à l'extérieur de l'injecteur ;
  • l'injecteur comprend des moyens de mise en rotation, autour de l'axe longitudinal de l'injecteur, d'un ou de chaque combustible et/ou du comburant en sortie de l'ensemble d'injection correspondant ;
  • lesdits moyens de mise en rotation comprennent des canaux de forme hélicoïdale par rapport audit axe longitudinal de l'injecteur ;
  • lesdits canaux forment un angle avec l'axe longitudinal de l'injecteur compris entre environ 0 et 30° ;
  • l'injecteur comprend un nez de pulvérisation qui présente des orifices calibrés et qui est monté en aval des sorties respectives des ensembles d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant; et
  • des orifices calibrés du nez de pulvérisation définissent entre eux dans un plan longitudinal de l'injecteur un angle compris entre environ 20 et 120°.
L'invention a également pour objet un système d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant, comprenant une source de combustible principal, une source de combustible auxiliaire, une source de comburant, et au moins un injecteur, caractérisé en ce que l'injecteur est un injecteur tel que décrit ci-dessus, et en ce que les ensembles d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant de l'injecteur sont respectivement raccordés aux sources de combustibles principal et auxiliaire et de comburant.
En variante, un ou chaque ensemble d'injection de combustible est un ensemble de pulvérisation dudit combustible qui comprend des moyens de canalisation dudit combustible, des moyens de canalisation de fluide de pulvérisation, et des moyens de pulvérisation reliés auxdits moyens de canalisation dudit combustible et du fluide de pulvérisation, et le système d'injection comprend en outre au moins une source de fluide de pulvérisation raccordée auxdits moyens de canalisation du fluide de pulvérisation du ou de chaque ensemble de pulvérisation de combustible.
Par ailleurs, la source de comburant peut être une source de gaz comprenant entre 30 et 100 % d'oxygène.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un injecteur selon l'invention,
  • les figures 2 à 4 sont des vues analogues à la figure 1 illustrant différents éléments constitutifs de l'injecteur de la figure 1, et
  • la figure 5 est une vue schématique partielle, en coupe longitudinale et agrandie, illustrant l'extrémité de sortie d'une variante de l'injecteur de la figure 1.
La figure 1 illustre un injecteur 1 pour un procédé d'élaboration de clinker par voie semi-sèche ou sèche.
Cet injecteur 1, de forme générale axisymétrique allongée d'axe X-X, comprend essentiellement un ensemble intérieur 2 d'injection d'un combustible principal liquide à fort PCI, un ensemble intermédiaire 3 d'injection de comburant et un ensemble extérieur 4 d'injection d'un combustible auxiliaire liquide à faible PCI.
Les ensembles 2, 3 et 4 sont sensiblement axisymétriques et coaxiaux.
L'ensemble extérieur d'injection 4 est disposé radialement à l'extérieur de l'ensemble intermédiaire d'injection 3 qui est lui-même situé radialement à l'extérieur de l'ensemble intérieur d'injection 2.
Comme représenté sur les figures 1 et 2, l'ensemble d'injection 2 du combustible principal comprend essentiellement un tube intérieur 5 de canalisation du combustible principal, une tête 6 de pulvérisation qui prolonge le tube 5 vers l'avant ou aval (vers la gauche sur les figures 1 et 2), et un tube extérieur 7 entourant extérieurement le tube 5.
La tête 6 présente un alésage central axial 8 communiquant avec l'intérieur du tube 5 et une collerette extérieure tronconique 9 percée de six alésages obliques 10, répartis régulièrement autour de l'axe X-X. Les alésages 10 débouchent dans l'alésage 8. Ces alésages 10 sont d'axes inclinés vers l'avant d'un même angle par rapport à l'axe X-X. Des embouts 11 amovibles à orifices calibrés sont introduits dans les alésages 10.
La tête 6 comprend également trois pions 12 en saillie radialement vers l'extérieur et situés axialement en arrière (vers la droite sur les figures 1 et 2) par rapport à la collerette 9. Ces pions 12 sont régulièrement répartis angulairement par rapport à l'axe X-X. L'extrémité avant ou aval du tube 7 prend appui, d'une part, axialement sur la collerette 9 et d'autre part, radialement sur les pions 12. Il est à noter que l'appui de l'extrémité avant du tube 7 sur la collerette 9 se fait selon des surfaces tronconiques inclinées par rapport à l'axe X-X ce qui assure l'étanchéité entre le tube 7 et la collerette 9.
Une bague 13, filetée intérieurement et fixée à l'extrémité arrière du tube 7, est vissée sur un tronçon arrière fileté 130 du tube 5. Cette bague 13 assure, avec la collerette 9 et les pions 12, le maintien de la position longitudinale et de la position radiale centrée du tube 5 par rapport au tube 7. Un joint d'étanchéité 131 est disposé entre la bague 13 et un épaulement extérieur annulaire 132 du tube 5. Cet épaulement 132 est situé en avant du tronçon fileté 130 du tube 5.
Un raccord tubulaire 14 transversal est disposé à l'arrière du tube 7, légèrement en avant de la bague 13.
Les tubes 5 et 7 délimitent entre eux un passage 15 de canalisation de fluide de pulvérisation qui communique à l'avant avec les orifices des embouts 11, et donc avec l'alésage 8, et à l'arrière avec le raccord 14 grâce à un orifice 16 ménagé dans la paroi du tube 7.
Le tube intérieur 5 est prolongé vers l'arrière par un raccord tubulaire longitudinal 17.
L'ensemble intermédiaire 3 d'injection de comburant comprend essentiellement (figures 1 et 3) un tube 20, prolongé vers l'avant par une tête d'injection 21 et muni à l'arrière d'un dispositif de serrage 22.
Le tube 20 est également muni d'un raccord tubulaire 23 transversal situé légèrement en avant du dispositif de serrage 22.
La tête d'injection 21 présente un alésage central 24 communiquant avec l'intérieur du tube 20. L'alésage 24 est de section constante sauf dans un tronçon intermédiaire 25 où sa section converge vers l'avant.
Six rainures axiales 26, de section rectangulaire et régulièrement réparties angulairement autour de l'axe X-X, sont ménagées dans l'épaisseur de la tête 21.
Les rainures 26 sont ménagées radialement depuis l'extérieur de la tête 21 et débouchent, d'une part, dans la tranche avant de la tête d'injection 21 et, d'autre part, dans une rainure annulaire extérieure 27, de section en V et d'axe X-X, ménagée dans l'épaisseur de la tête 21. Cette rainure annulaire extérieure 27 est située sensiblement au même niveau axial que le tronçon intermédiaire convergent 25 de l'alésage 24.
La tête 21 est prolongée vers l'arrière par trois pattes intérieures 270 espacées régulièrement angulairement les unes des autres. Ces pattes 270 sont insérées à l'intérieur du tube 20. Ces pattes 270, plaquées contre la paroi du tube 20, sont traversées chacune par une vis transversale qui assure la solidarisation de la tête 21 et du tube 20. L'appui de l'extrémité avant du tube 20 sur la tête 21 se fait selon des surfaces tronconiques inclinées par rapport à l'axe X-X ce qui assure l'étanchéité entre le tube 20 et la tête 21.
Le dispositif de serrage 22 comprend essentiellement un embout 271 fileté extérieurement et solidaire de l'extrémité arrière du tube 20, un écrou 28 vissé sur l'extrémité arrière de l'embout 271, un anneau élastique fendu 29, une rondelle métallique non représentée, et un joint torique d'étanchéité 30. Le joint torique 30 prend appui sur un épaulement arrière intérieur 31 de l'embout 27. La rondelle métallique est placée entre le joint torique 30 et l'anneau élastique fendu 29 qui prend appui sur une lèvre annulaire intérieure arrière 32 de l'écrou 28 et l'anneau élastique fendu 29.
L'ensemble 2 d'injection de combustible principal est disposé de manière coulissante le long de l'axe X-X à l'intérieur de l'ensemble 3 d'injection de comburant. Ainsi, un passage 35 de canalisation du comburant (figure 1) est délimité entre la tête 6 de pulvérisation de l'ensemble d'injection 2 et la tête 21 d'injection de l'ensemble d'injection 3, et entre le tube 7 de l'ensemble d'injection 2 et le tube 20 de l'ensemble d'injection 3. Ce passage 35 communique à l'arrière avec le raccord 23 de l'ensemble d'injection 3 par l'intermédiaire d'un orifice 36 ménagé dans la paroi du tube 7.
L'écrou 28 vissé sur l'embout 271 du dispositif de serrage 22 comprime, par l'intermédiaire de sa lèvre annulaire 32, de l'anneau élastique 29 et de la rondelle métallique, le joint torique 30 qui prend appui sur l'épaulement 31 de l'embout 27. Ainsi, le joint 30 est appliqué sur la surface extérieure du tube 7 en fixant ainsi la position axiale de l'ensemble 3 d'injection de comburant par rapport à l'ensemble 2 d'injection de combustible et en assurant ainsi l'étanchéité entre les tubes 7 et 20 à l'arrière de l'injecteur 1.
Les pattes 270 prennent appui radialement sur l'extrémité avant du tube 7 et assurent ainsi, avec le dispositif de serrage 22, le centrage de l'ensemble 2 d'injection de combustible principal dans l'ensemble 3 d'injection de comburant.
L'ensemble 4 d'injection du combustible auxiliaire comprend essentiellement (figures 1 et 4) un tube intérieur 40 de canalisation du combustible auxiliaire, une tête 41 de pulvérisation qui prolonge le tube 40 vers l'avant, et un tube extérieur 42 entourant extérieurement le tube 40.
La tête 41 est de forme générale tronconique convergeant vers l'avant. La tête 41 présente un alésage central axial 43, communiquant avec l'intérieur du tube 40, et six alésages obliques 44, régulièrement répartis angulairement autour de l'axe X-X. Les alésages 44 sont inclinés vers l'avant d'un même angle par rapport à l'axe X-X et communiquent avec l'alésage central 43.
Des embouts 440 amovibles à orifices calibrés sont insérés dans les alésages 44. Une bague 46, filetée intérieurement et solidaire de l'extrémité arrière du tube 42, est vissée sur un tronçon intermédiaire du tube 40. L'extrémité avant du tube 42 prend appui axialement sur la tête 41 de pulvérisation.
Il est à noter que l'appui de l'extrémité avant du tube 42 sur la tête 41 se fait selon des surfaces tronconiques inclinées par rapport à l'axe X-X ce qui assure l'étanchéité entre le tube 42 et la tête 41.
Le tube 42 est muni d'un raccord tubulaire 47 transversal situé légèrement en avant de la bague 46.
Les tubes 40 et 42 délimitent entre eux un passage 48 de canalisation de fluide de pulvérisation. Ce passage 48 communique, d'une part, avec les orifices des embouts 440 et donc avec l'alésage 43, et, d'autre part, avec le raccord 47, grâce à un orifice 49 ménagé dans la paroi du tube 42.
Le tube 40 est muni à son extrémité arrière d'un raccord tubulaire 51 transversal puis d'un dispositif de serrage 52 analogue au dispositif 22 de l'ensemble 3 d'injection de comburant.
L'alésage central 43 de la tête de pulvérisation 41 est délimité par une paroi qui comprend un tronçon avant 53 de section constante, puis un tronçon intermédiaire 54 divergeant vers l'arrière, et enfin un tronçon arrière 55 de section constante.
L'ensemble 4 d'injection de combustible auxiliaire est disposé à l'extérieur de l'ensemble 3 d'injection de comburant de manière coulissante le long de l'axe X-X.
Le tronçon 53 de la tête de pulvérisation 41 prend appui sur l'extrémité avant de la tête d'injection 21 de l'ensemble 3 d'injection de comburant.
Les rainures axiales 26 de la tête d'injection 21 sont placées en regard des alésages 44 de la tête de pulvérisation 41 si bien que ces rainures 26 communiquent avec les orifices des embouts 440 insérés dans les alésages 44.
Les tubes 20 de l'ensemble 3 d'injection et 40 et de l'ensemble 4 d'injection délimitent entre eux un passage 57 (figure 1) de canalisation du combustible auxiliaire qui communique, d'une part, à l'arrière avec le raccord transversal 51 grâce à un orifice 58 ménagé dans la paroi du tube 40, et d'autre part, à l'avant avec la rainure annulaire extérieure 27 de la tête d'injection 21, et donc avec les rainures axiales 26 de cette tête 21.
Par ailleurs, comme dans le cas du dispositif de serrage 22, le joint d'étanchéité 30 du dispositif de serrage 52 est comprimé axialement pour prendre appui radialement sur la surface extérieure du tube 20. Ainsi, l'ensemble 3 d'injection de comburant est centré dans l'ensemble 4 d'injection de combustible auxiliaire et la position axiale relative de ces ensembles 3 et 4 est fixée.
Sur la figure 1, la tranche avant 60 de la tête de pulvérisation 6 de l'ensemble d'injection 2 est située axialement légèrement en arrière de la tranche avant 61 de la tête d'injection 21 de l'ensemble d'injection 3. Par ailleurs, la tranche 61 de la tête d'injection 21 est située sensiblement au même niveau axial que la tranche avant 62 de la tête de pulvérisation 41 de l'ensemble d'injection 4. Les tranches avant 60, 61 et 62 délimitant axialement les sorties des têtes 6, 21 et 41, ces sorties respectives porteront les mêmes références que les tranches correspondantes 60, 61 et 62.
L'injecteur 1 de la figure 1 est destiné à être disposé dans la paroi d'un dispositif de précalcination, par exemple une grille « Lepol ».
Une source 64 de déchets industriels liquides sous pression est alors raccordée au raccord axial 17 pour fournir le combustible principal. Ces déchets ont un PCI compris typiquement entre 6000 th/t et 10000 th/t. Une source 65 d'eaux industrielles polluées à faible PCI est raccordée au raccord transversal 51 pour fournir le combustible auxiliaire. Une source 66 d'oxygène sous pression est raccordée au raccord transversal 23 pour fournir le comburant, et une source 67 d'air sous pression est raccordée aux raccords transversaux 14 et 47 pour fournir les fluides de pulvérisation.
L'injecteur 1 et les sources 64 à 67 forment alors un système d'injection 68.
En fonctionnement, l'air introduit par l'intermédiaire du raccord 14 dans le passage 15 vient se mélanger, après passage dans les orifices des embouts 11, au combustible principal à fort PCI au niveau de la tête de pulvérisation 6 en pulvérisant ce combustible. Le combustible principal est éjecté de la sortie 60 la tête 6 en un jet divergent de gouttelettes très fines. Ce jet vient impacter le bord intérieur 63 de la tranche 61 de la tête d'injection 21 de l'ensemble 3 d'injection de comburant.
L'oxygène introduit dans le raccord 23 circule dans le passage 35. Cet oxygène est ensuite éjecté de la tête 21 sous forme d'un jet entourant extérieurement le jet de combustible principal. Du fait des formes et des dispositions relatives de la tête de pulvérisation 6 et de la tête d'injection 21 l'oxygène circulant dans la tête 21 se mélange en partie au jet de combustible principal entre la sortie 60 de la tête 6 et la sortie 61 de la tête 21. En sortie de la sortie 61 de la tête 21, le mélange du combustible principal et du comburant se poursuit.
Le combustible à faible PCI introduit dans le raccord 51 est canalisé dans le passage 57 puis par les rainures axiales 26 de la tête d'injection 21. Dans ces rainures axiales 26, le combustible à faible PCI rencontre l'air sous pression introduit dans le raccord 49 puis canalisé dans le passage 48 et les orifices des embouts 440.
Le combustible à faible PCI est ainsi pulvérisé et sort des rainures axiales 26 sous forme d'un jet de très fines gouttelettes.
Le jet de combustible auxiliaire vient ensuite se mélanger aux jets d'oxygène et de combustible principal et une flamme est produite.
La flamme ainsi produite en sortie de l'injecteur 1 permet d'atteindre des bons rendements de combustion des combustibles à faible et à fort PCI et de réduire la quantité d'imbrûlés.
Ces bons rendements sont dus, d'une part, à l'injection intermédiaire de l'oxygène qui permet de créer au coeur de la flamme une flamme pilote, dopée à l'oxygène, qui crée un point chaud central, et d'autre part, du fait que les combustibles sont pulvérisés sous forme de jets coaxiaux de très fines gouttelettes qui se mélangent intimement.
En outre, on constate que, le combustible à faible PCI circulant à l'extérieur de l'injecteur 1, il n'est pas nécessaire de prévoir un système de refroidissement externe. En effet, le combustible à faible PCI joue le rôle de fluide de refroidissement en protégeant ainsi l'injecteur 1 et le revêtement réfractaire du dispositif de précalcination dans lequel l'injecteur 1 est monté.
Par ailleurs, l'injecteur selon l'invention est de montage et de démontage aisé et présente de nombreuses possibilités de réglage comme cela va maintenant être décrit.
En dévissant l'écrou 28 du dispositif de serrage 22, l'ensemble 2 d'injection de combustible principal peut coulisser librement à l'intérieur de l'ensemble 3 d'injection de comburant. Ainsi, la position de la sortie 60 de la tête de pulvérisation 6 par rapport aux sorties 61 et 62 de la tête d'injection 21 et de la tête de pulvérisation 41 peut être par exemple modifiée. En resserrant l'écrou 28, on peut alors fixer l'ensemble 2 d'injection de combustible dans une autre position par rapport à l'ensemble 3 d'injection de comburant, par exemple une position plus reculée de la sortie 60 par rapport à la sortie 61 ou une position plus rapprochée de ces sorties 60 et 61.
Il est également possible, après dévissage de l'écrou 28, de retirer complètement l'ensemble 2 d'injection de combustible principal du reste de l'injecteur 1. Ensuite, en dévissant la bague 13, on peut faire reculer le tube 7 par rapport au tube 5 et ainsi rendre accessibles les embouts 11 à orifices calibrés de la tête de pulvérisation 6 pour les déboucher ou les changer.
De manière analogue, en dévissant l'écrou 28 du dispositif de serrage 52, on peut modifier la position de l'ensemble 3 d'injection de comburant par rapport à l'ensemble 4 d'injection de combustible auxiliaire, voire retirer complètement l'ensemble 3 de l'ensemble 4.
Ainsi, il est possible par resserrage de l'écrou 28 du dispositif de serrage 52 de solidariser les ensembles 3 et 4 d'injection dans une position où la sortie 61 de la tête 21 est, par exemple, reculée par rapport à la sortie 62 de la tête 41.
Si l'ensemble 3 est complètement retiré de l'ensemble 4, il est possible par dévissage des vis des pattes 270 de changer la tête d'injection 21 qui prolonge le tube 20.
Enfin, il est possible, par dévissage de la bague 46, de faire reculer le tube 42 par rapport au tube 40 pour venir déboucher ou changer les embouts 440 à orifices calibrés de la tête de pulvérisation 41.
On peut donc effectuer facilement les opérations de maintenance usuelles comme le débouchage des orifices de passage des différents fluides ainsi que les modifications des caractéristiques des têtes 26, 21 et 41 ou des positions relatives de leurs sorties respectives 60, 61 et 62.
En particulier, la modification des embouts 11 et 440 permet de régler les vitesses de sortie des fluides de pulvérisation et donc d'optimiser la taille des gouttelettes des combustibles en sortie de l'injecteur 1.
Il est possible d'utiliser, comme fluides de pulvérisation, de l'air comprimé, de la vapeur ou tout autre fluide. Le débit massique de chaque fluide de pulvérisation est de préférence compris entre 5 et 20 % du débit massique du combustible liquide correspondant à pulvériser.
Selon une variante, on utilise, à la place de la source commune 67, deux sources séparées raccordées respectivement aux raccords 14 et 47. Ces deux sources peuvent être des sources de fluides de pulvérisation différents.
Dans l'exemple décrit, l'oxygène injecté par l'ensemble 3 d'injection sert uniquement d'appoint pour atteindre la stoechiométrie des réactions de combustion et doper la flamme produite. Toutefois, pour certaines applications, cet oxygène injecté par l'ensemble 3 d'injection peut assurer à lui tout seul la stoechiométrie des réactions de combustion.
De manière plus générale, le comburant sera un gaz comprenant entre 30 et 100 % d'oxygène.
Selon une variante non représentée, les rainures 26 peuvent avoir une forme hélicoïdale par rapport à l'axe X-X pour conférer un mouvement hélicoïdal au combustible auxiliaire pulvérisé. L'angle formé entre les rainures 26 et l'axe X-X est alors de préférence compris entre 0 et 30°. Cette caractéristique permet d'améliorer encore le mélange des combustibles et du comburant.
De manière analogue des ailettes (non représentées) de forme hélicoïdale par rapport à l'axe X-X peuvent être prévues à l'extérieur de la tête 6 en avant de la collerette 9 pour conférer un mouvement hélicoïdal au comburant circulant entre la tête de pulvérisation 6 et la tête d'injection 21.
La disposition concentrique de l'injecteur permet d'atteindre un mélange des jets de pulvérisation et une injection globale satisfaisante, avec un encombrement réduit et, si nécessaire, des débits importants de combustibles.
La figure 5 illustre une variante de l'injecteur 1 de la figure 1 selon laquelle les têtes de pulvérisation 6 et 41 ont été modifiées et dans lesquelles un nez de pulvérisation finale 70 a été adjoint à l'extrémité avant de l'injecteur 1.
Des embouts 71 à orifices calibrés sont maintenant disposés dans quatorze alésages transversaux 72 ménagés dans la paroi de la tête 6 de pulvérisation en arrière de la collerette 9. Les alésages 72 sont répartis en deux couronnes de sept alésages répartis régulièrement angulairement autour de l'axe X-X. Les deux couronnes d'alésages 72 sont décalées axialement et angulairement l'une de l'autre.
Les pions 12 sont maintenant disposés à l'extrémité avant du tube 5.
De même des embouts 74 à orifices calibrés sont maintenant disposés dans quatorze alésages transversaux 75 ménagés dans la paroi de la tête 41 de pulvérisation en arrière du tronçon convergent 54 délimitant partiellement l'alésage 43 de la tête 41.
Les alésages 74 sont répartis en deux couronnes de sept alésages répartis régulièrement angulairement autour de l'axe X-X. Les deux couronnes d'alésages 74 sont décalés axialement et angulairement l'une de l'autre.
Le nez de pulvérisation finale 70 comprend un tube 76 d'axe X-X fermé à son extrémité avant par une paroi transversale 77. L'extrémité arrière du tube 76 est prolongée vers l'arrière et radialement vers l'extérieur par un anneau 78 d'axe X-X, dont la surface intérieure 79 tronconique prend appui sur la surface radialement extérieure 80 tronconique de la tête de pulvérisation 41. Un système de blocage 81, vissé sur l'extrémité avant du tube 42 de l'ensemble d'injection 4, vient pousser axialement, par l'intermédiaire de vis axiales 82, l'anneau 78 sur la tête de pulvérisation 41 en assurant ainsi l'étanchéité entre la sortie de l'injecteur 1 et le nez de pulvérisation finale 70.
La paroi 77 présente deux alésages 84 obliques, taraudés et situées dans un même plan passant par l'axe X-X. Des embouts interchangeables 85 à orifices 86 calibrés sont vissés dans les alésages 84. Les axes des alésages 84 divergent vers l'avant par rapport à l'axe X-X.
La présence des embouts 71 et 74 à perçages calibrés offrent des possibilités supplémentaires de réglage des caractéristiques de la pulvérisation des combustibles principal et auxiliaire. En effet, il est possible de boucher certains de ces embouts 71 et 74 ou de les changer pour ajuster les caractéristiques des pulvérisations obtenues en fonction des besoins.
Par ailleurs, le nez de pulvérisation permet d'obtenir un jet de pulvérisation global divergent et ainsi une consommation plus importante des molécules d'oxygène contenues dans les fumées présentes dans le dispositif de précalcination. L'angle formé entre les axes des alésages 84 et l'axe X-X peut être compris entre 10 et 60°.
D'une manière plus générale, l'injecteur selon l'invention peut être utilisé également dans les industries d'élaboration de la chaux, de la dolomie mais aussi dans les incinérateurs d'eaux industrielles usées ou les installations de retraitement de déchets radioactifs.

Claims (17)

  1. Injecteur (1) pour brûleur présentant un axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble (2) d'injection d'un combustible principal présentant une sortie de combustible principal (60), un ensemble (3) d'injection d'un comburant présentant une sortie de comburant (61), et un ensemble (4) d'injection d'un combustible auxiliaire présentant une sortie de combustible auxiliaire (62), et en ce que lesdits ensembles (2, 3, 4) d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant sont disposés radialement l'un autour de l'autre.
  2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ou chaque ensemble (2, 4) d'injection de combustible est un ensemble de pulvérisation dudit combustible qui comprend des moyens (5, 40) de canalisation dudit combustible, des moyens (7, 42) de canalisation d'un fluide de pulvérisation, et des moyens (6, 41) de pulvérisation reliés auxdits moyens de canalisation du combustible et du fluide de pulvérisation.
  3. Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour ledit ou chaque ensemble (2, 4) de pulvérisation de combustible, lesdits moyens (5, 7, 40, 42) de canalisation du combustible et du fluide de pulvérisation sont disposés radialement les uns autour des autres.
  4. Injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour ledit ou chaque ensemble (2, 4) de pulvérisation de combustible, les moyens (57, 42) de canalisation du fluide de pulvérisation sont disposés autour des moyens (5, 40) de canalisation dudit combustible.
  5. Injecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un ou chaque ensemble (2, 4) d'injection de combustible est monté dans l'injecteur (1) de manière coulissante et réglable, par rapport à l'ensemble (3) d'injection de comburant, entre au moins une position espacée et une position rapprochée, la sortie de combustible (60, 62) correspondante et la sortie de comburant (61) étant respectivement espacées et rapprochées dans lesdites positions espacée et rapprochée.
  6. Injecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ou chaque ensemble (2, 4) d'injection de combustible est amovible.
  7. Injecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble (3) d'injection de comburant est disposé radialement entre l'ensemble (2) d'injection de combustible principal et l'ensemble (4) d'injection de combustible auxiliaire.
  8. Injecteur selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que l'ensemble (4) d'injection du combustible à plus faible pouvoir calorifique inférieur (PCI) est situé radialement plus à l'extérieur de l'injecteur que l'ensemble (2) d'injection du combustible à plus fort pouvoir calorifique inférieur.
  9. Injecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ensemble (4) d'injection du combustible à plus faible pourvoir calorifique inférieur (PCI) est situé radialement à l'extérieur de l'injecteur (1).
  10. Injecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (63) de mise en rotation, autour de l'axe longitudinal (X-X) de l'injecteur (1), d'un ou de chaque combustible et/ou du comburant en sortie (62) de l'ensemble d'injection (4) correspondant.
  11. Injecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en rotation comprennent des canaux (63) de forme hélicoïdale par rapport audit axe longitudinal (X-X) de l'injecteur (1).
  12. Injecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits canaux (63) forment un angle avec l'axe longitudinal (X-X) de l'injecteur (1) compris entre environ 0 et 30°.
  13. Injecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un nez de pulvérisation (70) qui présente des orifices calibrés (86) et qui est monté en aval des sorties (60, 61, 62) respectives des ensembles (2, 3, 4) d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant.
  14. Injecteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que des orifices calibrés (86) du nez de pulvérisation (70) définissent entre eux dans un plan longitudinal de l'injecteur (1) un angle compris entre environ 20 et 120°.
  15. Système d'injection (68) de combustibles principal et auxiliaire et de comburant, comprenant une source (64) de combustible principal, une source (65) de combustible auxiliaire, une source (66) de comburant, et au moins un injecteur (1), caractérisé en ce que l'injecteur est un injecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, et en ce que les ensembles (2, 3, 4) d'injection de combustibles principal et auxiliaire et de comburant de l'injecteur sont respectivement raccordés aux sources (64, 65, 66) de combustibles principal et auxiliaire et de comburant.
  16. Système d'injection selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un ou chaque ensemble (2, 4) d'injection de combustible est un ensemble de pulvérisation dudit combustible qui comprend des moyens (5, 40) de canalisation dudit combustible, des moyens (7, 42) de canalisation de fluide de pulvérisation, et des moyens (6, 41) de pulvérisation reliés auxdits moyens de canalisation dudit combustible et du fluide de pulvérisation, et en ce que le système d'injection (68) comprend en outre au moins une source (67) de fluide de pulvérisation raccordée auxdits moyens (7, 42) de canalisation du fluide de pulvérisation du ou de chaque ensemble (2, 4) de pulvérisation de combustible.
  17. Système d'injection selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la source de comburant est une source de gaz comprenant entre 30 et 100 % d'oxygène.
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