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FR3144645A1 - COMBUSTION SYSTEM CAPABLE OF OPERATING WITH RECYCLING OF COMBUSTION FUMES - Google Patents

COMBUSTION SYSTEM CAPABLE OF OPERATING WITH RECYCLING OF COMBUSTION FUMES Download PDF

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FR3144645A1
FR3144645A1 FR2214633A FR2214633A FR3144645A1 FR 3144645 A1 FR3144645 A1 FR 3144645A1 FR 2214633 A FR2214633 A FR 2214633A FR 2214633 A FR2214633 A FR 2214633A FR 3144645 A1 FR3144645 A1 FR 3144645A1
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FR
France
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combustion
recycling
dioxygen
gas
fumes
Prior art date
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Pending
Application number
FR2214633A
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French (fr)
Inventor
Jaouad Zemmouri
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Carbodown SAS
Original Assignee
Starklab SAS
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 Starklab SAS filed Critical Starklab SAS
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Priority to PCT/EP2023/087505 priority patent/WO2024141436A1/en
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Abstract

Le système de combustion comporte un dispositif de combustion (1) permettant la combustion d’un combustible au moyen d’au moins un gaz comburant (GC) et comportant une sortie (1a) par laquelle il rejette des fumées de combustion (FC), une unité d’alimentation (3) en gaz comburant (GC) comportant un mélangeur (31) et une source (30) de dioxygène gazeux qui fournit un gaz riche en dioxygène et qui est raccordée à une première entrée du mélangeur (31), un circuit principal d’évacuation (5) raccordé à la sortie (1a) du dispositif de combustion (1) et débouchant à l’air libre, des moyens de recyclage (4) qui comportent une boucle de recyclage (40) entre le circuit principal d’évacuation (5) et une deuxième entrée du mélangeur (31), au moins un ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) monté sur la boucle de recyclage (40), une dérivation (6) qui est raccordée à la boucle de recyclage (40) en aval du ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) et qui débouche à l’air libre, et une unité de commande (7) adaptée pour commander au moins le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR). Fig.1 The combustion system comprises a combustion device (1) allowing the combustion of a fuel by means of at least one oxidizing gas (GC) and comprising an outlet (1a) through which it rejects combustion fumes (FC), an oxidant gas (GC) supply unit (3) comprising a mixer (31) and a source (30) of gaseous dioxygen which supplies a gas rich in dioxygen and which is connected to a first inlet of the mixer (31), a main evacuation circuit (5) connected to the outlet (1a) of the combustion device (1) and opening into the open air, recycling means (4) which comprise a recycling loop (40) between the circuit main exhaust (5) and a second inlet of the mixer (31), at least one recycling fan or compressor (VR) mounted on the recycling loop (40), a bypass (6) which is connected to the recycling loop recycling (40) downstream of the recycling fan or compressor (VR) and which opens into the open air, and a control unit (7) adapted to control at least the recycling fan or compressor (VR). Fig.1

Description

SYSTEME DE COMBUSTION APTE A FONCTIONNER AVEC UN RECYCLAGE DES FUMEES DE COMBUSTIONCOMBUSTION SYSTEM CAPABLE OF OPERATING WITH RECYCLING OF COMBUSTION FUMES

La présente invention concerne le domaine de la combustion avec un recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion.The present invention relates to the field of combustion with recycling of at least part of the combustion fumes.

Art antérieurPrior art

Une combustion dite «classique» consiste à mélanger dans une installation de combustion (four, chaudière, etc.) de l’air (comburant) à un combustible dans des conditions de hautes températures pour créer l’oxydation. La réaction est exothermique et s’entretient naturellement. L’air contient 21% de dioxygène (O2) et le volume d’air utilisé est contrôlé de sorte que la quantité de dioxygène soit suffisante pour la combustion.A so-called " classic " combustion consists of mixing air (oxidant) with a fuel in a combustion installation (furnace, boiler, etc.) under high temperature conditions to create oxidation. The reaction is exothermic and is naturally maintained. The air contains 21% dioxygen (O 2 ) and the volume of air used is controlled so that the quantity of dioxygen is sufficient for combustion.

En combustion classique, les fumées de combustion comportent de la vapeur d’eau (H2O) et des produits de combustion en phase gazeuse, dont principalement du diazote (N2) en phase gazeuse, et du dioxyde de carbone (CO2) en phase gazeuse.In conventional combustion, combustion fumes contain water vapor ( H2O ) and combustion products in the gas phase, mainly nitrogen ( N2 ) in the gas phase, and carbon dioxide ( CO2 ) in the gas phase.

Dans le présent texte, on désigne par les termes « gaz de combustion », les produits de combustion en phase gazeuse qui sont rejetés après la combustion.In this text, the term "combustion gas" refers to the gaseous phase combustion products which are released after combustion.

Si on souhaite capter le CO2de ces fumées, il est aisé d’éliminer la vapeur d’eau en condensant ces fumées de combustion et en recueillant l’eau sous forme liquide. En revanche la difficulté principale réside dans la séparation de l’azote et du dioxyde carbone. En outre, en combustion classique, et selon le type de combustible utilisé, le gaz de combustion peut également comporter d’autres produits de combustion polluants en phase gazeuse, en quantité plus ou moins importante, tels que par exemple SOx (oxydes de soufre), NOx (oxydes d’azote), HCl (chlorure d’hydrogène), HF (fluorure d’hydrogène), etc… Par conséquent si on souhaite capter le CO2de ces fumées, il faut également séparer le CO2 de ces autres polluants.If we want to capture CO2of these fumes, it is easy to eliminate the water vapor by condensing these combustion fumes and collecting the water in liquid form. On the other hand, the main difficulty lies in the separation of nitrogen and carbon dioxide. In addition, in conventional combustion, and depending on the type of fuel used, the combustion gas can also contain other polluting combustion products in the gaseous phase, in more or less significant quantities, such as for example SOx (sulfur oxides), NOx (nitrogen oxides), HCl (hydrogen chloride), HF (hydrogen fluoride), etc. Consequently, if we want to capture the CO2From these fumes, it is also necessary to separate the CO2 of these other pollutants.

Plusieurs solutions ont été envisagées pour capter le CO2dans des fumées issues de combustion classique, mais leur coût reste très élevé.Several solutions have been considered to capture CO2 in fumes from conventional combustion, but their cost remains very high.

Pour réduire l’émission de polluants dans les fumées de combustion, il est connu de remplacer la combustion classique susvisée, par une combustion, dite « oxycombustion », dans laquelle l’air (comburant) est remplacé par du dioxygène dans des proportions stœchiométriques, le nombre d’atomes d’oxygène étant égal à celui nécessaire pour oxyder l’ensemble des atomes du combustible.To reduce the emission of pollutants in combustion fumes, it is known to replace the above-mentioned conventional combustion with a combustion called "oxycombustion", in which the air (oxidant) is replaced by dioxygen in stoichiometric proportions, the number of oxygen atoms being equal to that necessary to oxidize all the atoms of the fuel.

La production de dioxygène pour mettre en œuvre l’oxycombustion peut par exemple être obtenue de manière connue par cryogénie ou par électrolyse de l’eau.The production of dioxygen to implement oxycombustion can, for example, be obtained in a known manner by cryogenics or by electrolysis of water.

Dans le cas par exemple d’une oxycombustion de méthane (CH4), on produit des fumées de combustion constituées d’1/3 de CO2en phase gazeuse et de 2/3 de vapeur d’eau en volume. Dans le cas d’autres combustibles, on aura en plus les polluants issus de la combustion, comme par HCl, SOx, etc. Si le combustible n’est pas azoté, de manière avantageuse les fumées ne contiendront naturellement pas de NOx.In the case of oxycombustion of methane (CH 4 ), for example, combustion fumes are produced consisting of 1/3 CO 2 in the gas phase and 2/3 water vapor by volume. In the case of other fuels, there will also be pollutants from combustion, such as HCl, SOx, etc. If the fuel is not nitrogenous, advantageously the fumes will naturally not contain NOx.

L’équation de la réaction chimique de l’oxycombustion du méthane (CH4) est la suivante :The equation for the chemical reaction of oxycombustion of methane (CH 4 ) is:

CH4+ 2O2→ CO2+ 2H2O -891 kJ/mole de CH4 CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O -891 kJ/mole of CH 4

Cela signifie que chaque mole de CH4produira une puissance de 891 kJ vers l’extérieur.This means that each mole of CH4 will produce 891 kJ of power outwards.

Pour les autres combustibles, les réactions sont analogues, avec l’apparition d’autres composés si le combustible contient d’autres atomes que le carbone et l’hydrogène.For other fuels, the reactions are similar, with the appearance of other compounds if the fuel contains atoms other than carbon and hydrogen.

Dans le cas par exemple de l’oxycombustion du méthane, on constate qu’il est plus aisé de capter le CO2. Il suffit pour cela de condenser l’eau des fumées de combustion par un procédé de refroidissement ou d’assèchement pour obtenir du CO2à l’état gazeux.In the case of oxycombustion of methane, for example, it is easier to capture CO2 . All that is needed is to condense the water in the combustion fumes using a cooling or drying process to obtain CO2 in a gaseous state.

Il est donc connu à ce jour de mettre en œuvre un condenseur pour condenser les fumées d’oxycombustion afin de faciliter le captage du CO2. It is therefore known to date that a condenser can be used to condense oxycombustion fumes in order to facilitate the capture of CO2 .

Une difficulté importante de l’oxycombustion réside toutefois dans la difficulté de maîtrise de la combustion, car à la différence de la combustion classique, la température d’oxycombustion peut rapidement et de manière non contrôlée devenir très élevée dans la chambre de combustion, de sorte que les installations de combustion classiques ne résistent pas.A major difficulty with oxycombustion, however, lies in the difficulty of controlling combustion, because unlike conventional combustion, the oxycombustion temperature can quickly and uncontrollably become very high in the combustion chamber, so that conventional combustion installations cannot withstand it.

Pour pallier cette difficulté, on a déjà proposé des installations permettant d’améliorer l’oxycombustion, en recyclant au moins une partie des fumées de combustion riches en CO2en phase gazeuse, de préférence en les condensant, de manière à la mélanger avec le dioxygène et à obtenir un gaz comburant (O2-CO2) qui permet avantageusement d’abaisser la température de combustion.To overcome this difficulty, installations have already been proposed which make it possible to improve oxycombustion by recycling at least part of the CO2 -rich combustion fumes in the gas phase, preferably by condensing them, so as to mix them with the dioxygen and obtain an oxidizing gas ( O2 - CO2 ) which advantageously makes it possible to lower the combustion temperature.

Ce perfectionnement permet une oxycombustion à base de dioxygène avec recyclage des fumées de combustion plus facilement maîtrisée, par rapport à une oxycombustion mettant en œuvre uniquement du dioxygène comme comburant, tout en réduisant l’émission de polluants par rapport à une combustion classique et en facilitant le cas échéant le captage du CO2.This improvement allows for oxycombustion based on dioxygen with recycling of combustion fumes that is more easily controlled, compared to oxycombustion using only dioxygen as the oxidant, while reducing the emission of pollutants compared to conventional combustion and facilitating the capture of CO2 where appropriate.

Ces installations sont prévues pour fonctionner uniquement en oxycombustion avec recyclage des fumées de combustion, ce qui induit plusieurs inconvénients.These installations are designed to operate only in oxycombustion with recycling of combustion fumes, which leads to several drawbacks.

Les procédures de démarrage et d’arrêt de ces installations sont des phases de fonctionnement critiques et risquées et peuvent de manière préjudiciable conduire à des températures d’oxycombustion, avec recyclage des fumées de combustion, non contrôlées et trop élevées dans la chambre de combustion.The start-up and shutdown procedures of these installations are critical and risky operating phases and can detrimentally lead to oxycombustion temperatures, with recycling of combustion fumes, which are uncontrolled and excessively high in the combustion chamber.

Au cours de l’oxycombustion, avec recyclage des fumées de combustion, une baisse de concentration en dioxygène trop importante dans le gaz comburant peut de manière préjudiciable aboutir à un arrêt intempestif de la combustion dans la chambre de combustion de l’installation, ce qui peut avoir des conséquences graves par exemple dans une chaîne de production industrielle utilisant l’énergie thermique produite.During oxycombustion, with recycling of combustion fumes, a drop in the concentration of dioxygen in the combustion gas that is too significant can lead to an untimely shutdown of combustion in the combustion chamber of the installation, which can have serious consequences, for example in an industrial production line using the thermal energy produced.

Présentation de l’inventionPresentation of the invention

L’invention a pour objectif principal de proposer un système de combustion qui peut fonctionner avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion, mais qui permet de pallier tout ou partie des inconvénients susvisés inhérents aux installations d’oxycombustion de l’art antérieur qui mettent en œuvre un tel recyclage des fumées de combustion.The main objective of the invention is to propose a combustion system which can operate with recycling of at least part of the combustion fumes, but which makes it possible to overcome all or part of the aforementioned drawbacks inherent in oxycombustion installations of the prior art which implement such recycling of combustion fumes.

L’invention a ainsi pour objet un système de combustion comportant un dispositif de combustion permettant la combustion d’un combustible au moyen d’au moins un gaz comburant et comportant une sortie par laquelle il rejette des fumées de combustion, une unité d’alimentation en gaz comburant qui est raccordée au dispositif de combustion et permet d’alimenter le dispositif de combustion en gaz comburant, ladite unité d’alimentation en gaz comburant comportant un mélangeur et une source de dioxygène gazeux qui fournit un gaz riche en dioxygène et qui est raccordée à une première entrée du mélangeur, un circuit principal d’évacuation raccordé à la sortie du dispositif de combustion et débouchant à l’air libre, des moyens de recyclage qui comportent une boucle de recyclage entre le circuit principal d’évacuation et une deuxième entrée du mélangeur, au moins un ventilateur ou compresseur de recyclage monté sur la boucle de recyclage et adapté pour faire circuler un fluide gazeux dans la boucle de recyclage en direction de la deuxième entrée du mélangeur depuis un raccordement de la boucle de recyclage avec le circuit principal d’évacuation, une dérivation qui est raccordée à la boucle de recyclage en aval du ventilateur ou compresseur de recyclage (c’est-à-dire entre le ventilateur ou compresseur de recyclage et la deuxième entrée du mélangeur) et qui débouche à l’air libre, et une unité de commande adaptée pour commander au moins le ventilateur ou compresseur de recyclage.The invention thus relates to a combustion system comprising a combustion device enabling the combustion of a fuel by means of at least one oxidizing gas and comprising an outlet through which it discharges combustion fumes, a unit for supplying oxidizing gas which is connected to the combustion device and enables the combustion device to be supplied with oxidizing gas, said unit for supplying oxidizing gas comprising a mixer and a source of gaseous dioxygen which supplies a gas rich in dioxygen and which is connected to a first inlet of the mixer, a main evacuation circuit connected to the outlet of the combustion device and opening into the open air, recycling means which comprise a recycling loop between the main evacuation circuit and a second inlet of the mixer, at least one recycling fan or compressor mounted on the recycling loop and adapted to circulate a gaseous fluid in the recycling loop towards the second inlet of the mixer from a connection of the recycling loop with the main evacuation circuit, a bypass which is connected to the recycling loop downstream of the recycling fan or compressor (i.e. between the recycling fan or compressor and the second mixer inlet) and which opens into the open air, and a control unit suitable for controlling at least the recycling fan or compressor.

Les termes «gaz riche en dioxygène» signifient que le gaz contient au moins 40% (pourcentage volumique) de dioxygène.The term " oxygen-rich gas " means that the gas contains at least 40% (volume percentage) oxygen.

Plus particulièrement, l’unité de commande est adaptée pour commander le ventilateur ou compresseur de recyclage de manière à pouvoir configurer le système de combustion dans un mode de fonctionnement choisi parmi au moins deux modes de fonctionnement différents (M1 ; M2) et à pouvoir passer d’un mode de fonctionnement à l’autre : un premier mode de fonctionnement (M1) dans lequel le ventilateur ou compresseur de recyclage est à l’arrêt et le mélangeur n’est pas alimenté en gaz riche en dioxygène en provenance de la source de dioxygène gazeux et est alimenté par de l’air entrant dans la dérivation, et un deuxième mode de fonctionnement (M2), dans lequel le ventilateur ou compresseur de recyclage fonctionne, et le mélangeur est alimenté au moins avec du gaz riche en dioxygène fourni par la source de dioxygène gazeux et avec au moins une partie des fumées de combustion rejetées par le dispositif de combustion.More particularly, the control unit is adapted to control the recycling fan or compressor so as to be able to configure the combustion system in an operating mode chosen from at least two different operating modes (M1; M2) and to be able to switch from one operating mode to the other: a first operating mode (M1) in which the recycling fan or compressor is stopped and the mixer is not supplied with oxygen-rich gas from the gaseous oxygen source and is supplied by air entering the bypass, and a second operating mode (M2), in which the recycling fan or compressor is operating, and the mixer is supplied at least with oxygen-rich gas supplied by the gaseous oxygen source and with at least a portion of the combustion fumes discharged by the combustion device.

Dans ledit premier mode de fonctionnement (M1), le mélangeur est alimenté au moins avec de l’air aspiré via la dérivation et l’intégralité des fumées de combustion émises par le dispositif de combustion est évacuée à l’air libre, éventuellement après avoir été traitée, sans être recyclée.In said first operating mode (M1), the mixer is supplied at least with air drawn in via the bypass and all of the combustion fumes emitted by the combustion device are discharged into the open air, possibly after having been treated, without being recycled.

Il en résulte que le gaz comburant contient au moins de l’air et ne contient pas de dioxygène en provenance de la source de dioxygène gazeux. La combustion dans le dispositif de combustion est ainsi une combustion classique.As a result, the combustion gas contains at least air and does not contain any oxygen from the gaseous oxygen source. The combustion in the combustion device is thus a conventional combustion.

Dans ce premier mode de fonctionnement et dans une variante particulière de réalisation, le gaz comburant est de préférence constitué uniquement d’air.In this first mode of operation and in a particular variant embodiment, the oxidizing gas preferably consists solely of air.

Dans ledit deuxième mode de fonctionnement (M2), le gaz comburant contient au moins du gaz riche en dioxygène en provenance de la source de dioxygène gazeux et au moins une partie des fumées de combustion qui a été recyclée et qui a de préférence été traitée (avant recyclage ou dans la boucle de recyclage), en particulier en étant de préférence au moins déshumidifiée.In said second operating mode (M2), the combustion gas contains at least oxygen-rich gas from the gaseous oxygen source and at least part of the combustion fumes which has been recycled and which has preferably been treated (before recycling or in the recycling loop), in particular by preferably being at least dehumidified.

Il en résulte que la combustion dans le dispositif de combustion est de type oxycombustion avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion.This means that the combustion in the combustion device is of the oxycombustion type with recycling of at least part of the combustion fumes.

Plus particulièrement, dans ledit deuxième mode de fonctionnement (M2), dans une phase de fonctionnement particulière, désignée ultérieurement «oxycombustion dégradée» le gaz comburant peut comporter de l’air, qui a été aspiré dans l’air ambiant via la dérivation. Dans ledit deuxième mode de fonctionnement et dans une autre phase de fonctionnement particulière désignée ultérieurement «oxycombustion améliorée», le gaz comburant ne contient pas d’air aspiré dans l’air ambiant via la dérivation. More particularly, in said second operating mode (M2), in a particular operating phase, subsequently designated " degraded oxycombustion ", the oxidizing gas may comprise air, which has been drawn into the ambient air via the bypass. In said second operating mode and in another particular operating phase subsequently designated " enhanced oxycombustion ", the oxidizing gas does not contain air drawn into the ambient air via the bypass .

Le dispositif de combustion peut être un dispositif de combustion courant du marché ou un dispositif de combustion particulier qui a été développé de manière spécifique. Ce dispositif de combustion peut avoir des entrées d’air à différents points d’injection en fonction du besoin de la combustion. De manière avantageuse, l’invention peut plus particulièrement être mise en œuvre sans qu’il soit nécessaire d’apporter de modification à ce dispositif de combustion.The combustion device may be a standard combustion device on the market or a particular combustion device that has been specifically developed. This combustion device may have air inlets at different injection points depending on the combustion requirement. Advantageously, the invention can more particularly be implemented without it being necessary to make any modification to this combustion device.

Plus particulièrement, le système de combustion de l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles et optionnelles suivantes, prises isolément, ou en combinaison les unes avec les autres :

  • Le système de combustion comporte en outre au moins un capteur qui est adapté pour au moins mesurer le débit ou la pression de fluide gazeux sortant dans la partie aval du circuit d’évacuation principal située en aval du raccordement de la boucle de recyclage avec le circuit principal d’évacuation et qui délivre un signal de mesure de pression ou débit traité par l’unité de commande.
  • Le système de combustion comporte en outre au moins un capteur 60 qui est adapté pour au moins mesurer le débit ou la pression de fluide gazeux sortant dans la dérivation 6, et qui délivre un signal de mesure de pression ou débit traité par l’unité de commande.
  • L’unité de commande est adaptée pour commander le ventilateur ou compresseur de recyclage en fonction au moins du débit ou de la pression mesurée par ledit capteur pendant au moins un mode de fonctionnement avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion.
  • L’unité de commande est adaptée pour commander le dispositif (32) de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène et le ventilateur ou compresseur de recyclage, de manière à pouvoir passer d’un mode de fonctionnement (M1 ou M2) à l’autre (M2 ou M1) sans arrêter la combustion dans le dispositif de combustion.
  • La source de dioxygène gazeux est raccordée à ladite première entrée du mélangeur via un dispositif de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène qui est commandé par l’unité de commande, et de préférence qui comporte une vanne de contrôle de débit qui est commandée par l’unité de commande.
  • La vanne de contrôle de débit est une vanne à ouverture et fermeture progressives.
  • Le système de combustion comporte au moins un capteur adapté pour mesurer la concentration en dioxygène dans le gaz comburant et l’unité de commande est adaptée pour commander le dispositif de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène en fonction de la concentration en dioxygène mesurée par ce capteur (au moins pendant un mode de fonctionnement (M2) avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion.
  • Le dispositif de combustion comporte un ventilateur ou compresseur adapté pour alimenter le dispositif de combustion en gaz comburant avec un débit (ϕ GC) donné, qui est de préférence variable.
  • Le débit d’alimentation du dispositif de combustion en combustible est variable et le dispositif de combustion comporte un ventilateur ou compresseur adapté pour alimenter le dispositif de combustion en gaz comburant avec un débit (ϕ GC) qui varie en fonction du débit d’alimentation du dispositif de combustion en combustible.
  • Le système de combustion comporte un dispositif de traitement des fumées de combustion qui est monté sur le circuit d’évacuation principal.
  • Le système de combustion comporte un dispositif de traitement des fumées de combustion recyclées qui est monté sur la boucle de recyclage de préférence entre le ventilateur ou compresseur de recyclage et le raccordement de la boucle de recyclage avec le circuit principal d’évacuation.
  • Le dispositif de traitement est adapté pour déshumidifier les fumées de combustion.
  • Le dispositif de traitement comporte un condenseur.
  • Le condenseur comporte au moins un échangeur comportant un liquide refroidissant.
  • L’échangeur comporte un bain de liquide refroidissant, et des moyens d’injection permettant de faire passer le fluide gazeux (à déshumidifier à travers ce bain de liquide refroidissant (L), et de préférence les moyens d’injection permettent d’injecter le fluide gazeux à déshumidifier au-dessous de la surface de ce bain de liquide de refroidissant.
  • Le dispositif de traitement est adapté pour dépolluer les fumées de combustion et plus particulièrement pour capter un ou plusieurs polluants choisis parmi la liste suivante : particules fines, SOx, NOx, acides, métaux lourds, ammoniac, COV.
  • Le système de combustion comporte au moins un capteur adapté pour mesurer la concentration en dioxygène dans le gaz comburant et l’unité de commande est adaptée pour commander le dispositif de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène et le ventilateur ou compresseur de recyclage, en fonction de la concentration mesurée en dioxygène dans le gaz comburant, et de préférence de manière à passer d’un mode de fonctionnement (M2) avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion à un mode de fonctionnent (M1) sans recyclage des fumées de combustion.
  • Le système de combustion comporte un dispositif de captage du dioxyde de carbone (CO2), qui est raccordé à la dérivation et qui est adapté pour capter le dioxyde de carbone (CO2) dans au moins une partie des fumées de combustion recyclées sortantes évacuées via ladite dérivation et/ou comportant un dispositif de captage du dioxyde de carbone (CO2), qui est raccordé à la partie aval du circuit d’évacuation principal située en aval du raccordement de la boucle de recyclage avec le circuit principal d’évacuation et qui est adapté pour capter le dioxyde de carbone (CO2) dans au moins une partie des fumées de combustion non recyclées sortantes évacuées via ladite partie aval du circuit d’évacuation principal.
  • Le gaz riche en dioxygène fourni par la source de dioxygène gazeux comporte au moins 50% de dioxygène, de préférence au moins 80% de dioxygène, et plus préférentiellement encore au moins 90% de dioxygène.
  • Le gaz riche en dioxygène fourni par la source de dioxygène gazeux est du dioxygène pur ou quasi pur.
  • Le système de combustion comporte un dispositif d’injection de dioxyde de carbone raccordé à une entrée du mélangeur et adaptée pour d’injecter du dioxyde de carbone (CO2) gazeux dans le mélangeur pendant une phase particulière (« oxycombustion dégradée ») du mode de fonctionnement (M2) avec recyclage des fumées de combustion.
More particularly, the combustion system of the invention may comprise the following additional and optional features, taken individually, or in combination with each other:
  • The combustion system further comprises at least one sensor which is adapted to at least measure the flow rate or pressure of gaseous fluid exiting in the downstream part of the main evacuation circuit located downstream of the connection of the recycling loop with the main evacuation circuit and which delivers a pressure or flow measurement signal processed by the control unit.
  • The combustion system further comprises at least one sensor 60 which is adapted to at least measure the flow rate or pressure of gaseous fluid exiting in the bypass 6, and which delivers a pressure or flow measurement signal processed by the control unit.
  • The control unit is adapted to control the recycling fan or compressor as a function of at least the flow rate or pressure measured by said sensor during at least one operating mode with recycling of at least part of the combustion fumes.
  • The control unit is adapted to control the device (32) for controlling the flow rate of the gas rich in dioxygen and the recycling fan or compressor, so as to be able to switch from one operating mode (M1 or M2) to the other (M2 or M1) without stopping combustion in the combustion device.
  • The source of gaseous dioxygen is connected to said first inlet of the mixer via a device for controlling the flow rate of the dioxygen-rich gas which is controlled by the control unit, and preferably which comprises a flow control valve which is controlled by the control unit.
  • The flow control valve is a valve with progressive opening and closing.
  • The combustion system comprises at least one sensor adapted to measure the oxygen concentration in the combustion gas and the control unit is adapted to control the device for controlling the flow rate of the oxygen-rich gas as a function of the oxygen concentration measured by this sensor (at least during an operating mode (M2) with recycling of at least part of the combustion fumes.
  • The combustion device comprises a fan or compressor adapted to supply the combustion device with combustion gas at a flow rate (ϕ GC) given, which is preferably variable.
  • The flow rate of fuel supply to the combustion device is variable and the combustion device comprises a fan or compressor adapted to supply the combustion device with combustion gas at a flow rate (ϕ GC) which varies depending on the fuel feed rate of the combustion device.
  • The combustion system includes a combustion fumes treatment device which is mounted on the main exhaust circuit.
  • The combustion system includes a device for treating recycled combustion fumes which is mounted on the recycling loop preferably between the recycling fan or compressor and the connection of the recycling loop with the main exhaust circuit.
  • The treatment device is suitable for dehumidifying combustion fumes.
  • The treatment device includes a condenser.
  • The condenser comprises at least one exchanger comprising a cooling liquid.
  • The exchanger comprises a cooling liquid bath, and injection means for passing the gaseous fluid (to be dehumidified) through this cooling liquid bath (L), and preferably the injection means make it possible to inject the gaseous fluid to be dehumidified below the surface of this cooling liquid bath.
  • The treatment device is suitable for depolluting combustion fumes and more particularly for capturing one or more pollutants chosen from the following list: fine particles, SOx, NOx, acids, heavy metals, ammonia, VOCs.
  • The combustion system comprises at least one sensor adapted to measure the concentration of dioxygen in the combustion gas and the control unit is adapted to control the device for controlling the flow rate of the gas rich in dioxygen and the recycling fan or compressor, as a function of the measured concentration of dioxygen in the combustion gas, and preferably so as to switch from an operating mode (M2) with recycling of at least part of the combustion fumes to an operating mode (M1) without recycling of the combustion fumes.
  • The combustion system comprises a carbon dioxide (CO 2 ) capture device, which is connected to the bypass and which is adapted to capture carbon dioxide (CO 2 ) in at least a portion of the outgoing recycled combustion fumes discharged via said bypass and/or comprising a carbon dioxide (CO 2 ) capture device, which is connected to the downstream part of the main exhaust circuit located downstream of the connection of the recycling loop with the main exhaust circuit and which is adapted to capture carbon dioxide (CO 2 ) in at least a portion of the outgoing non-recycled combustion fumes discharged via said downstream part of the main exhaust circuit.
  • The oxygen-rich gas supplied by the gaseous oxygen source comprises at least 50% oxygen, preferably at least 80% oxygen, and more preferably still at least 90% oxygen.
  • The oxygen-rich gas supplied by the gaseous oxygen source is pure or near-pure oxygen.
  • The combustion system comprises a carbon dioxide injection device connected to an inlet of the mixer and adapted to inject gaseous carbon dioxide ( CO2 ) into the mixer during a particular phase (“degraded oxycombustion”) of the operating mode (M2) with recycling of combustion fumes.

Brève description des figuresBrief description of the figures

Les caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après de plusieurs variantes particulières de réalisation de l’invention, lesquelles variantes particulières de réalisation sont décrites à titre d’exemples non limitatifs et non exhaustifs de l’invention, et en référence aux dessins annexés sur lesquels :

  • La est une représentation schématique d’une première variante particulière de réalisation d’un système de combustion de l’invention.
  • La représente le système de combustion de la dans le premier en mode de fonctionnement M1 (« combustion classique ») ;
  • La représente le système de combustion de la dans le deuxième en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») et dans une phase de fonctionnement particulière (« oxycombustion dégradée »).
  • La représente le système de combustion de la dans le deuxième en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») et dans une autre phase de fonctionnement particulière (« oxycombustion améliorée »).
  • La est une représentation schématique d’une deuxième variante particulière de réalisation d’un système de combustion de l’invention.
  • La représente le système de combustion de la dans le premier en mode de fonctionnement M1 (« combustion classique ») ;
  • La représente le système de combustion de la dans le deuxième en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») et dans une phase de fonctionnement particulière (« oxycombustion dégradée »).
  • La représente le système de combustion de la dans le deuxième en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») et dans une autre phase de fonctionnement particulière (« oxycombustion améliorée »).
  • Les figures 9 à 13 sont des représentations schématiques de cinq autres variantes particulières de réalisation d’un système de combustion de l’invention.
  • La représente un exemple particulier de condenseur pouvant être mis en œuvre dans un système de combustion de l’invention.
The characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the detailed description below of several particular variant embodiments of the invention, which particular variant embodiments are described as non-limiting and non-exhaustive examples of the invention, and with reference to the appended drawings in which:
  • There is a schematic representation of a first particular variant embodiment of a combustion system of the invention.
  • There represents the combustion system of the in the first in operating mode M1 (“classic combustion”);
  • There represents the combustion system of the in the second in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) and in a particular operating phase (“degraded oxycombustion”).
  • There represents the combustion system of the in the second in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) and in another particular operating phase (“enhanced oxycombustion”).
  • There is a schematic representation of a second particular variant embodiment of a combustion system of the invention.
  • There represents the combustion system of the in the first in operating mode M1 (“classic combustion”);
  • There represents the combustion system of the in the second in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) and in a particular operating phase (“degraded oxycombustion”).
  • There represents the combustion system of the in the second in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) and in another particular operating phase (“enhanced oxycombustion”).
  • Figures 9 to 13 are schematic representations of five other particular embodiments of a combustion system of the invention.
  • There represents a particular example of a condenser that can be implemented in a combustion system of the invention.

Description détailléeDetailed description Système de combustion de la figure 1Combustion system of Figure 1

On a représenté schématiquement sur la une première variante de réalisation d’un système de combustion de l’invention comportant :

  • un dispositif de combustion 1, qui est alimenté avec un gaz comburant GC provenant d’une unité 3 d’alimentation en gaz comburant et avec un combustible C provenant d’une source de combustible 2 et qui, en fonctionnement, rejette par une sortie 1a des fumées de combustion FC;
  • un circuit principal 5 d’évacuation d’au moins une partie des fumées de combustion émises par le dispositif de combustion 1, lequel circuit principal d’évacuation 5 est raccordé à une extrémité à la sortie 1a du dispositif de combustion 1 et débouche à son extrémité opposée à l’air libre (à la pression atmosphérique) dans l’air ambiant ; ce circuit principal d’évacuation 5 comporte plus particulièrement une cheminée d’évacuation 50 débouchant à l’air libre ;
  • des moyens de recyclage 4, qui comportent une boucle de recyclage 40 raccordant le circuit principal d’évacuation 5 à une entrée de l’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC et un ventilateur de recyclage VR, qui est monté sur la boucle de recyclage 40 ; le ventilateur de recyclage VR permet en fonctionnement de faire circuler de manière forcée un fluide gazeux dans la boucle de recyclage 40 depuis le raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’évacuation 5 et en direction de l’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC ;
  • une dérivation 6, qui est raccordée (raccordement 40b) à la boucle de recyclage 40 en aval du ventilateur de recyclage VR et qui débouche à l’air libre à la pression atmosphérique dans l’air ambiant ;
  • au moins un capteur 51 adapté pour au moins mesurer la pression ou le débit du fluide gazeux sortant qui est évacué à l’air libre via la partie aval 5b du circuit principal d’évacuation 5 située en aval du raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’évacuation 5.
We have schematically represented on the a first variant embodiment of a combustion system of the invention comprising:
  • a combustion device 1, which is supplied with an oxidizing gas GC from an oxidizing gas supply unit 3 and with a fuel C from a fuel source 2 and which, in operation, discharges combustion fumes FC through an outlet 1a;
  • a main circuit 5 for evacuating at least part of the combustion fumes emitted by the combustion device 1, which main evacuation circuit 5 is connected at one end to the outlet 1a of the combustion device 1 and opens at its opposite end to the open air (at atmospheric pressure) in the ambient air; this main evacuation circuit 5 more particularly comprises an evacuation chimney 50 opening into the open air;
  • recycling means 4, which comprise a recycling loop 40 connecting the main exhaust circuit 5 to an inlet of the combustion gas supply unit 3 GC and a recycling fan VR, which is mounted on the recycling loop 40; the recycling fan VR allows in operation to forcibly circulate a gaseous fluid in the recycling loop 40 from the connection 40a of the recycling loop 40 with the main exhaust circuit 5 and in the direction of the combustion gas supply unit 3 GC;
  • a branch 6, which is connected (connection 40b) to the recycling loop 40 downstream of the recycling fan VR and which opens into the open air at atmospheric pressure in the ambient air;
  • at least one sensor 51 adapted to at least measure the pressure or the flow rate of the outgoing gaseous fluid which is discharged into the open air via the downstream part 5b of the main discharge circuit 5 located downstream of the connection 40a of the recycling loop 40 with the main discharge circuit 5.

Le capteur 51 peut par exemple être monté dans une conduite entre le raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’évacuation 5 et la cheminée d’évacuation 50, tel qu’illustré sur la , ou peut être monté directement dans la cheminée d’évacuation 50.The sensor 51 can for example be mounted in a pipe between the connection 40a of the recycling loop 40 with the main evacuation circuit 5 and the evacuation chimney 50, as illustrated in the , or can be mounted directly in the exhaust chimney 50.

Dans cette variante de réalisation de la , l’unité de commande 7 est adaptée pour commander au moins le ventilateur de recyclage VR en fonction au moins du débit ou de la pression mesurée par ledit capteur 51 (signal de détection S5 1 délivré par le capteur), tel que cela sera détaillé ultérieurement.In this variant of the embodiment of the , the control unit 7 is adapted to control at least the recycling fan VR as a function of at least the flow rate or the pressure measured by said sensor 51 (detection signal S5 1 delivered by the sensor), as will be detailed later.

L’unité de commande 7 peut être implémentée sous des formes variées, et peut par exemple être réalisée au moyen d’une unité de commande électronique programmable, par exemple du type automate programmable ou d’un circuit électronique programmable comportant un microprocesseur, un microcontrôleur ou des circuits logiques programmables de type FPGA, ou peut encore être réalisée au moyen d’un circuit électronique intégré spécifique de type ASIC.The control unit 7 can be implemented in various forms, and can for example be produced by means of a programmable electronic control unit, for example of the programmable automaton type or a programmable electronic circuit comprising a microprocessor, a microcontroller or programmable logic circuits of the FPGA type, or can also be produced by means of a specific integrated electronic circuit of the ASIC type.

La dérivation 6 peut être constituée par une simple canalisation raccordée à une extrémité à la boucle de recyclage 40 et débouchant directement à l’air libre (à la pression atmosphérique) à son autre extrémité. Dans sa version la plus simple, cette deuxième dérivation 6 peut également être une simple ouverture permettant de faire communiquer la boucle de recyclage 40 avec l’air ambiant.The bypass 6 may consist of a simple pipe connected at one end to the recycling loop 40 and opening directly into the open air (at atmospheric pressure) at its other end. In its simplest version, this second bypass 6 may also be a simple opening allowing the recycling loop 40 to communicate with the ambient air.

En variante, le ventilateur de recyclage VR peut être remplacé par un compresseur d’air.Alternatively, the VR recycling fan can be replaced with an air compressor.

Le dispositif de combustion 1 permet d’une manière générale de réaliser une combustion du combustible C au moyen dudit gaz comburant GC, l’énergie thermique résultant de cette combustion pouvant indifféremment selon l’invention être utilisée dans tout type d’application nécessitant un apport thermique, et par exemple et de manière non limitative pour chauffer un fluide dans une installation de chauffage ou pour alimenter une chaîne de production industrielle en énergie, notamment thermique, mécanique ou électrique. Ce dispositif de combustion 1 peut indifféremment selon l’invention comporter une chaudière classique, un four, ou une chambre de combustion dans laquelle est mis en œuvre un procédé de combustion.The combustion device 1 generally makes it possible to carry out combustion of the fuel C by means of said oxidizing gas GC, the thermal energy resulting from this combustion being able indifferently according to the invention to be used in any type of application requiring a thermal input, and for example and in a non-limiting manner to heat a fluid in a heating installation or to supply an industrial production line with energy, in particular thermal, mechanical or electrical. This combustion device 1 can indifferently according to the invention comprise a conventional boiler, an oven, or a combustion chamber in which a combustion method is implemented.

Le dispositif de combustion 1 comporte de manière usuelle un ventilateur (ou compresseur) 10 qui permet de tirer ou pousser le gaz comburant GC dans l’installation de combustion 1, avec un réglage ou une régulation automatique du débitϕ GCde gaz comburant GC entrant dans le dispositif de combustion 1 pour s’adapter au débit du combustible C et satisfaire les besoins en énergie thermique.The combustion device 1 usually comprises a fan (or compressor) 10 which makes it possible to draw or push the combustion gas GC into the combustion installation 1, with automatic adjustment or regulation of the flow rate ϕ GC of combustion gas GC entering the combustion device 1 to adapt to the flow rate of the fuel C and satisfy the thermal energy requirements.

Le dispositif de combustion 1 peut être un dispositif de combustion courant du marché ou un dispositif de combustion particulier qui a été développé de manière spécifique.The combustion device 1 may be a common combustion device on the market or a particular combustion device that has been specifically developed.

La réaction de combustion du combustible C au moyen du gaz comburant GC produit des fumées de combustion FC dont la composition dépend du combustible C et du gaz comburant GC.The combustion reaction of fuel C using the oxidizing gas GC produces combustion fumes FC whose composition depends on the fuel C and the oxidizing gas GC.

Dans le cadre de l’invention, le combustible C peut être très différent d’une application à l’autre et peut selon le cas se présenter sous forme solide, liquide ou gazeuse.In the context of the invention, fuel C can be very different from one application to another and can, depending on the case, be in solid, liquid or gaseous form.

L’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC comporte une source 30 de dioxygène gazeux (O2) qui alimente une entrée d’un mélangeur 31, via un dispositif 32 de contrôle de débit commandé par l’unité de commande 7. L’autre entrée du mélangeur 31 est raccordée à la boucle de recyclage 40.The GC combustion gas supply unit 3 comprises a source 30 of gaseous dioxygen (O 2 ) which supplies an inlet of a mixer 31, via a flow control device 32 controlled by the control unit 7. The other inlet of the mixer 31 is connected to the recycling loop 40.

La source 30 de dioxygène gazeux permet de fournir un gaz riche en dioxygène, c’est-à-dire un gaz contenant au moins 40% (pourcentage volumique) de dioxygène.The source 30 of gaseous dioxygen makes it possible to supply a gas rich in dioxygen, that is to say a gas containing at least 40% (volume percentage) of dioxygen.

De préférence, tel que cela sera discuté ultérieurement, le gaz riche en dioxygène peut avantageusement, mais non nécessairement, être constitué de dioxygène pur ou quasi pur (concentration volumique supérieure à 90%).Preferably, as will be discussed later, the dioxygen-rich gas may advantageously, but not necessarily, consist of pure or near-pure dioxygen (volume concentration greater than 90%).

La source 30 de dioxygène gazeux peut être de tout type connu et peut par exemple comporter une unité de production de dioxygène gazeux par cryogénie et/ou une unité de production de dioxygène gazeux par électrolyse l’eau. La source 30 de dioxygène gazeux peut également être une unité de production d’un gaz riche en dioxygène contenant au moins 40% de dioxygène obtenu par une filtration adaptée d’air au moyen de zéolithes ou équivalent. La source 30 de dioxygène gazeux peut également ne pas être conçue pour produire le gaz riche en dioxygène in situ, mais peut simplement comporter un moyen de stockage du gaz riche en dioxygène qui aura été préalablement produit sur un autre site.The source 30 of gaseous dioxygen may be of any known type and may for example comprise a unit for producing gaseous dioxygen by cryogenics and/or a unit for producing gaseous dioxygen by water electrolysis. The source 30 of gaseous dioxygen may also be a unit for producing a gas rich in dioxygen containing at least 40% of dioxygen obtained by suitable filtration of air using zeolites or equivalent. The source 30 of gaseous dioxygen may also not be designed to produce the gas rich in dioxygen in situ, but may simply comprise a means for storing the gas rich in dioxygen which will have been previously produced on another site.

Dans une variante, le dispositif de contrôle de débit 32 peut permettre simplement de stopper ou laisser passer le gaz riche en dioxygène en provenance de la source 30. De préférence néanmoins, ce dispositif 32 de contrôle du débit permet de stopper le gaz riche en dioxygène en provenance de la source 30 ou de laisser passer le gaz riche en dioxygène en provenance de la source 30 en permettant un réglage, par l’unité de commande 7, du débit gazeux à l’entrée du mélangeur 31.In a variant, the flow control device 32 can simply make it possible to stop or allow the oxygen-rich gas coming from the source 30 to pass. Preferably, however, this flow control device 32 makes it possible to stop the oxygen-rich gas coming from the source 30 or to allow the oxygen-rich gas coming from the source 30 to pass by allowing adjustment, by the control unit 7, of the gas flow rate at the inlet of the mixer 31.

Dans la variante particulière de réalisation de la , la source 30 de dioxygène gazeux alimente par exemple le mélangeur 31 avec une pression constante et le dispositif 32 de contrôle de débit à l’entrée du mélangeur 31 comporte une vanne V1, de préférence une électrovanne, qui est commandée par l’unité de commande 7.In the particular embodiment variant of the , the source 30 of gaseous dioxygen supplies for example the mixer 31 with a constant pressure and the flow control device 32 at the inlet of the mixer 31 comprises a valve V1, preferably a solenoid valve, which is controlled by the control unit 7.

De préférence, cette vanne V1 est une vanne à ouverture et fermeture progressives.Preferably, this valve V1 is a valve with progressive opening and closing.

Dans une autre variante, le dispositif 32 de contrôle de débit à l’entrée du mélangeur 31 peut également comporter un système de contrôle de la pression du gaz en sortie de la source 30 associé éventuellement à une vanne qui peut être une vanne tout ou rien ou une vanne à ouverture et fermeture progressives, le système de contrôle de pression et ladite vanne étant commandés par l’unité de commande 7.In another variant, the flow control device 32 at the inlet of the mixer 31 may also include a system for controlling the pressure of the gas at the outlet of the source 30, possibly associated with a valve which may be an on/off valve or a valve with progressive opening and closing, the pressure control system and said valve being controlled by the control unit 7.

De préférence, l’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC comporte également au moins un capteur 33, qui mesure la concentration en dioxygène dans le gaz comburant GC entrant dans le dispositif de combustion 1 et qui délivre à l’unité de commande 7 un signal S de mesure de cette concentration.Preferably, the GC combustion gas supply unit 3 also comprises at least one sensor 33, which measures the oxygen concentration in the GC combustion gas entering the combustion device 1 and which delivers to the control unit 7 a signal S for measuring this concentration.

De préférence, dans la variante de la , le système de combustion comporte un dispositif 8 de traitement des fumées de combustion FC, qui est monté sur la partie amont 5a du circuit principal d’évacuation 5 suitée en amont du raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’évacuation 5Preferably, in the variant of the , the combustion system comprises a device 8 for treating combustion fumes FC, which is mounted on the upstream part 5a of the main evacuation circuit 5 followed upstream of the connection 40a of the recycling loop 40 with the main evacuation circuit 5

Dans cette variante particulière de réalisation, ce dispositif 8 de traitement des fumées de combustion FC comporte de préférence un condenseur, qui est adapté pour condenser les fumées de combustion FC émises par l’installation de combustion 1 en les refroidissant. Plus particulièrement, le condenseur du dispositif de traitement 8 peut d’une manière générale comporter tout type d’échangeur permettant, par tout moyen, de refroidir les fumées de combustion FC de manière à réaliser une condensation d’au moins une partie de la vapeur d’eau contenue dans les fumées de combustion F. En sortie du dispositif de traitement 8, on obtient dans ce cas des fumées de combustion FC’ (riches en CO2) déshumidifiées contenant principalement les produits de combustion en phase gazeuse produits par la combustion dans le dispositif de combustion 1, et ayant une humidité absolue inférieure à celle des fumées de combustion FC à l’entrée du dispositif de traitement 8.In this particular embodiment, this device 8 for treating combustion fumes FC preferably comprises a condenser, which is adapted to condense the combustion fumes FC emitted by the combustion installation 1 by cooling them. More particularly, the condenser of the treatment device 8 can generally comprise any type of exchanger allowing, by any means, to cool the combustion fumes FC so as to condense at least part of the water vapor contained in the combustion fumes F. At the outlet of the treatment device 8, dehumidified combustion fumes FC' (rich in CO 2 ) are obtained in this case, mainly containing the combustion products in the gas phase produced by the combustion in the combustion device 1, and having an absolute humidity lower than that of the combustion fumes FC at the inlet of the treatment device 8.

Ce dispositif 8 de traitement des fumées de combustion peut également être adapté pour dépolluer les fumées de combustion et de préférence pour capter un ou plusieurs polluants choisis parmi la liste suivante : particules fines, SOx, NOx, acides, métaux lourds, ammoniac, COV. On obtient dans ce cas en sortie du dispositif de traitement 8 des fumées de combustion FC’ (riches en CO2) déshumidifiées et dépolluées.This combustion fumes treatment device 8 can also be adapted to depollute the combustion fumes and preferably to capture one or more pollutants chosen from the following list: fine particles, SOx, NOx, acids, heavy metals, ammonia, VOCs. In this case, dehumidified and depolluted combustion fumes FC' (rich in CO2 ) are obtained at the outlet of the treatment device 8.

Dans une variante de réalisation, l’installation peut être dépourvue de dispositif de traitement 8 ou le dispositif de traitement 8 peut être dépourvu de moyen de déshumidification des fumées de combustion et comporter uniquement des moyens de dépollution des fumées de combustion. Dans ce cas, l’installation comporte de préférence un dispositif de traitement, qui est monté sur la boucle de recyclage 40 en aval ou de préférence en amont du ventilateur ou compresseur de recyclage VR, et qui est adapté pour traiter les fumées de combustion recyclées dans la boucle de recyclage 40 afin au moins de les déshumidifier.In an alternative embodiment, the installation may be devoid of a treatment device 8 or the treatment device 8 may be devoid of means for dehumidifying the combustion fumes and comprise only means for decontaminating the combustion fumes. In this case, the installation preferably comprises a treatment device, which is mounted on the recycling loop 40 downstream or preferably upstream of the recycling fan or compressor VR, and which is adapted to treat the combustion fumes recycled in the recycling loop 40 in order to at least dehumidify them.

L’unité de commande 7 permet de piloter automatiquement le ventilateur ou compresseur de recyclage VR et l’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC, et plus particulièrement dans cette variante le dispositif de contrôle de débit 32, au moyen respectivement des signaux de commande C2 et C1, d’une manière générale de manière à contrôler la composition du gaz comburant GC.The control unit 7 makes it possible to automatically control the recycling fan or compressor VR and the combustion gas supply unit 3 GC, and more particularly in this variant the flow control device 32, by means of the control signals C2 and C1 respectively, generally so as to control the composition of the combustion gas GC.

Plus particulièrement, l’unité de commande 7 permet de piloter automatiquement le ventilateur ou compresseur de recyclage VR et l’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC de manière à permettre avantageusement de faire fonctionner l’installation dans un mode de fonctionnement choisi parmi au moins deux modes de fonctionnement différents (M1 et M2) détaillés ci-après et permettre le passage d’un mode de fonctionnement (M1 ou M2) à l’autre (M2 ou M1).More particularly, the control unit 7 makes it possible to automatically control the recycling fan or compressor VR and the combustion gas supply unit 3 GC so as to advantageously make it possible to operate the installation in an operating mode chosen from at least two different operating modes (M1 and M2) detailed below and to allow the transition from one operating mode (M1 or M2) to the other (M2 or M1).

Modes de fonctionnement du système de combustionOperating modes of the combustion system

Le système de combustion de la peut être configuré par l’unité de commande 7 pour fonctionner dans au moins deux modes de fonctionnement principaux différents :The combustion system of the can be configured by the control unit 7 to operate in at least two different main operating modes:

M1 ( ) : un mode fonctionnement dit « combustion classique » dans lequel le ventilateur ou compresseur de recyclage VR est à l’arrêt et la vanne V1 du dispositif de contrôle de débit 32 est fermée (F).M1 ( ): an operating mode called “classic combustion” in which the recycling fan or compressor VR is stopped and the valve V1 of the flow control device 32 is closed (F).

M2 (Figures 3 et 4) : un mode de fonctionnement dit « oxycombustion avec recyclage » dans lequel le ventilateur ou compresseur de recyclage VR fonctionne et est piloté par l’unité de commande 7 et la vanne V1 du dispositif de contrôle de débit 32 est ouverte (O).M2 (Figures 3 and 4): an operating mode called “oxycombustion with recycling” in which the recycling fan or compressor VR operates and is controlled by the control unit 7 and the valve V1 of the flow control device 32 is open (O).

Le passage d’un mode (M1 ou M2) de fonctionnement à l’autre (M2 ou M1) peut être piloté par l’unité de commande 7 simplement en commandant de manière appropriée le ventilateur ou compresseur de recyclage VR, et le dispositif de contrôle de débit 32 (plus particulièrement la vanne V1). Le passage d’un mode (M1 ou M2) de fonctionnement à l’autre (M2 ou M1) peut avantageusement être réalisé sans stopper la combustion, et en particulier sans altérer la combustion dans le dispositif de combustion 1, et sans arrêter le dispositif de combustion 1.The transition from one operating mode (M1 or M2) to the other (M2 or M1) can be controlled by the control unit 7 simply by appropriately controlling the recycling fan or compressor VR, and the flow control device 32 (more particularly the valve V1). The transition from one operating mode (M1 or M2) to the other (M2 or M1) can advantageously be carried out without stopping the combustion, and in particular without altering the combustion in the combustion device 1, and without stopping the combustion device 1.

Mode de fonctionnementMode of operation M1- « combustion classique » -M1- “classical combustion” -

Dans ce mode de fonctionnement, la vanne V1 d’alimentation en dioxygène provenant de la source 30 a été fermée (F) par l’unité de commande 7 et le ventilateur ou compresseur de recyclage VR est à l’arrêt.In this operating mode, the valve V1 supplying oxygen from source 30 has been closed (F) by the control unit 7 and the recycling fan or compressor VR is stopped.

Le ventilateur 10 (ou compresseur) du dispositif de combustion 1 fonctionne en imposant à l’entrée du dispositif de combustion 1 un débitϕ GCde gaz comburant GC, qui peut varier.The fan 10 (or compressor) of the combustion device 1 operates by imposing on the inlet of the combustion device 1 a flow rate ϕ GC of oxidizing gas GC, which can vary.

Le mélangeur 31 n’est pas alimenté en dioxygène provenant de la source 30. Le mélangeur 31 est alimenté uniquement avec de l’air entrant qui est aspiré via la dérivation 6 et qui est acheminé jusqu’à l’entrée du mélangeur 31. Une combustion classique est ainsi réalisée dans l’installation de combustion 1 au moyen de cet air entrant utilisé comme gaz comburant.The mixer 31 is not supplied with oxygen from the source 30. The mixer 31 is supplied only with incoming air which is sucked in via the bypass 6 and which is conveyed to the inlet of the mixer 31. A conventional combustion is thus carried out in the combustion installation 1 by means of this incoming air used as an oxidizing gas.

Les fumées de combustion FC, après avoir été traitées (FC’) en passant dans le dispositif de traitement 8, ne recirculent pas jusqu’au mélangeur 31 mais sont évacuées à l’air libre dans l’atmosphère en étant poussées par le ventilateur (ou compresseur) 10 dans la partie aval 5b du circuit principal d’évacuation 5.The combustion fumes FC, after having been treated (FC’) by passing through the treatment device 8, do not recirculate to the mixer 31 but are evacuated into the open air into the atmosphere by being pushed by the fan (or compressor) 10 in the downstream part 5b of the main evacuation circuit 5.

Dans une variante de réalisation et de manière optionnelle, la boucle de recyclage 40 peut également être équipée de registres d’arrêt des fumées, qui sont commandés par l’unité de commande 7 en mode de fonctionnement M1 et qui sont ouverts par l’unité de commande 7 dans le mode de fonctionnement M2 (recyclage d’au moins une partie de fumées de combustion). Ces registres peuvent également être actionnés manuellement.In an alternative embodiment and optionally, the recycling loop 40 can also be equipped with smoke stop dampers, which are controlled by the control unit 7 in operating mode M1 and which are opened by the control unit 7 in operating mode M2 (recycling of at least part of the combustion fumes). These dampers can also be operated manually.

Mode de fonctionnement MOperating mode M 22 «" oxycombustionoxycombustion avec recyclagewith recycling »» – Figure– Figure ss 3 et 43 and 4

Dans ce mode de fonctionnement, Le ventilateur 10 (ou compresseur) de l’installation de combustion fonctionne en imposant à l’entrée de l’installation 1 un débit donné (ϕ GC) de gaz comburant GC qui peut varier.In this operating mode, the fan 10 (or compressor) of the combustion installation operates by imposing on the inlet of the installation 1 a given flow rate ( ϕ GC ) of combustion gas GC which can vary.

L’unité de commande 7 commande automatiquement l’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC, et en particulier le dispositif de contrôle de débit 32, en fonction de la concentration en dioxygène mesurée dans le gaz comburant GC au moyen du capteur 33 (signal S), de manière à produire un gaz ayant un taux de dioxygène approprié (par exemple fixé par une consigne de préférence paramétrable) qui est exigé ou demandé par la combustion.The control unit 7 automatically controls the combustion gas supply unit 3 GC, and in particular the flow control device 32, as a function of the oxygen concentration measured in the combustion gas GC by means of the sensor 33 (signal S), so as to produce a gas having an appropriate oxygen level (for example set by a parameterizable preference setpoint) which is required or requested by the combustion.

L’unité de commande 7 commande également automatiquement le démarrage du ventilateur ou compresseur de recyclage VR et commande automatiquement ce ventilateur ou compresseur de recyclage VR, en fonction de la pression ou du débit mesuré par le capteur 51.The control unit 7 also automatically controls the start-up of the recycling fan or compressor VR and automatically controls this recycling fan or compressor VR, depending on the pressure or flow rate measured by the sensor 51.

En particulier, l’unité de commande 7 commande automatiquement le ventilateur ou compresseur de recyclage VR, jusqu’à ce que le débit ou la pression mesuré par ce capteur 51 atteigne au moins une consigne de fonctionnement prédéfinie et de préférence paramétrable, et régule automatiquement le débit de ce ventilateur ou compresseur de recyclage VR de manière à maintenir ladite pression ou ledit débit mesuré par le capteur 51 à cette consigne de fonctionnement ou au voisinage de cette consigne de fonctionnement.In particular, the control unit 7 automatically controls the recycling fan or compressor VR, until the flow rate or pressure measured by this sensor 51 reaches at least one predefined and preferably configurable operating setpoint, and automatically regulates the flow rate of this recycling fan or compressor VR so as to maintain said pressure or said flow rate measured by the sensor 51 at this operating setpoint or in the vicinity of this operating setpoint.

Cette consigne de fonctionnement est fixée de telle sorte que le débit du ventilateur ou compresseur de recyclage VR est inférieur au débit des fumées de combustion FC en sortie du dispositif de traitement 8 ou, en l’absence de dispositif de traitement 8, en sortie du dispositif de combustion 1, de manière à recycler vers le mélangeur 31 au moins une partie FC2des fumées de combustion, l’autre partie FC1étant évacuée à l’air libre dans l’atmosphère via la partie aval 5b du circuit principal d’évacuation 5.This operating instruction is set such that the flow rate of the recycling fan or compressor VR is lower than the flow rate of the combustion fumes FC at the outlet of the treatment device 8 or, in the absence of a treatment device 8, at the outlet of the combustion device 1, so as to recycle at least part FC to the mixer 31.2combustion fumes, the other part FC1being discharged into the open air into the atmosphere via the downstream part 5b of the main evacuation circuit 5.

Plus la pression ou le débit mesuré par le capteur 51 est faible, et plus le débit des fumées de combustion FC2recyclées en direction du mélangeur 31 est important.The lower the pressure or flow rate measured by the sensor 51, the greater the flow rate of combustion fumes FC 2 recycled towards the mixer 31.

Dans le mode de fonctionnement M2 de cette variante de réalisation, si le débit du ventilateur ou compresseur de recyclage VR devient, par exemple accidentellement, supérieur au débit des fumées de combustion (FC ou FC’) en amont du raccordement 40a de la boucle de recyclage, dans ce cas de manière automatique et en toute sécurité, l’intégralité des fumées de combustion est recyclée (FC2= FC’) vers le mélangeur 31, et aucune fumée de combustion FC1n’est évacuée dans l’atmosphère, mais au contraire de l’air entrant, en provenance de l’air ambiant, est automatiquement aspiré en complément dans la partie aval 5b du circuit principal d’évacuation 5 et est acheminé dans la boucle de recyclage 40 jusqu’à l’entrée du mélangeur 31. La combustion dans le dispositif de combustion 1 ne subit avantageusement aucune perturbation car la pression dans la partie aval 5b (débouchant à l’air libre) du circuit principal d’évacuation 5 n’est pas modifiée.In the operating mode M2 of this variant embodiment, if the flow rate of the recycling fan or compressor VR becomes, for example accidentally, greater than the flow rate of the combustion fumes (FC or FC') upstream of the connection 40a of the recycling loop, in this case automatically and safely, all of the combustion fumes are recycled (FC 2 = FC') to the mixer 31, and no combustion fumes FC 1 are discharged into the atmosphere, but on the contrary incoming air, coming from the ambient air, is automatically sucked in addition into the downstream part 5b of the main exhaust circuit 5 and is conveyed into the recycling loop 40 to the inlet of the mixer 31. The combustion in the combustion device 1 advantageously does not undergo any disturbance because the pressure in the downstream part 5b (opening into the open air) of the main exhaust circuit 5 is not modified.

Ce mode de fonctionnement M2 comporte en pratique deux phases de fonctionnement :

  • une première phase de fonctionnement dite « oxycombustion dégradée », qui est illustrée sur la .
  • une deuxième phase de fonctionnement dite « oxycombustion améliorée » illustrée sur la
This M2 operating mode in practice comprises two operating phases:
  • a first phase of operation called “degraded oxycombustion”, which is illustrated in the .
  • a second phase of operation called “enhanced oxycombustion” illustrated in the

PP hase de fonctionnementoperating basis de laof the - « oxycombustion dégradée »- “degraded oxycombustion”

Tant que le débit de recyclage du ventilateur ou compresseur de recyclage VR est suffisamment faible, une partie FC1des fumées de combustion traitées FC’ (après passage dans le dispositif de traitement 8) est évacuée dans l’air ambiant via la partie aval 5b du circuit principal d’évacuation 5 et une autre partie FC2des fumées de combustion traitées FC’ (après passage dans le dispositif de traitement 8) est recyclée dans la boucle de recyclage 40 jusqu’à l’entrée du mélangeur 31.As long as the recycling flow rate of the recycling fan or compressor VR is sufficiently low, a portion FC 1 of the treated combustion fumes FC' (after passing through the treatment device 8) is discharged into the ambient air via the downstream portion 5b of the main evacuation circuit 5 and another portion FC 2 of the treated combustion fumes FC' (after passing through the treatment device 8) is recycled in the recycling loop 40 up to the inlet of the mixer 31.

Le mélangeur 31 est alimenté en gaz riche en dioxygène provenant de la source 30 (vanne V1 ouverte) avec un débit (ϕO2) et est alimenté avec les fumées de combustion traitées FC2avec un débitϕ.The mixer 31 is supplied with gas rich in dioxygen coming from the source 30 (valve V1 open) with a flow rate ( ϕ O 2 ) and is supplied with the treated combustion fumes FC 2 with a flow rate ϕ .

Le mélangeur 31 est également alimenté avec de l’air qui est aspiré dans l’air ambiant, via la dérivation 6, avec un débit d’air entrantϕ AIRet qui est acheminé jusqu’au mélangeur 31, via la portion de la boucle de recyclage 40 en aval du raccordement 40a de la dérivation 6 avec la boucle de recyclage 40, en même temps que les fumées de combustion FC2.The mixer 31 is also supplied with air which is sucked in from the ambient air, via the bypass 6, with an incoming air flow rate ϕ AIR and which is conveyed to the mixer 31, via the portion of the recycling loop 40 downstream of the connection 40a of the bypass 6 with the recycling loop 40, at the same time as the combustion fumes FC 2 .

En fonctionnement :ϕ GC = ϕO2 + ϕ + ϕ AIR In operation:ϕ GC = ϕO2 + ϕ + ϕ AIR

Cette phase de fonctionnement perdure tant que le débit du ventilateur ou compresseur de recyclage VR est en dessous d’un seuil critique.This operating phase continues as long as the flow rate of the VR recycling fan or compressor is below a critical threshold.

Dans cette phase de fonctionnement, le gaz comburant GC contient du dioxygène provenant du gaz riche en dioxygène fourni par la source 30, les fumées de combustion traitées et recyclées FC2(riches en CO2) et de l’air.In this operating phase, the combustion gas GC contains dioxygen from the dioxygen-rich gas supplied by source 30, the treated and recycled combustion fumes FC 2 (rich in CO 2 ) and air.

Dans cette phase de fonctionnement,lorsque le débitϕO2de gaz riche en dioxygène à l’entrée du mélangeur 31 augmente et/ou lorsque le débitϕ des fumées de combustion traitées recyclées FC2à l’entrée du mélangeur 31 augmente, le débit d’airϕ AIRaspiré dans la deuxième dérivation 6 diminue automatiquement. Inversement lorsque le débitϕO2de gaz riche en dioxygène à l’entrée du mélangeur 31 diminue et/ou lorsque le débitϕ des fumées de combustion traitées et recyclées FC2à l’entrée du mélangeur 31 diminue le débit d’airϕ AIRaspiré dans la deuxième dérivation 6 augmente automatiquement.In this phase of operation,when the flowϕO2of oxygen-rich gas at the inlet of the mixer 31 increases and/or when the flow rateϕ recycled treated combustion fumes FC2at the inlet of the mixer 31 increases, the air flowϕ AIRsucked into the second branch 6 automatically decreases. Conversely, when the flowϕO2of oxygen-rich gas at the inlet of the mixer 31 decreases and/or when the flow rateϕ treated and recycled combustion fumes FC2at the mixer inlet 31 decreases the air flowϕ AIRsucked into the second branch 6 increases automatically.

Phase de fonctionnement de laOperating phase of the – « oxycombustion améliorée »– “improved oxycombustion”

On bascule automatiquement dans cette phase de fonctionnement, lorsque le débit du ventilateur ou compresseur de recyclage VR passe au-dessus d’un seuil critique se traduisant par une inversion de flux gazeux dans la dérivation 6, de l’air n’étant plus aspiré dans cette dérivation 6, mais une partie FC2 2des fumées de combustion traitées et recyclées FC2étant évacuée automatiquement dans la dérivation 6 et la partie restante FC2 1des fumées de combustion traitées et recyclées FC2étant acheminée à l’entrée du mélangeur 31.We automatically switch to this operating phase when the flow rate of the recycling fan or compressor VR passes above a critical threshold resulting in a reversal of gas flow in the bypass 6, air no longer being sucked into this bypass 6, but a portion FC 2 2 of the treated and recycled combustion fumes FC 2 being automatically evacuated into the bypass 6 and the remaining portion FC 2 1 of the treated and recycled combustion fumes FC 2 being conveyed to the inlet of the mixer 31.

Dans cette phase de fonctionnement, le mélangeur 31 est alimenté en dioxygène provenant du gaz riche en dioxygène de la source 30 (vanne V1 ouverte) avec un débit donné (ϕO2) et est alimenté avec un débitϕ1 avec la partie FC2 1des fumées de combustion traitées et recyclées FC2; l’autre partie FC2 2des fumées de combustion traitées et recyclées FC2est évacuée dans la dérivation 6 avec un débitϕ2.In this operating phase, the mixer 31 is supplied with dioxygen coming from the dioxygen-rich gas of the source 30 (valve V1 open) with a given flow rate ( ϕ O 2 ) and is supplied with a flow rate ϕ 1 with the part FC 2 1 of the treated and recycled combustion fumes FC 2 ; the other part FC 2 2 of the treated and recycled combustion fumes FC 2 is evacuated into the bypass 6 with a flow rate ϕ 2.

En fonctionnement :In operation:

ϕ = ϕ1+ ϕ2 ϕ = ϕ1+ ϕ2

ϕ GC = ϕO2 + ϕ 1 ϕ GC = ϕ O 2 + ϕ 1

Lorsque le débitϕO2de gaz riche en dioxygène à l’entrée du mélangeur 31 est augmenté, le débitϕ 1de la partie recyclée FC2 1des fumées de combustion FC2diminue automatiquement et lorsque le débitϕO2de gaz riche en dioxygène à l’entrée du mélangeur 31 est diminué, le débitϕ 1de la partie recyclée FC2 1 des fumées de combustion FC2augmente automatiquement.When the flowϕO2of oxygen-rich gas at the inlet of the mixer 31 is increased, the flow rateϕ 1from the recycled part FC2 1combustion fumes FC2automatically decreases and when the flow rateϕO2of oxygen-rich gas at the inlet of the mixer 31 is reduced, the flow rateϕ 1from the recycled part FC2 1 combustion fumes FC2increases automatically.

Le gaz comburant GC contient ainsi du dioxygène provenant du gaz riche en dioxygène de la source 30 et la partie FC2 1des fumées de combustion FC2.The GC combustion gas thus contains dioxygen from the dioxygen-rich gas from source 30 and the FC 2 1 part of the combustion fumes FC 2 .

Le passage d’une phase de fonctionnement à l’autre peut facilement et en toute sécurité être contrôlée par l’unité de commande 7 en ajustant automatiquement le débit du ventilateur ou compresseur de recyclage VR et de manière avantageuse sans devoir mettre le dispositif de combustion 1 à l’arrêt et sans devoir stopper la combustion dans le dispositif de combustion 1.The transition from one operating phase to the other can be easily and safely controlled by the control unit 7 by automatically adjusting the flow rate of the recycling fan or compressor VR and advantageously without having to switch off the combustion device 1 and without having to stop the combustion in the combustion device 1.

De préférence, dans le mode fonctionnement M2, l’unité de commande 7 régule automatiquement le débitϕO2de gaz riche en dioxygène (par exemple en fermant plus ou moins la vanne V1) de telle sorte que la concentration en dioxygène mesurée par le capteur 33 dans le gaz comburant GC est égale ou supérieure à une consigne de fonctionnement donnée ou est dans une plage de fonctionnement donnée. Ceci permet au système de s’adapter automatiquement aux variations de débitϕ GCde gaz comburant GC (imposées par le dispositif de combustion1), en maintenant une concentration appropriée de dioxygène O2dans le gaz comburant GC.Preferably, in the operating mode M2, the control unit 7 automatically regulates the flow rate ϕ O 2 of gas rich in dioxygen (for example by closing the valve V1 more or less) such that the concentration of dioxygen measured by the sensor 33 in the oxidizing gas GC is equal to or greater than a given operating setpoint or is within a given operating range. This allows the system to automatically adapt to variations in the flow rate ϕ GC of oxidizing gas GC (imposed by the combustion device 1), by maintaining an appropriate concentration of dioxygen O 2 in the oxidizing gas GC.

Le système de combustion de la peut notamment, mais pas exclusivement, fonctionner avec un combustible C produisant dans la phase de fonctionnement « oxycombustion améliorée » des fumées de combustion FC qui contiennent principalement du dioxyde de carbone (CO2) et de la vapeur d’eau (H2O), et dans une moindre mesure du dioxygène (O2) et de l’oxyde de carbone (CO).The combustion system of the may in particular, but not exclusively, operate with a C fuel producing in the “improved oxycombustion” operating phase combustion fumes FC which mainly contain carbon dioxide (CO 2 ) and water vapour (H 2 O), and to a lesser extent dioxygen (O 2 ) and carbon monoxide (CO).

Ainsi, de manière non limitative et non exhaustive, le combustible C utilisé dans le système de combustion de la peut avantageusement être un hydrocarbure de tout type, et par exemple un hydrocarbure conventionnel issu du pétrole ou gaz naturel ou un hydrocarbure non conventionnel issu du gaz ou pétrole de schiste, des schistes ou sables bitumeux, du gaz de houille, du biogaz, du singaz, etc. Thus, in a non-limiting and non-exhaustive manner, fuel C used in the combustion system of the may advantageously be a hydrocarbon of any type, and for example a conventional hydrocarbon from oil or natural gas or an unconventional hydrocarbon from shale gas or oil, shale or oil sands, coal methane, biogas, singaz, etc.

Par exemple, lorsque le combustible C est un hydrocarbure saturé de type alcane (CnH2n+2), la réaction d’oxycombustion dans l’installation est de manière connue :For example, when the fuel C is a saturated hydrocarbon of the alkane type (C n H 2n+2 ), the oxycombustion reaction in the installation is known as:

CnH2n+2+ (3n+1)/2 O2→ nCO2+ (n+1)H2O - Energie (kJ/mole de CnH2n+2)C n H 2n+2 + (3n+1)/2 O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O - Energy (kJ/mole of C n H 2n+2 )

Le combustible peut être également un combustible notamment solide ou liquide issu de l’extraction (charbon, bois, …) ou peut comporter des déchets (plastiques, matériaux de récupération, ...)The fuel can also be a solid or liquid fuel resulting from extraction (coal, wood, etc.) or can contain waste (plastics, recovered materials, etc.)

Le recyclage à l’entrée du mélangeur 31 du gaz de combustion contenant du CO2permet de manière connue en soi, de mieux contrôler la réaction d’oxycombustion dans le dispositif de combustion 1 et d’abaisser significativement la température de combustion dans ce dispositif de combustion 1, comparativement à une réaction d’oxycombustion qui serait réalisée à partir uniquement ou essentiellement de dioxygène pur comme comburant.The recycling at the inlet of the mixer 31 of the combustion gas containing CO2 makes it possible, in a manner known per se, to better control the oxycombustion reaction in the combustion device 1 and to significantly lower the combustion temperature in this combustion device 1, compared to an oxycombustion reaction which would be carried out using only or essentially pure dioxygen as oxidant.

Le système de combustion peut avantageusement fonctionner sans limite de temps dans le mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») et dans ladite phase « oxycombustion dégradée » avec une entrée partielle de l’air au moins par la dérivation 6 (et éventuellement par une autre entrée d’air secondaire ou une entrée de gaz comburant secondaire raccordée directement au dispositif de combustion 1), et un rejet partiel dans l’atmosphère d’une partie FC1des fumées de combustion FC (en l’absence de dispositif de traitement 8) ou FC’ (avec dispositif de traitement), via la partie aval 5b du circuit principal d’évacuation 5.The combustion system can advantageously operate without time limit in the operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) and in said “degraded oxycombustion” phase with a partial air inlet at least via the bypass 6 (and possibly via another secondary air inlet or a secondary combustion gas inlet connected directly to the combustion device 1), and a partial discharge into the atmosphere of a portion FC 1 of the combustion fumes FC (in the absence of a treatment device 8) or FC' (with a treatment device), via the downstream portion 5b of the main evacuation circuit 5.

De préférence, lorsque le système de combustion a basculé dans le mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage »), l’unité de commande 7 régule automatiquement le débitϕO2de dioxygène (par exemple dans ce cas particulier en fermant plus ou moins la vanne progressive V1) en utilisant le signal de mesure S de la concentration en dioxygène dans le gaz comburant G.Preferably, when the combustion system has switched to operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”), the control unit 7 automatically regulates the flow rate ϕ O 2 of dioxygen (for example in this particular case by closing the progressive valve V1 more or less) using the measurement signal S of the dioxygen concentration in the oxidant gas G.

Le passage du mode de fonctionnement M1 (« combustion classique ») au mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») est simple et sécurisé, les risques de montée en température intempestive et non contrôlée du dispositif de combustion 1 étant évités. Le passage du mode de fonctionnement M1 (« combustion classique ») au mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») ne nécessite avantageusement aucune intervention de l’utilisateur sur le dispositif de combustion 1 et surtout ne nécessite pas de stopper la combustion.The transition from operating mode M1 (“conventional combustion”) to operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) is simple and safe, the risks of untimely and uncontrolled temperature rise of the combustion device 1 being avoided. The transition from operating mode M1 (“conventional combustion”) to operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) advantageously does not require any user intervention on the combustion device 1 and above all does not require stopping combustion.

Le passage du mode de fonctionnement M1 au mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage), en phase de « oxycombustion dégradée » ou en phase de fonctionnement « oxycombustion améliorée », peut être demandé à l’unité de commande 7, à l’initiative de l’utilisateur du système de combustion, au moyen par exemple d’une commande manuelle de changement de mode de fonctionnement.The change from operating mode M1 to operating mode M2 (“oxycombustion with recycling), in the “degraded oxycombustion” phase or in the “improved oxycombustion” operating phase, can be requested from the control unit 7, at the initiative of the user of the combustion system, for example by means of a manual operating mode change command.

Le passage du mode de fonctionnement M1 au mode de fonctionnement M2 peut également être mis en œuvre lors du démarrage du système de combustion en vue de le faire fonctionner en « oxycombustion avec recyclage » (M2).The transition from operating mode M1 to operating mode M2 can also be implemented when starting the combustion system in order to operate it in “oxycombustion with recycling” (M2).

Procédure de démarrage du système de combustionCombustion System Start-up Procedure

Lorsqu’un utilisateur souhaite démarrer le système de combustion en vue de le faire fonctionner en « oxycombustion avec recyclage » (M2), il demande à l’unité de commande 7, au moyen d’une commande appropriée, d’exécuter une procédure de démarrage.When a user wishes to start the combustion system in order to operate it in “oxycombustion with recycling” (M2), he asks the control unit 7, by means of an appropriate command, to carry out a start-up procedure.

L’unité de commande 7 exécute cette procédure de démarrage en configurant dans un premier temps le système de combustion en mode de fonctionnement M1 (« combustion classique »).The control unit 7 performs this start-up procedure by first configuring the combustion system in operating mode M1 (“conventional combustion”).

Puis le dispositif de combustion 1 est démarré, notamment en mettant en fonctionnement au moins le ventilateur (ou compresseur 10) du dispositif de combustion 1, soit manuellement par l’utilisateur, soit de manière automatisée par exemple par l’unité de commande 7, ce qui permet dans un premier temps de faire fonctionner le système en combustion classique (M1).Then the combustion device 1 is started, in particular by operating at least the fan (or compressor 10) of the combustion device 1, either manually by the user or automatically for example by the control unit 7, which initially allows the system to operate in conventional combustion (M1).

Ensuite, dans un deuxième temps, l’unité de commande 7 pilote le système de combustion, de manière à basculer automatiquement en « oxycombustion avec recyclage » (M2), tel que précédemment décrit, en choisissant la phase de fonctionnement dite « oxycombustion dégradée » ou la phase de fonctionnement dite « oxycombustion améliorée ».Then, in a second step, the control unit 7 controls the combustion system, so as to automatically switch to “oxycombustion with recycling” (M2), as previously described, by choosing the operating phase called “degraded oxycombustion” or the operating phase called “improved oxycombustion”.

Une telle phase de démarrage est avantageusement simple et sécurisée. En particulier, comparativement à un système de combustion de l’art antérieur qui est adapté pour fonctionner uniquement en mode d’oxycombustion améliorée avec recyclage des fumées de combustion, on évite pendant la phase de démarrage les risques de montée en température intempestive et non contrôlée, qui sont inhérents dans ce type d’installation de l’art antérieur du fait d’une concentration initiale de dioxygène importante dans le gaz comburant et d’une concentration initiale de CO2faible.Such a start-up phase is advantageously simple and secure. In particular, compared to a combustion system of the prior art which is adapted to operate only in improved oxycombustion mode with recycling of combustion fumes, the risks of untimely and uncontrolled temperature rise, which are inherent in this type of installation of the prior art due to a high initial concentration of dioxygen in the combustion gas and a low initial concentration of CO 2 , are avoided during the start-up phase.

ExempleExample de pilotageof piloting du système de combustionof the combustion system pour passer du mode de fonctionnement Mto switch from operating mode M 22 (( «" oxycombustionoxycombustion avec recyclagewith recycling »» ) au mode de fonctionnement M) in operating mode M 11 (( «" combustion classiqueclassic combustion »» ))

On suppose que le système de combustion est configuré en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage »).It is assumed that the combustion system is configured in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”).

Le dispositif de combustion 1 fonctionne, le ventilateur ou compresseur de recyclage VR fonctionne et le ventilateur 10 (ou compresseur) de l’installation de combustion 1 fonctionne en imposant un débit donné (ϕ GC) de gaz comburant GC constitué d’air à l’entrée de l’installation 1.The combustion device 1 operates, the recycling fan or compressor VR operates and the fan 10 (or compressor) of the combustion installation 1 operates by imposing a given flow rate ( ϕ GC ) of combustion gas GC consisting of air at the inlet of the installation 1.

Pour passer de ce mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») au mode de fonctionnement M1 (« combustion classique »), il suffit à l’unité de commande 7 de commander le ralentissement jusqu’à l’arrêt du ventilateur ou compresseur de recyclage VR, puis de commander la fermeture de la vanne V1.To switch from this operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) to operating mode M1 (“conventional combustion”), the control unit 7 simply has to command the slowdown until the recycling fan or compressor VR stops, then command the closing of the valve V1.

Le passage du mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») au mode de fonctionnement M1 (« combustion classique ») est simple, rapide et sécurisé, les risques de montée en température intempestive et non contrôlée de l’installation de combustion 1 étant évités. Le passage du mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») au mode de fonctionnement M1 (« combustion classique ») ne nécessite avantageusement aucune intervention de l’utilisateur sur le dispositif de combustion 1 et surtout ne nécessite pas de stopper la combustion.The transition from operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) to operating mode M1 (“conventional combustion”) is simple, fast and safe, the risks of untimely and uncontrolled temperature rise of the combustion installation 1 being avoided. The transition from operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) to operating mode M1 (“conventional combustion”) advantageously does not require any user intervention on the combustion device 1 and above all does not require stopping combustion.

Le passage du mode de fonctionnement M2 au mode de fonctionnement M1 peut être demandé à l’unité de commande 7, à l’initiative de l’utilisateur du système de combustion, au moyen par exemple d’une commande manuelle de changement de mode de fonctionnement.The change from operating mode M2 to operating mode M1 can be requested from the control unit 7, at the initiative of the user of the combustion system, for example by means of a manual operating mode change command.

Le passage du mode de fonctionnement M2 au mode de fonctionnement M1 peut également être mis en œuvre lors d’une procédure d’arrêt du fonctionnement du système de combustion.The transition from operating mode M2 to operating mode M1 can also be implemented during a combustion system operation shutdown procedure.

Procédure d’arrêt du système de combustionCombustion system shutdown procedure

Lorsqu’un utilisateur souhaite arrêter le système de combustion alors que celui-ci fonctionne en « oxycombustion avec recyclage » (M2), il demande à l’unité de commande 7, au moyen d’une commande appropriée, d’exécuter une procédure d’arrêt.When a user wishes to stop the combustion system while it is operating in “oxycombustion with recycling” (M2), he asks the control unit 7, by means of an appropriate command, to execute a shutdown procedure.

L’unité de commande 7 exécute cette procédure d’arrêt en commandant le ralentissement jusqu’à l’arrêt du ventilateur ou compresseur de recyclage VR, tel que précédemment décrit, puis en commandant la fermeture de la vanne V1 du dispositif 32 de contrôle de débit de gaz riche en dioxygène afin de passer du mode de fonctionnement M2 au mode de fonctionnement M1.The control unit 7 executes this shutdown procedure by controlling the slowing down until the recycling fan or compressor VR stops, as previously described, then by controlling the closing of the valve V1 of the device 32 for controlling the flow rate of gas rich in dioxygen in order to switch from operating mode M2 to operating mode M1.

Une fois que le système de combustion est configuré dans ce mode de fonctionnement M1 (« oxycombustion classique »), le dispositif de combustion 1 peut être mis à l’arrêt de manière usuelle et connue sans encourir aucun risque.Once the combustion system is configured in this operating mode M1 (“conventional oxycombustion”), the combustion device 1 can be shut down in the usual and known manner without incurring any risk.

Une telle phase d’arrêt est avantageusement simple et sécurisée. En particulier, comparativement à un système de combustion de l’art antérieur qui est adapté pour fonctionner uniquement en oxycombustion avec recyclage des fumées de combustion, on évite pendant la phase d’arrêt les risques de montée en température intempestive et non contrôlée, qui sont inhérents dans ce type d’installation de l’art antérieur.Such a shutdown phase is advantageously simple and secure. In particular, compared to a combustion system of the prior art which is adapted to operate only in oxycombustion with recycling of combustion fumes, the risks of untimely and uncontrolled temperature rise, which are inherent in this type of installation of the prior art, are avoided during the shutdown phase.

Le passage du mode de fonctionnement M2 au mode de fonctionnement M1 peut également être mis en œuvre lorsque la concentration de dioxygène (fourni par la source 30) dans le gaz comburant GC devient insuffisante et ne permet plus une oxycombustion améliorée avec recyclage du gaz de combustion.The transition from operating mode M2 to operating mode M1 can also be implemented when the concentration of dioxygen (provided by source 30) in the GC combustion gas becomes insufficient and no longer allows improved oxycombustion with recycling of the combustion gas.

Cette insuffisance peut avoir plusieurs causes éventuellement cumulatives.This insufficiency may have several causes, possibly cumulative.

Il peut arriver par exemple qu’au cours du fonctionnement du système de combustion en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage »), et notamment dans la phase de fonctionnement « oxycombustion améliorée »), une interruption accidentelle de l’alimentation en dioxygène se produise, par exemple du fait d’un arrêt intempestif de la production in situ de gaz riche en dioxygène par la source 30 ou d’une source 30 de gaz riche en dioxygène qui est vide.It may happen, for example, that during operation of the combustion system in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”), and in particular in the “enhanced oxycombustion” operating phase, an accidental interruption of the supply of oxygen occurs, for example due to an untimely shutdown of the in situ production of gas rich in oxygen by the source 30 or a source 30 of gas rich in oxygen which is empty.

Il peut arriver par exemple qu’au cours du fonctionnement du système de combustion en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage »), et notamment dans la phase de fonctionnement « oxycombustion améliorée », que l’alimentation en dioxygène diminue de manière trop importante, par exemple du fait d’un ralentissement intempestif de la production in situ de gaz riche en dioxygène par la source 30 ou d’une trop faible pression dans la source 30.It may happen, for example, that during operation of the combustion system in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”), and in particular in the “enhanced oxycombustion” operating phase, the supply of dioxygen decreases too significantly, for example due to an untimely slowdown in the in situ production of gas rich in dioxygen by the source 30 or too low a pressure in the source 30.

Il peut arriver par exemple qu’au cours du fonctionnement du système de combustion en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage ») et notamment dans la phase de fonctionnement « oxycombustion améliorée », que le dispositif de combustion 1 soit sollicité pour fournir plus d’énergie thermique et pour y répondre augmente le débitϕ GC(augmentation du débit du ventilateur ou compresseur 10) en gaz comburant GC. Dans ce cas le complément de gaz comburant est automatiquement injecté à travers la dérivation 6.It may happen, for example, that during operation of the combustion system in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”) and in particular in the “enhanced oxycombustion” operating phase, the combustion device 1 is requested to provide more thermal energy and to respond increases the flow rate ϕ GC (increase in the flow rate of the fan or compressor 10) in oxidizing gas GC. In this case the additional oxidizing gas is automatically injected through the bypass 6.

Si le dispositif de combustion 1 diminue la fourniture d’énergie thermique, ce qui se traduit par une baisse du besoin du gaz comburant GC, l’excès du gaz comburant est rejeté via la dérivation 6 et le système de commande 7 règle le cas échéant la vanne V1 pour réduire l’injection du dioxygène dans le mélangeur 31.If the combustion device 1 reduces the supply of thermal energy, which results in a reduction in the need for the combustion gas GC, the excess combustion gas is discharged via the bypass 6 and the control system 7 adjusts the valve V1 if necessary to reduce the injection of dioxygen into the mixer 31.

Dans une installation traditionnelle apte à fonctionner uniquement en oxycombustion avec recyclage des fumées de combustion, une baisse trop importante de la concentration en dioxygène dans le gaz comburant GC peut occasionner de manière préjudiciable un arrêt intempestif de l’oxycombustion.In a traditional installation capable of operating only in oxycombustion with recycling of combustion fumes, too significant a drop in the concentration of dioxygen in the GC combustion gas can cause an untimely shutdown of the oxycombustion.

Un tel arrêt intempestif peut avantageusement être évité au moyen du système de combustion de l’invention.Such an untimely shutdown can advantageously be avoided by means of the combustion system of the invention.

A cet effet, l’unité de commande 7 est de préférence conçue pour surveiller, au moyen du capteur 33, la concentration en dioxygène dans le gaz comburant GC et lorsque la concentration en dioxygène diminue, pour détecter automatiquement si cette concentration en dioxygène atteint un seuil minimum critique prédéfini et de préférence paramétrable, et dans l’affirmative pour commander automatiquement le système de combustion, de manière à le faire basculer (tel que précédemment décrit) en toute sécurité en mode de fonctionnement M1(« combustion classique »), sans stopper la combustion dans le dispositif de combustion 1.For this purpose, the control unit 7 is preferably designed to monitor, by means of the sensor 33, the oxygen concentration in the combustion gas GC and when the oxygen concentration decreases, to automatically detect whether this oxygen concentration reaches a predefined and preferably configurable critical minimum threshold, and if so to automatically control the combustion system, so as to switch it (as previously described) safely to operating mode M1 (“conventional combustion”), without stopping the combustion in the combustion device 1.

Système de combustion de laCombustion system of the // Captage de CO2CO2 capture

Dans la variante particulière de la , mais de manière optionnelle, le système de combustion comporte avantageusement un dispositif 11 de captage du dioxyde de carbone (CO2) raccordé à la dérivation 6 et adapté pour capter le dioxyde de carbone (CO2) dans au moins une partie des fumées de combustion recyclées sortantes (FC22/ ) circulant dans ladite dérivation 6.In the particular variant of the , but optionally, the combustion system advantageously comprises a device 11 for capturing carbon dioxide (CO 2 ) connected to the branch 6 and adapted to capture carbon dioxide (CO 2 ) in at least part of the outgoing recycled combustion fumes (FC 22 / ) circulating in said derivation 6.

Plus particulièrement, ce dispositif de captage 11 comporte un ventilateur ou compresseur 110 qui permet d’aspirer une partie de fumées de combustion recyclées sortantes (FC22/ ) circulant dans la dérivation 6 et d’alimenter une unité 111 de captage de CO2(connue en soi).More particularly, this capture device 11 comprises a fan or compressor 110 which makes it possible to suck up a portion of the outgoing recycled combustion fumes (FC 22 / ) circulating in bypass 6 and supplying a CO2 capture unit 111 (known per se).

De préférence, ce dispositif de captage 11 et en particulier le ventilateur ou compresseur 110, est commandé automatiquement (par l’unité de commande 7 au moyen du signal de commande C3) ou par une autre unité de commande) en fonction de la pression ou du débit des fumées de combustion sortantes circulant dans la dérivation 6, cette pression ou ce débit étant mesuré par un capteur 60 délivrant un signal de mesure S60.Preferably, this capture device 11 and in particular the fan or compressor 110, is controlled automatically (by the control unit 7 by means of the control signal C3) or by another control unit) as a function of the pressure or flow rate of the outgoing combustion fumes circulating in the bypass 6, this pressure or flow rate being measured by a sensor 60 delivering a measurement signal S 60 .

D’autres exemples non exhaustifs de système de combustion conformes à l’invention et pouvant fonctionner dans les modes de fonctionnement M1(« combustion classique ») et M2 (« combustion avec recyclage ») vont à présent être décrits.Other non-exhaustive examples of combustion systems in accordance with the invention and capable of operating in operating modes M1 (“conventional combustion”) and M2 (“combustion with recycling”) will now be described.

Système de combustion des figures 5 à 8Combustion system of figures 5 to 8

Le système de combustion de la se différencie de celui de la en ce que le raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’évacuation 5 est situé en amont du dispositif de traitement 8, entre la sortie 1a du dispositif de combustion 1 et l’entrée de ce dispositif de traitement 8, et en ce qu’un dispositif de traitement supplémentaire 8’ est monté sur la boucle de recyclage 40, de préférence en amont du ventilateur ou compresseur de recyclage VR, c’est-à-dire entre le ventilateur ou compresseur de recyclage VR et le raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’évacuation 5.The combustion system of the differs from that of the in that the connection 40a of the recycling loop 40 with the main evacuation circuit 5 is located upstream of the treatment device 8, between the outlet 1a of the combustion device 1 and the inlet of this treatment device 8, and in that an additional treatment device 8' is mounted on the recycling loop 40, preferably upstream of the recycling fan or compressor VR, that is to say between the recycling fan or compressor VR and the connection 40a of the recycling loop 40 with the main evacuation circuit 5.

En variante, le dispositif de traitement supplémentaire 8’ peut être monté sur la boucle de recyclage 40 en aval du ventilateur ou compresseur de recyclage VR.Alternatively, the additional treatment device 8’ can be mounted on the recycling loop 40 downstream of the recycling fan or compressor VR.

Le dispositif de traitement 8 peut être adapté pour dépolluer les fumées de combustion non recyclées, avant leur évacuation dans l’air ambiant et de préférence pour capter un ou plusieurs polluants choisis parmi la liste suivante : particules fines, SOx, NOx, acides, métaux lourds, ammoniac, COV. Le dispositif de traitement 8’ est de préférence adapté pour au moins déshumidifier les fumées de combustion recyclées dans la boucle de recyclage 40 et comporte plus particulièrement au moins un condenseur ou plusieurs condenseurs en cascade.The treatment device 8 may be adapted to depollute the non-recycled combustion fumes, before their evacuation into the ambient air and preferably to capture one or more pollutants chosen from the following list: fine particles, SOx, NOx, acids, heavy metals, ammonia, VOCs. The treatment device 8’ is preferably adapted to at least dehumidify the combustion fumes recycled in the recycling loop 40 and more particularly comprises at least one condenser or several condensers in cascade.

Les explications données précédemment sur les modes de fonctionnement M1 et M2 et sur la commande par l’unité commande 7 du ventilateur ou compresseur de recyclage VR et de l’unité 3 d’alimentation en gaz comburant GC sont transposables à cette variante de la .The explanations given previously on the operating modes M1 and M2 and on the control by the control unit 7 of the recycling fan or compressor VR and of the combustion gas supply unit 3 GC are transposable to this variant of the .

En référence à la et comme pour la variante de la , en mode de fonctionnement M1 (« combustion classique), le gaz comburant GC est constitué par l’air aspiré par la dérivation 6 (la vanne V1 étant fermée et le ventilateur ou compresseur de recyclage VR étant à l’arrêt) et les fumées de combustion FC sont dans leur intégralité traitées en passant dans le dispositif de traitement 8 et sont évacuées (FC’) dans l’air ambiant.In reference to the and as for the variant of the , in operating mode M1 (“classic combustion), the combustion gas GC consists of the air drawn in by the bypass 6 (the valve V1 being closed and the recycling fan or compressor VR being stopped) and the combustion fumes FC are treated in their entirety by passing through the treatment device 8 and are evacuated (FC') into the ambient air.

En référence à la et de manière comparable à la variante de la , en mode de fonctionnement M2 («oxycombustion avec recyclage ») et dans la phase de fonctionnement «oxycombustion dégradée», le ventilateur ou compresseur de recyclage VR fonctionne et la vanne V1 est ouverte ; une partie FC1des fumées de combustion FC est évacuée dans l’air ambiant après avoir été traitée (dispositif de traitement 8) et l’autre partie FC2des fumées de combustion FC est recyclée dans la boucle de recyclage 40 jusqu’à l’entrée du mélangeur 31 en ayant été préalablement traitée dans le dispositif de traitement 8’. De l’air est également aspiré dans la dérivation 6 et alimente également le mélangeur 31. L’autre entrée du mélangeur 31 est alimentée en dioxygène provenant du gaz riche en dioxygène de la source 30 (vanne V1 ouverte) avec un débit donné (ϕO2).In reference to the and in a comparable manner to the variant of the , in operating mode M2 (“ oxycombustion with recycling ) and in the “ degraded oxycombustion ” operating phase, the recycling fan or compressor VR operates and the valve V1 is open; a portion FC 1 of the combustion fumes FC is discharged into the ambient air after having been treated (treatment device 8) and the other portion FC 2 of the combustion fumes FC is recycled in the recycling loop 40 to the inlet of the mixer 31 having been previously treated in the treatment device 8'. Air is also sucked into the bypass 6 and also supplies the mixer 31. The other inlet of the mixer 31 is supplied with dioxygen coming from the dioxygen-rich gas from the source 30 (valve V1 open) with a given flow rate ( ϕ O 2 ).

En référence à la et de manière comparable à la variante de la , en mode de fonctionnement M2 («oxycombustion avec recyclage ») et dans la phase de fonctionnement «oxycombustion améliorée», le ventilateur ou compresseur de recyclage VR fonctionne et la vanne V1 est ouverte. Une partie FC1des fumées de combustion FC est évacuée dans l’air ambiant après avoir été traitée (dispositif de traitement 8) et l’autre partie FC2des fumées de combustion FC est recyclée dans la boucle de recyclage 40 et est traitée dans le dispositif de traitement 8’. Une entrée du mélangeur 31 est alimentée avec un débitϕ1 avec une partie FC2 1des fumées de combustion recyclées FC2 et traitées, l’autre partie FC2 2des fumées de combustion recyclées FC2 et traitées étant évacuée dans la dérivation 6 avec un débitϕ2.In reference to the and in a comparable manner to the variant of the , in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling ») and in the operating phase "oxycombustion improved", the VR recycling fan or compressor is operating and the V1 valve is open. A FC part1combustion fumes FC is discharged into the ambient air after being treated (treatment device 8) and the other part FC2combustion fumes FC is recycled in the recycling loop 40 and is treated in the treatment device 8’. An inlet of the mixer 31 is supplied with a flow rateϕ1 with FC part2 1recycled combustion fumes FC2 and processed, the other party FC2 2recycled combustion fumes FC2 and treated being evacuated in bypass 6 with a flow rateϕ2.

L’autre entrée du mélangeur 31 est alimentée en dioxygène provenant du gaz riche en dioxygène de la source 30 (vanne V1 ouverte) avec un débit donné (ϕO2).The other inlet of the mixer 31 is supplied with dioxygen coming from the dioxygen-rich gas of the source 30 (valve V1 open) with a given flow rate ( ϕ O 2 ).

Système de combustion de laCombustion system of the – condenseur 34 en aval du mélangeur 31– condenser 34 downstream of mixer 31

Le système de combustion de la se différencie de celui de la en ce qu’un condenseur 34 a été ajouté. Ce condenseur 34 est alimenté en entrée par le mélangeur 31 et est raccordé en sortie au dispositif de combustion 1 et alimente le dispositif de combustion 1 avec le gaz comburant GC.The combustion system of the differs from that of the in that a condenser 34 has been added. This condenser 34 is supplied at the input by the mixer 31 and is connected at the output to the combustion device 1 and supplies the combustion device 1 with the oxidizing gas GC.

Dans cette variante, lorsque le système de combustion est en mode de fonctionnement M2 (« oxycombustion avec recyclage »), les fumées de combustion FC sont recyclées jusqu’au mélangeur 31 sans nécessairement avoir été déshumidifiées dans le dispositif de traitement 8, une déshumidification étant réalisée au moins par le condenseur 34.In this variant, when the combustion system is in operating mode M2 (“oxycombustion with recycling”), the combustion fumes FC are recycled to the mixer 31 without necessarily having been dehumidified in the treatment device 8, dehumidification being carried out at least by the condenser 34.

Dans une autre variante, le condenseur 34 pourrait être monté en dérivation (« by-pass ») comme le dispositif de traitement 8 de la .In another variant, the condenser 34 could be mounted in bypass like the treatment device 8 of the .

Système de combustion de la figure 10Combustion system of figure 10

Le système de combustion de la se différencie de celui de la principalement en ce que l’unité de commande 7 est adaptée pour commander le ventilateur ou compresseur de recyclage VR) en fonction au moins du débit ou de la pression mesurée au moins par ledit capteur 60 (et non plus par le capteur 51 comme dans la variante de la ) pendant au moins le mode de fonctionnement M2 avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion.The combustion system of the differs from that of the mainly in that the control unit 7 is adapted to control the recycling fan or compressor VR) as a function of at least the flow rate or pressure measured at least by said sensor 60 (and no longer by the sensor 51 as in the variant of the ) during at least operating mode M2 with recycling of at least part of the combustion fumes.

Plus la pression ou le débit mesuré par le capteur 60 est importante, et plus le débit des fumées de combustion recyclées FC2dans la boucle de recyclage 40 est importantThe higher the pressure or flow rate measured by the sensor 60, the higher the flow rate of recycled combustion fumes FC 2 in the recycling loop 40.

En particulier, l’unité de commande 7 commande automatiquement le ventilateur ou compresseur de recyclage VR, jusqu’à ce que le débit ou la pression mesuré par ce capteur 60 atteigne au moins une consigne de fonctionnement prédéfinie et de préférence paramétrable, et régule automatiquement le débit du ventilateur ou compresseur de recyclage VR de manière à maintenir ladite pression ou ledit débit mesuré à cette consigne de fonctionnement ou au voisinage de cette consigne de fonctionnement.In particular, the control unit 7 automatically controls the recycling fan or compressor VR, until the flow rate or pressure measured by this sensor 60 reaches at least one predefined and preferably configurable operating setpoint, and automatically regulates the flow rate of the recycling fan or compressor VR so as to maintain said pressure or said measured flow rate at this operating setpoint or in the vicinity of this operating setpoint.

Cette consigne de fonctionnement est fixée de telle sorte que le débit du ventilateur ou compresseur de recyclage VR est inférieur au débit des fumées de combustion FC en sortie du dispositif de traitement 8 ou, en l’absence de dispositif de traitement 8, en sortie du dispositif de combustion 1, de manière à recycler vers le mélangeur 31 au moins une partie FC2des fumées de combustion, l’autre partie FC1étant évacuée à l’air libre dans l’atmosphère via la partie aval 5b du circuit principal d’évacuation 5.This operating instruction is set such that the flow rate of the recycling fan or compressor VR is lower than the flow rate of the combustion fumes FC at the outlet of the treatment device 8 or, in the absence of a treatment device 8, at the outlet of the combustion device 1, so as to recycle at least part FC to the mixer 31.2combustion fumes, the other part FC1being discharged into the open air into the atmosphere via the downstream part 5b of the main evacuation circuit 5.

Les explications qui ont été données précédemment sur le fonctionnement du système de combustion de la sont transposables au système de combustion de la .The explanations that have been given previously on the operation of the combustion system of the are transposable to the combustion system of the .

Dans la variante particulière de la , mais de manière optionnelle, le système de combustion comporte avantageusement un dispositif 11’ de captage du dioxyde de carbone (CO2) raccordé à la partie aval 5b du circuit d’évacuation principal 5 et adapté pour capter le dioxyde de carbone (CO2) dans au moins une partie des fumées de combustion sortantes FC1.In the particular variant of the , but optionally, the combustion system advantageously comprises a device 11' for capturing carbon dioxide (CO 2 ) connected to the downstream part 5b of the main evacuation circuit 5 and adapted to capture carbon dioxide (CO 2 ) in at least part of the outgoing combustion fumes FC 1 .

Plus particulièrement, ce dispositif de captage comporte un ventilateur ou compresseur 110 qui permet d’aspirer une partie de fumées de combustion FC circulant dans la partie aval 5b du circuit d’évacuation principal 5 et d’alimenter une unité 111 de captage de CO2(connue en soi).More particularly, this capture device comprises a fan or compressor 110 which makes it possible to suck up a portion of combustion fumes FC circulating in the downstream part 5b of the main evacuation circuit 5 and to supply a CO2 capture unit 111 (known per se).

De préférence, ce dispositif de captage 11’, et en particulier le ventilateur ou compresseur 110, est commandé automatiquement (par l’unité de commande 7 ou par une autre unité de commande) en fonction de la pression ou du débit des fumées de combustion circulant dans la partie aval 5b du circuit d’évacuation principal 5, ladite pression ou ledit débit étant mesuré par le capteur 51.Preferably, this capture device 11’, and in particular the fan or compressor 110, is controlled automatically (by the control unit 7 or by another control unit) as a function of the pressure or flow rate of the combustion fumes circulating in the downstream part 5b of the main evacuation circuit 5, said pressure or said flow rate being measured by the sensor 51.

Système de combustion de la figure 11Combustion system of figure 11

Le système de combustion de la se différencie de celui de la en ce que de manière comparable à la , le raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’évacuation 5 est situé en amont du dispositif de traitement 8, entre la sortie 1a du dispositif de combustion 1 et l’entrée de ce dispositif de traitement 8, et en ce qu’un dispositif de traitement supplémentaire 8’ est monté sur la boucle de recyclage 40, de préférence en amont du ventilateur ou compresseur de recyclage VR, c’est-à-dire entre le ventilateur ou compresseur de recyclage VR et le raccordement 40a de la boucle de recyclage 40 avec le circuit principal d’alimentation 5.The combustion system of the differs from that of the in that in a manner comparable to the , the connection 40a of the recycling loop 40 with the main evacuation circuit 5 is located upstream of the treatment device 8, between the outlet 1a of the combustion device 1 and the inlet of this treatment device 8, and in that an additional treatment device 8' is mounted on the recycling loop 40, preferably upstream of the recycling fan or compressor VR, that is to say between the recycling fan or compressor VR and the connection 40a of the recycling loop 40 with the main supply circuit 5.

Système de combustion de laCombustion system of the – dispositif de traitement 8 en « by-pass »– 8-way “bypass” treatment device

Le système de combustion de la se différencie de celui de la en ce que le dispositif de traitement 8 est monté en dérivation (« by-pass ») sur le circuit d’évaluation principal.The combustion system of the differs from that of the in that the processing device 8 is connected as a bypass to the main evaluation circuit.

Ce type de montage est de manière connue adapté pour les dispositifs de traitement 8, qui possèdent leur propre ventilateur ou compresseur, tel que par exemple celui décrit ultérieurement en référence à la . Les explications qui ont été données précédemment sur le fonctionnement du système de combustion de la s’appliquent également à ce système de combustion de la .This type of assembly is known to be suitable for treatment devices 8, which have their own fan or compressor, such as for example that described later with reference to the . The explanations that have been given previously on the operation of the combustion system of the also apply to this combustion system of the .

Dans les variantes des figures 5, 9, 10, 11, 13, le dispositif de traitement 8 ou 8’ peut également être monté en dérivation (« by-pass »)In the variants of figures 5, 9, 10, 11, 13, the treatment device 8 or 8’ can also be mounted in bypass.

Système de combustion de la - injection de CO2 au démarrage Combustion system of the - CO2 injection at start-up

Le système combustion de la se différencie de celui de la en ce qu’il comporte un dispositif 12 additionnel raccordé à une entrée du mélangeur 31 et permettant d’injecter du dioxyde de carbone (CO2) gazeux dans le mélangeur 31 pendant la phase transitoire « oxycombustion dégradée » lors du passage du deuxième mode de fonctionnement M2 en phase « oxycombustion dégradée » au deuxième mode de fonctionnement M2 en phase « oxycombustion améliorée », afin de raccourcir la durée de cette phase transitoire.The combustion system of the differs from that of the in that it comprises an additional device 12 connected to an inlet of the mixer 31 and making it possible to inject gaseous carbon dioxide (CO 2 ) into the mixer 31 during the “degraded oxycombustion” transient phase when switching from the second operating mode M2 in the “degraded oxycombustion” phase to the second operating mode M2 in the “improved oxycombustion” phase, in order to shorten the duration of this transient phase.

Ce dispositif 12 d’injection de CO2comporte par exemple une source 120 de CO2gazeux sous pression associée à une vanne ou électrovanne vanne 121 commandée par l’unité de commande 7 au moyen d’un signal de commande C4.This CO2 injection device 12 comprises, for example, a source 120 of pressurized gaseous CO2 associated with a valve or solenoid valve 121 controlled by the control unit 7 by means of a control signal C4.

Ce dispositif 12 d’injection de CO2peut également être ajouté dans le système de combustion des figures 5, 9, 10, 11, 12.This CO2 injection device 12 can also be added into the combustion system of figures 5, 9, 10, 11, 12.

Exemple particulier de condenseur – Figure 14Particular example of a condenser – Figure 14

On a représenté sur la , à titre uniquement d’exemple non limitatif de l’invention, un exemple préféré de condenseur pouvant être utilisé comme condenseur dans le dispositif de traitement 8 ou 8’ d’un système de combustion de l’invention.It was represented on the , as a non-limiting example of the invention, a preferred example of a condenser that can be used as a condenser in the treatment device 8 or 8' of a combustion system of the invention.

Ce condenseur comporte un échangeur 12, qui comprend une enceinte 120 contenant un bain 121 de liquide refroidissant L et des moyens d’injection 123, qui sont adaptés pour introduire le fluide gazeux F à déshumidifier (i.e. fumées de combustion) au-dessous de la surface du bain de liquide refroidissant L.This condenser comprises an exchanger 12, which comprises an enclosure 120 containing a bath 121 of cooling liquid L and injection means 123, which are adapted to introduce the gaseous fluid F to be dehumidified (i.e. combustion fumes) below the surface of the bath of cooling liquid L.

Le liquide refroidissant L peut être simplement de l’eau ou une solution aqueuse.The coolant L can be simply water or an aqueous solution.

Ces moyens d’injection 123 peuvent plus particulièrement comporter un ventilateur ou compresseur 123f et un conduit d’injection 123a comportant une ouverture d’admission 123b, par exemple dans sa partie supérieure 123c. La partie inférieure 123d du conduit d’injection 123a est plongée dans le bain 121 de liquide refroidissant L et comporte une ouverture d’évacuation 123e immergée dans le bain 121 de liquide refroidissant L.These injection means 123 may more particularly comprise a fan or compressor 123f and an injection duct 123a comprising an intake opening 123b, for example in its upper part 123c. The lower part 123d of the injection duct 123a is immersed in the bath 121 of cooling liquid L and comprises an evacuation opening 123e immersed in the bath 121 of cooling liquid L.

En fonctionnement, le ventilateur ou compresseur 123f permet d’aspirer le fluide gazeux F à déshumidifier et de l’introduire dans le conduit d’injection 123 par l’ouverture d’admission 123b. Ce fluide gazeux F s’échappe du conduit d’injection 123 par l’ouverture d’évacuation 123e, et est de ce fait introduit de manière forcée dans le bain 121 de liquide refroidissant L, au-dessous de la surface du bain 121 de liquide refroidissant L, remonte vers la surface du bain de liquide, s’échappe de l’enceinte 120 par l’ouverture d’évacuation 120a de l’enceinte 120 après avoir été déshumidifié sous la forme d’un gaz déshumidifié F’.In operation, the fan or compressor 123f makes it possible to suck in the gaseous fluid F to be dehumidified and to introduce it into the injection duct 123 through the inlet opening 123b. This gaseous fluid F escapes from the injection duct 123 through the discharge opening 123e, and is thereby forcibly introduced into the bath 121 of cooling liquid L, below the surface of the bath 121 of cooling liquid L, rises towards the surface of the liquid bath, escapes from the enclosure 120 through the discharge opening 120a of the enclosure 120 after having been dehumidified in the form of a dehumidified gas F'.

La température TLdu liquide refroidissant L est toujours inférieure à la température TF du fluide gazeux F à l’entrée de l’échangeur 12 et est de préférence inférieure à la température de rosée (point de rosée) du fluide gazeux F.The temperature TLof the coolant L is always lower than the temperature TF of the gaseous fluid F at the inlet of the exchanger 12 and is preferably lower than the dew point temperature of the gaseous fluid F.

On rappellera que l’humidité absolue (geau/ kgair sec] d’un gaz représente le nombre de grammes de vapeur d’eau présents dans un volume de gaz donné, rapporté à la masse de gaz sec de ce volume exprimé en kilogramme. Sa valeur reste constante même si la température du gaz varie en restant toutefois supérieure au point de rosée du gaz.It should be remembered that the absolute humidity (g water / kg dry air ) of a gas represents the number of grams of water vapor present in a given volume of gas, relative to the mass of dry gas in this volume expressed in kilograms. Its value remains constant even if the temperature of the gas varies, while remaining above the dew point of the gas.

Lors de leur passage à travers le bain 121 de liquide refroidissant L, le fluide gazeux F subit une condensation au contact du liquide refroidissant L, de sorte que l’humidité absolue du gaz F’, en sortie de l’échangeur 12 est inférieure à l’humidité absolue du fluide gazeux F à l‘entrée de l’échangeur 12.When passing through the bath 121 of cooling liquid L, the gaseous fluid F undergoes condensation on contact with the cooling liquid L, so that the absolute humidity of the gas F', at the outlet of the exchanger 12 is lower than the absolute humidity of the gaseous fluid F at the inlet of the exchanger 12.

L’écart entre l’humidité absolue du gaz déshumidifié F’ et l’humidité absolue du fluide gazeux F entrant dépend notamment de l’écart entre la température TF du fluide gazeux F entrant et la température TLplus basse du liquide refroidissant L. Plus l’écart en température ΔT (ΔT = TF– TL) entre la température TF dufluide gazeux F entrant et la température TLdu liquide refroidissant L est important, et plus l’humidité absolue du gaz déshumidifié F’ sera faible par rapport à l’humidité absolue du fluide gazeux F entrant.The difference between the absolute humidity of the dehumidified gas F' and the absolute humidity of the incoming gaseous fluid F depends in particular on the difference between the temperature TF of the incoming gaseous fluid F and the temperature TLlower the coolant L. The greater the temperature difference ΔT (ΔT = TF– TL) between the temperature TF ofincoming gaseous fluid F and temperature TLof the cooling liquid L is important, and the lower the absolute humidity of the dehumidified gas F' will be compared to the absolute humidity of the incoming gaseous fluid F.

Dans une autre variante, le ventilateur ou compresseur 123f peut être raccordé au conduit d’injection 123 et utilisé de manière à introduire le fluide gazeux F dans ce conduit d’injection 123 en les soufflant à travers l’ouverture d’admission 123b de ce conduit d’injection 123.In another variant, the fan or compressor 123f can be connected to the injection conduit 123 and used so as to introduce the gaseous fluid F into this injection conduit 123 by blowing them through the inlet opening 123b of this injection conduit 123.

L’échangeur 12 peut plus particulièrement être couplé à une pompe à chaleur (non représentée) qui permet de renouveler le liquide L dans le bain en y prélevant des calories de manière à maintenir la température de ce liquide un niveau suffisamment bas.The exchanger 12 can more particularly be coupled to a heat pump (not shown) which makes it possible to renew the liquid L in the bath by taking calories from it so as to maintain the temperature of this liquid at a sufficiently low level.

Dans une autre variante de réalisation, le condenseur peut comporter plusieurs échangeurs 12 montés en cascade.In another embodiment, the condenser may comprise several exchangers 12 mounted in cascade.

L’invention n’est pas limitée à la mise en œuvre d’un échangeur 12 du type de celui de la . Dans d’autres variantes de réalisation, l’échangeur 12 pour la condensation du fluide gazeux F peut par exemple être du type de celui décrit dans la demande de brevet internationale WO2016/071648 ou dans la demande de brevet internationale WO2020/030419 ou peut être un échangeur fonctionnant par pulvérisation du liquide refroidissant L au contact du fluide gazeux F.The invention is not limited to the implementation of an exchanger 12 of the type of that of the . In other embodiments, the exchanger 12 for the condensation of the gaseous fluid F may for example be of the type described in the international patent application WO2016/071648 or in the international patent application WO2020/030419 or may be an exchanger operating by spraying the cooling liquid L in contact with the gaseous fluid F.

L’invention n’est pas limitée à un échangeur fonctionnant avec un liquide refroidissant mais peut être mise en œuvre avec tout autre type connu d’échangeur permettant une déshumidification d’un fluide gazeux.The invention is not limited to an exchanger operating with a cooling liquid but can be implemented with any other known type of exchanger allowing dehumidification of a gaseous fluid.

Avantage de la mise en œuvre du gazAdvantage of implementing gas riche en dioxygènerich in oxygen combinée à un rebouclage d’au moins unecombined with a loopback of at least one partiepart des fumées de combustioncombustion fumes

Dans le cas d’une combustion classique, pour une quantité Qd de combustible C à brûler par heure, on utilise un débit D d’air comburant à l’entrée du dispositif de combustion. Après la combustion, on rejette avec un débit X des fumées de combustion qui doivent être traitées en respectant les normes de rejet sur les poussières et les produits chimiques. Plus X est grand, plus le coût de traitement des fumées de combustion est important.In the case of conventional combustion, for a quantity Qd of fuel C to be burned per hour, a flow rate D of combustion air is used at the inlet of the combustion device. After combustion, combustion fumes are discharged with a flow rate X which must be treated in compliance with the standards for discharge of dust and chemicals. The greater X, the higher the cost of treating the combustion fumes.

En combustion classique, le débit d’air D (D<X) à l’entrée du dispositif de combustion est défini en fonction du besoin en oxygène pour la combustion et de la gestion du dispositif de combustion (par exemple gestion de la flame dans le foyer de combustion).In conventional combustion, the air flow D (D<X) at the inlet of the combustion device is defined according to the oxygen requirement for combustion and the management of the combustion device (for example management of the flame in the combustion hearth).

En combustion classique, les fumées de combustion contiennent :In conventional combustion, combustion fumes contain:

- du dioxyde d’azote (N2) avec quasiment le même débit massique que l’air comburant,- nitrogen dioxide ( N2 ) with almost the same mass flow rate as the combustion air,

- du dioxyde de carbone (CO2) issu de la combustion,- carbon dioxide ( CO2 ) from combustion,

- de l’eau issue de la combustion et le cas échéant de l’évaporation de l’eau pouvant être contenue dans le combustible (par exemple lorsque le combustible est constitué de déchets ou de charbon) et de l’eau issue de l’air comburant,- water from combustion and, where applicable, from the evaporation of water that may be contained in the fuel (for example when the fuel consists of waste or coal) and water from the combustion air,

- du dioxygène (O2) qui n’a pas participé à la combustion- dioxygen ( O2 ) which did not participate in the combustion

- de polluants qui dépendent du combustible utilisé et qui peuvent par exemple comporter des particules fines, des acides, Nox, SOx, des métaux lourds, de la dioxine, …- pollutants which depend on the fuel used and which may, for example, include fine particles, acids, Nox, SOx, heavy metals, dioxin, etc.

Lorsque le système de combustion de l’invention fonctionne en «oxycombustion» tel que précédemment décrit [ajout du gaz riche en dioxygène contenant au moins 40% de O2avec rebouclage d’une partie des fumées de combustion], le débit des fumées de combustion en sortie du dispositif de combustion qui ne sont pas recyclées et qui sont rejetées directement dans l’atmosphère et/ou qui sont traitées (par exemple pour le captage de CO2) avant rejet dans l’atmosphère est avantageusement plus faible que le débit X susvisé.When the combustion system of the invention operates in “ oxycombustion ” as previously described [addition of the gas rich in dioxygen containing at least 40% of O 2 with re-looping of a portion of the combustion fumes], the flow rate of the combustion fumes at the outlet of the combustion device which are not recycled and which are discharged directly into the atmosphere and/or which are treated (for example for the capture of CO 2 ) before discharge into the atmosphere is advantageously lower than the flow rate X mentioned above.

Plus la fraction en O2 dans le gaz riche en dioxygène fourni par la source 30 est importante, et plus le débit des fumées de combustion qui ne sont pas recyclées et sont rejetées est faiblePlus the fraction in O2 in the gas rich in dioxygen supplied by source 30 is important, and the lower the flow rate of combustion fumes which are not recycled and are discharged

Par exemple, lorsque le gaz riche en dioxygène est du dioxygène pur, on peut en pratique recycler les fumées de combustion avec un débit de recyclage important pouvant atteindre 10/11 de X et rejeter le reste des fumées de combustion, avec un débit qui est avantageusement plus faible et qui peut être de l’ordre de 1/11 de X, soit directement dans l’atmosphère, soit en les traitant préalablement, par exemple afin de capter le CO2 ,avant rejet dans l’atmosphère et/ou en les dépolluant.For example, when the gas rich in dioxygen is pure dioxygen, it is possible in practice to recycle the combustion fumes with a high recycling flow rate of up to 10/11 of X and to discharge the rest of the combustion fumes, with a flow rate which is advantageously lower and which can be of the order of 1/11 of X, either directly into the atmosphere, or by treating them beforehand, for example in order to capture the CO 2 , before discharge into the atmosphere and/or by depolluting them.

Dans une autre variante de réalisation de l’invention, le mélangeur 31 peut comporter une entrée d’air additionnelle et/ou le dispositif de combustion peut comporter une entrée d’air additionnelle permettant d’injecter de l’air additionnel dans la combustion en plus des fumées de combustion recyclées et en plus du gaz riche en dioxygène. Cela aura un effet simplement sur le coefficient susvisé valant 11 qui sera dans ce cas compris entre 1 et 11 en fonction du débit d’air additionnel injecté dans la combustion via ladite entrée d’air additionnelle.In another variant embodiment of the invention, the mixer 31 may comprise an additional air inlet and/or the combustion device may comprise an additional air inlet for injecting additional air into the combustion in addition to the recycled combustion fumes and in addition to the gas rich in dioxygen. This will have an effect simply on the aforementioned coefficient of 11 which will in this case be between 1 and 11 depending on the additional air flow injected into the combustion via said additional air inlet.

Lorsque le gaz riche en dioxygène contient 90% de dioxygène, on peut en pratique recycler les fumées de combustion avec un débit de recyclage important pouvant atteindre 9/10 de X et rejeter le reste des fumées de combustion, avec un débit qui est avantageusement plus faible et qui peut être de l’ordre de 1/10 de X, soit directement dans l’atmosphère, soit en les traitant préalablement, par exemple afin de capter le CO2 ,avant rejet dans l’atmosphère et/ou en les dépolluant, etc.When the gas rich in dioxygen contains 90% dioxygen, it is possible in practice to recycle the combustion fumes with a high recycling flow rate of up to 9/10 of X and to discharge the rest of the combustion fumes, with a flow rate which is advantageously lower and which can be of the order of 1/10 of X, either directly into the atmosphere, or by treating them beforehand, for example in order to capture the CO 2 , before discharge into the atmosphere and/or by depolluting them, etc.

Il convient de souligner que les contraintes sur la pollution du gaz comburant à l’entrée du dispositif de combustion sont moins importantes que les contraintes environnementales liées à la pollution des fumées de combustion non recyclées et qui sont de plus en plus drastiques. Selon le cas, on peut donc ne pas traiter les fumées de combustion recyclées ou éventuellement réaliser un traitement des fumés de combustion recyclées avant leur entrée dans le mélangeur qui est « léger » et nettement moins coûteux qu’un traitement des fumées non recyclées. Le coût total de traitement des fumées de combustion peut donc avantageusement être abaissé de manière importante.It should be noted that the constraints on the pollution of the combustion gas at the inlet of the combustion device are less significant than the environmental constraints linked to the pollution of non-recycled combustion fumes, which are increasingly drastic. Depending on the case, it is therefore possible not to treat the recycled combustion fumes or possibly to carry out a treatment of the recycled combustion fumes before they enter the mixer, which is "light" and significantly less expensive than treatment of non-recycled fumes. The total cost of treating combustion fumes can therefore advantageously be significantly reduced.

En contrepartie de cette baisse importante du coût de traitement des fumées de combustion, la production du gaz riche en dioxygène induit un coût de fonctionnement additionnel, qui en pratique augmente avec la fraction de O2dans le gaz riche en dioxygène, mais qui reste en pratique nettement moins importante que le coût de traitement des fumées de combustion. Il revient donc à l’homme du métier d’adapter et de trouver un compromis au cas par cas entre le coût de production du gaz plus ou moins riche en dioxygène et le coût de traitement des fumées de combustion.In return for this significant reduction in the cost of treating combustion fumes, the production of the gas rich in dioxygen induces an additional operating cost, which in practice increases with the fraction of O2 in the gas rich in dioxygen, but which remains in practice significantly less significant than the cost of treating the combustion fumes. It is therefore up to the person skilled in the art to adapt and find a compromise on a case-by-case basis between the cost of producing the gas more or less rich in dioxygen and the cost of treating the combustion fumes.

Dans le cadre de l’invention, le gaz riche en dioxygène contient au moins 40% de dioxygène (en dessous de ce seuil, la réduction du débit des fumées non recyclées est en pratique trop faible). De préférence, la fraction de dioxygène gazeux dans le gaz riche en dioxygène est d’au moins 80%, plus préférentiellement d’au moins 90%. Plus particulièrement le gaz riche en dioxygène est avantageusement du dioxygène gazeux pur ou quasi pur (au moins 99% de O2).
In the context of the invention, the dioxygen-rich gas contains at least 40% dioxygen (below this threshold, the reduction in the flow rate of non-recycled fumes is in practice too low). Preferably, the fraction of gaseous dioxygen in the dioxygen-rich gas is at least 80%, more preferably at least 90%. More particularly, the gaseous dioxygen is advantageously pure or quasi-pure gaseous dioxygen (at least 99% O 2 ).

Claims (23)

Système de combustion comportant un dispositif de combustion (1) permettant la combustion d’un combustible (C) au moyen d’au moins un gaz comburant (GC) et comportant une sortie (1a) par laquelle il rejette des fumées de combustion (FC), une unité d’alimentation (3) en gaz comburant (GC) qui est raccordée au dispositif de combustion (1) et permet d’alimenter le dispositif de combustion (1) en gaz comburant (GC), ladite unité d’alimentation (3) en gaz comburant (GC) comportant un mélangeur (31) et une source (30) de dioxygène gazeux qui fournit un gaz riche en dioxygène et qui est raccordée à une première entrée du mélangeur (31), un circuit principal d’évacuation (5) raccordé à la sortie (1a) du dispositif de combustion (1) et débouchant à l’air libre, des moyens de recyclage (4) qui comportent une boucle de recyclage (40) entre le circuit principal d’évacuation (5) et une deuxième entrée du mélangeur (31), au moins un ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) monté sur la boucle de recyclage (40) et adapté pour faire circuler un fluide gazeux dans la boucle de recyclage (40), en direction de la deuxième entrée du mélangeur (31), depuis un raccordement (40a) de la boucle de recyclage (40) avec le circuit principal d’évacuation (5), une dérivation (6) qui est raccordée à la boucle de recyclage (40) en aval du ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) et qui débouche à l’air libre, et une unité de commande (7) adaptée pour commander au moins le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR).Combustion system comprising a combustion device (1) allowing the combustion of a fuel (C) by means of at least one oxidizing gas (GC) and comprising an outlet (1a) through which it discharges combustion fumes (FC), a supply unit (3) for oxidizing gas (GC) which is connected to the combustion device (1) and makes it possible to supply the combustion device (1) with oxidizing gas (GC), said supply unit (3) for oxidizing gas (GC) comprising a mixer (31) and a source (30) of gaseous dioxygen which supplies a gas rich in dioxygen and which is connected to a first inlet of the mixer (31), a main evacuation circuit (5) connected to the outlet (1a) of the combustion device (1) and opening into the open air, recycling means (4) which comprise a recycling loop (40) between the main evacuation circuit (5) and a second inlet of the mixer (31), at least one recycling fan or compressor (VR) mounted on the recycling loop (40) and adapted to circulate a gaseous fluid in the recycling loop (40), towards the second inlet of the mixer (31), from a connection (40a) of the recycling loop (40) with the main evacuation circuit (5), a bypass (6) which is connected to the recycling loop (40) downstream of the recycling fan or compressor (VR) and which opens into the open air, and a control unit (7) adapted to control at least the recycling fan or compressor (VR). Système de combustion selon la revendication 1, comportant en outre au moins un capteur (51) qui est adapté pour au moins mesurer le débit ou la pression de fluide gazeux sortant dans la partie aval (5b) du circuit d’évacuation principal (5) située en aval du raccordement (40a) de la boucle de recyclage (40) avec le circuit principal d’évacuation (5) et qui délivre un signal (S51) de mesure de pression ou débit traité par l’unité de commande (7).Combustion system according to claim 1, further comprising at least one sensor (51) which is adapted to at least measure the flow rate or pressure of gaseous fluid exiting in the downstream part (5b) of the main evacuation circuit (5) located downstream of the connection (40a) of the recycling loop (40) with the main evacuation circuit (5) and which delivers a pressure or flow measurement signal (S 51 ) processed by the control unit (7). Système de combustion selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre au moins un capteur (60) qui est adapté pour au moins mesurer le débit ou la pression de fluide gazeux sortant dans la dérivation (6), et qui délivre un signal (S60) de mesure de pression ou débit traité par l’unité de commande (7).Combustion system according to claim 1 or 2, further comprising at least one sensor (60) which is adapted to at least measure the flow rate or pressure of gaseous fluid exiting in the bypass (6), and which delivers a pressure or flow measurement signal (S 60 ) processed by the control unit (7). Système de combustion selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’unité de commande (7) est adaptée pour commander le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) en fonction au moins du débit ou de la pression mesurée par ledit capteur (51 ou 60) pendant au moins un mode de fonctionnement (M2) avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion.Combustion system according to claim 2 or 3, wherein the control unit (7) is adapted to control the recycling fan or compressor (VR) as a function at least of the flow rate or pressure measured by said sensor (51 or 60) during at least one operating mode (M2) with recycling of at least part of the combustion fumes. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications revendication 1 à 4 , dans lequel l’unité de commande (7) est adaptée pour commander le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) de manière à pouvoir configurer le système de combustion dans un mode de fonctionnement choisi parmi au moins deux modes de fonctionnement différents (M1 ; M2) et à pouvoir passer d’un mode de fonctionnement à l’autre : un premier mode de fonctionnement (M1) dans lequel le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) est à l’arrêt et le mélangeur (31) n’est pas alimenté en gaz riche en dioxygène en provenance de la source (3) de dioxygène gazeux et est alimenté par de l’air entrant dans la dérivation (6), et un deuxième mode de fonctionnement (M2), dans lequel le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) fonctionne, et le mélangeur (31) est alimenté au moins avec du gaz riche en dioxygène fourni par la source (3) de dioxygène gazeux et avec au moins une partie (FC2ou FC21) des fumées de combustion rejetées par le dispositif de combustion (1).Combustion system according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit (7) is adapted to control the recycling fan or compressor (VR) so as to be able to configure the combustion system in an operating mode chosen from at least two different operating modes (M1; M2) and to be able to switch from one operating mode to the other: a first operating mode (M1) in which the recycling fan or compressor (VR) is stopped and the mixer (31) is not supplied with oxygen-rich gas from the gaseous oxygen source (3) and is supplied by air entering the bypass (6), and a second operating mode (M2), in which the recycling fan or compressor (VR) is operating, and the mixer (31) is supplied at least with oxygen-rich gas provided by the gaseous oxygen source (3) and with at least a portion (FC 2 or FC 21 ) of the combustion fumes discharged by the combustion device (1). Système de combustion selon la revendication 5, dans lequel l’unité de commande (7) est adaptée pour commander le dispositif (32) de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène et le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR), de manière à pouvoir passer d’un mode de fonctionnement (M1 ou M2) à l’autre (M2 ou M1) sans arrêter la combustion dans le dispositif de combustion (1).Combustion system according to claim 5, in which the control unit (7) is adapted to control the device (32) for controlling the flow rate of the gas rich in dioxygen and the recycling fan or compressor (VR), so as to be able to switch from one operating mode (M1 or M2) to the other (M2 or M1) without stopping the combustion in the combustion device (1). Système de combustion l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la source (30) de dioxygène gazeux est raccordée à ladite première entrée du mélangeur (31) via un dispositif (32) de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène qui est commandé par l’unité de commande (7), et de préférence qui comporte une vanne (V1) de contrôle de débit qui est commandée par l’unité de commande (7).Combustion system according to any one of claims 1 to 6, wherein the source (30) of gaseous dioxygen is connected to said first inlet of the mixer (31) via a device (32) for controlling the flow rate of the gas rich in dioxygen which is controlled by the control unit (7), and preferably which comprises a flow control valve (V1) which is controlled by the control unit (7). Système de combustion selon la revendication 7, dans lequel la vanne (V1) de contrôle de débit est une vanne à ouverture et fermeture progressives.Combustion system according to claim 7, in which the flow control valve (V1) is a valve with progressive opening and closing. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant au moins un capteur (33) adapté pour mesurer la concentration en dioxygène dans le gaz comburant (GC) et dans lequel l’unité de commande (7) est adaptée pour commander le dispositif (32) de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène en fonction de la concentration en dioxygène mesurée par ce capteur (33) au moins pendant un mode de fonctionnement (M2) avec recyclage d’au moins une partie des fumées de combustion.Combustion system according to any one of claims 1 to 8, comprising at least one sensor (33) adapted to measure the concentration of dioxygen in the combustion gas (GC) and in which the control unit (7) is adapted to control the device (32) for controlling the flow rate of the gas rich in dioxygen as a function of the concentration of dioxygen measured by this sensor (33) at least during an operating mode (M2) with recycling of at least part of the combustion fumes. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le dispositif de combustion (1) comporte un ventilateur ou compresseur (10) adapté pour alimenter le dispositif de combustion (1) en gaz comburant (GC) avec un débit (ϕ GC) donné, qui est de préférence variable.Combustion system according to any one of claims 1 to 9, in which the combustion device (1) comprises a fan or compressor (10) adapted to supply the combustion device (1) with combustion gas (GC) at a flow rate (ϕ GC) given, which is preferably variable. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le débit d’alimentation du dispositif de combustion (1) en combustible (C) est variable et le dispositif de combustion (1) comporte un ventilateur ou compresseur (10) adapté pour alimenter le dispositif de combustion (1) en gaz comburant (GC) avec un débit (ϕ GC) qui varie en fonction du débit d’alimentation du dispositif de combustion (1) en combustible (C).Combustion system according to any one of claims 1 to 10, in which the flow rate of supply of fuel (C) to the combustion device (1) is variable and the combustion device (1) comprises a fan or compressor (10) adapted to supply the combustion device (1) with oxidizing gas (GC) at a flow rate (ϕ GC) which varies according to the flow rate of fuel (C) supplied to the combustion device (1). Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comportant un dispositif (8) de traitement des fumées de combustion (FC) qui est monté sur le circuit d’évacuation principal (5).Combustion system according to any one of claims 1 to 11, comprising a device (8) for treating combustion fumes (FC) which is mounted on the main evacuation circuit (5). Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comportant un dispositif (8’) de traitement des fumées de combustion recyclées (FC2) qui est monté sur la boucle de recyclage (40) de préférence entre le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR) et le raccordement (40a) de la boucle de recyclage (40) avec le circuit principal d’évacuation (5).Combustion system according to any one of claims 1 to 12, comprising a device (8') for treating recycled combustion fumes (FC 2 ) which is mounted on the recycling loop (40) preferably between the recycling fan or compressor (VR) and the connection (40a) of the recycling loop (40) with the main evacuation circuit (5). Système de combustion selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le dispositif de traitement (8 ou 8’) est adapté pour déshumidifier les fumées de combustion (FC ou FC2).Combustion system according to claim 12 or 13, wherein the treatment device (8 or 8') is adapted to dehumidify the combustion fumes (FC or FC 2 ). Système de combustion la revendication 14, dans lequel le dispositif de traitement (8 ou 8’) comporte un condenseur (34).Combustion system according to claim 14, wherein the treatment device (8 or 8') comprises a condenser (34). Système de combustion selon la revendication 15, dans lequel le condenseur comporte au moins un échangeur (120) comportant un liquide refroidissant (L).Combustion system according to claim 15, in which the condenser comprises at least one exchanger (120) comprising a cooling liquid (L). Système de combustion selon la revendication 16, dans lequel l’échangeur (120) comporte un bain (121) de liquide refroidissant (L), et des moyens d’injection (123) permettant de faire passer le fluide gazeux (FC ou FC2) à déshumidifier à travers ce bain de liquide refroidissant (L), et de préférence dans lequel les moyens d’injection (123) permettent d’injecter le fluide gazeux (FC ou FC2) à déshumidifier au-dessous de la surface de ce bain (121) de liquide de refroidissant (L).Combustion system according to claim 16, in which the exchanger (120) comprises a bath (121) of cooling liquid (L), and injection means (123) making it possible to pass the gaseous fluid (FC or FC2) to be dehumidified through this bath of cooling liquid (L), and preferably in which the injection means (123) make it possible to inject the gaseous fluid (FC or FC2 ) to be dehumidified below the surface of this bath (121) of cooling liquid (L). Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 12 à 17, dans lequel le dispositif de traitement (8 ou 8’) est adapté pour dépolluer les fumées de combustion (FC ou FC2) et plus particulièrement pour capter un ou plusieurs polluants choisis parmi la liste suivante : particules fines, SOx, NOx, acides, métaux lourds, ammoniac, COV.Combustion system according to any one of claims 12 to 17, in which the treatment device (8 or 8') is adapted to depollute the combustion fumes (FC or FC 2 ) and more particularly to capture one or more pollutants chosen from the following list: fine particles, SOx, NOx, acids, heavy metals, ammonia, VOCs. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, comportant au moins un capteur (33) adapté pour mesurer la concentration en dioxygène dans le gaz comburant (GC) et dans lequel l’unité de commande (7) est adaptée pour commander le dispositif (32) de contrôle du débit du gaz riche en dioxygène et le ventilateur ou compresseur de recyclage (VR), en fonction de la concentration mesurée en dioxygène dans le gaz comburant (GC), et de préférence de manière à passer d’un mode de fonctionnement (M2) avec recyclage d’au moins une partie (FC2ou FC21) des fumées de combustion à un mode de fonctionnent (M1) sans recyclage des fumées de combustion.Combustion system according to any one of claims 1 to 18, comprising at least one sensor (33) adapted to measure the concentration of dioxygen in the combustion gas (GC) and in which the control unit (7) is adapted to control the device (32) for controlling the flow rate of the gas rich in dioxygen and the recycling fan or compressor (VR), as a function of the measured concentration of dioxygen in the combustion gas (GC), and preferably so as to switch from an operating mode (M2) with recycling of at least a portion (FC 2 or FC 21 ) of the combustion fumes to an operating mode (M1) without recycling of the combustion fumes. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, comportant un dispositif (11) de captage du dioxyde de carbone (CO2), qui est raccordé à la dérivation (6) et qui est adapté pour capter le dioxyde de carbone (CO2) dans au moins une partie des fumées de combustion recyclées sortantes (FC21) évacuées via ladite dérivation (6) et/ou comportant un dispositif (11’) de captage du dioxyde de carbone (CO2), qui est raccordé à la partie aval (5b) du circuit d’évacuation principal (5) située en aval du raccordement (40a) de la boucle de recyclage (40) avec le circuit principal d’évacuation (5) et qui est adapté pour capter le dioxyde de carbone (CO2) dans au moins une partie (FC1) des fumées de combustion non recyclées sortantes évacuées via ladite partie aval (5b) du circuit d’évacuation principal (5).Combustion system according to any one of claims 1 to 19, comprising a device (11) for capturing carbon dioxide (CO 2 ), which is connected to the bypass (6) and which is adapted to capture carbon dioxide (CO 2 ) in at least a portion of the outgoing recycled combustion fumes (FC 21 ) evacuated via said bypass (6) and/or comprising a device (11') for capturing carbon dioxide (CO 2 ), which is connected to the downstream part (5b) of the main evacuation circuit (5) located downstream of the connection (40a) of the recycling loop (40) with the main evacuation circuit (5) and which is adapted to capture carbon dioxide (CO 2 ) in at least a portion (FC 1 ) of the outgoing non-recycled combustion fumes evacuated via said downstream part (5b) of the main evacuation circuit (5). Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel le gaz riche en dioxygène fourni par la source (30) de dioxygène gazeux comporte au moins 50% de dioxygène, de préférence au moins 80% de dioxygène, et plus préférentiellement encore au moins 90% de dioxygène.Combustion system according to any one of claims 1 to 20, in which the gas rich in dioxygen supplied by the source (30) of gaseous dioxygen comprises at least 50% dioxygen, preferably at least 80% dioxygen, and more preferably still at least 90% dioxygen. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel le gaz riche en dioxygène fourni par la source (30) de dioxygène gazeux est du dioxygène pur ou quasi pur.A combustion system according to any one of claims 1 to 20, wherein the oxygen-rich gas provided by the gaseous oxygen source (30) is pure or near-pure oxygen. Système de combustion selon l’une quelconque des revendications 1 à 22, comportant un dispositif (12) d’injection de dioxyde de carbone raccordé à une entrée du mélangeur (31) et adaptée pour d’injecter du dioxyde de carbone (CO2) gazeux dans le mélangeur (31) pendant une phase particulière (« oxycombustion dégradée ») du mode de fonctionnement (M2) avec recyclage des fumées de combustion.Combustion system according to any one of claims 1 to 22, comprising a device (12) for injecting carbon dioxide connected to an inlet of the mixer (31) and adapted to inject gaseous carbon dioxide ( CO2 ) into the mixer (31) during a particular phase ("degraded oxycombustion") of the operating mode (M2) with recycling of combustion fumes.
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