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Les brûleurs de fours

Les fours utilisant une combustion pour source de chaleur ont besoin de brûleurs pour assurer une combustion efficace. Ceux-ci sont définis par la puissance thermique qu'ils sont capables de générer, et d'autres caractéristiques telles que:
  • le mode d'introduction de l'air de combustion (à tirage naturel ou forcé)
  • la forme de la flamme (ronde, plate)
  • la destination dans le four (de sole, de paroi, de plafond)
  • le niveau de NOx émis (standard, faible emission: low NOx, très faible emission: ultra low NOx)
  • la méthode de réduction des NOx (étagement du combustible, étagement de l'air)
  • le type de combustible admis (gaz, liquide, mixte)
  • le mode de mélange avec l'air
Leur puissance unitaire peut aller de 0,3 à 8 MW, et sont capables de fonctionner avec un excès d'air de 10 à 25%, et une pression dans le four de -0,6 à +2,0 mbar.
Pour les puissances de four élevées, on préfèrera souvent répartir la charge thermique sur plusieurs brûleurs afin de la répartir dans le volume de la chambre de combustion, et augmenter la plage de réglage du four.

Dans les brûleurs à tirage naturel, l'air est admis au travers d'un silencieux et son débit est réglé au moyen de ventelles. L'air est ensuite distribué sur le nez du brûleur qui est une pièce en céramique résistante à la chaleur et dont le rôle est de donner une forme à la flamme et à stabiliser celle-ci.
Un ou plusieurs injecteurs sont disposés pour introduire le combustible.
Un brûleur pilote (veilleuse) est présent pour assurer une source d'ignition permanente au brûleur principal.

Les flammes rondes

Les brûleurs produsant une flamme ronde sont principalement destinés à être placés au centre de la chambre de combustion, les tubes étant disposés sur la périphérie. Cette disposition permet un maximum de tubes dans le volume de la chambre de combustion. Mais les tubes ne sont chauffés que par la face tournée vers le centre de la chambre; cette disposition n'est possible que si le flux thermique est modéré.
De tels brûleurs peuvent être placés sur le fond (la sole) dirigés vers le haut, ou le plafond (la voute) dirigés vers le bas.

Les flammes plates (rectangulaires)

Les brûleurs produisant une flame plate sont destinés à chauffer le réfractaire de la paroi du four, qui à leur tour, irradient pour chauffer les tubes du procédé, disposés au centre de la chambre de combustion.
Cette disposition permet de répartir le flux de chaleur uniformément sur toute la périphérie du tube.

Brûleurs bas NOx

La formation d'oxydes d'azote à partir de l'air de combustion est favorisée par:

  • une température de flamme élevée
  • un excès d'air important
Jusque dans les années 1980, les brûleurs étaient conçus pour produire une flamme la plus compacte possible; pour cela le combustible et l'air étaient mélangés le plus rapidement possible.
Les brûleurs actuels devant limiter la production de NOx, étalent la combustion pour limiter les zones à températures élevées; pour cela, l'introduction d'air ou de combustible sont fractionnés; ainsi le mélange initial est toujours très riche (excès de combustible par rapport à l'air) ou très pauvre (défaut de combustible par rapport à l'air).

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