FR2477267A1 - Procede et appareil d'optimisation d'une zone de combustion a tirage naturel - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET APPAREIL DE COMMANDE D'UNE ZONE DE COMBUSTION PAR LAQUELLE PASSE UNE CANALISATION 13 CONTENANT UN FLUIDE DEVANT ETRE CHAUFFE. UN REGULATEUR 44 RECEVANT LES PARAMETRES QUI LUI SONT NECESSAIRES ET LUI SONT TRANSMIS PAR DES CAPTEURS CORRESPONDANTS 28, 33, 40, 36, 20 COMMANDE LA COMBUSTION DANS LA ZONE CORRESPONDANTE A L'INTERIEUR DU FOYER 11 EN REDUISANT L'ALIMENTATION EN AIR COMBURANT AU MOYEN D'UN REGISTRE DE CARNEAU 48 JUSQU'A CE QUE L'UNE OU PLUSIEURS DES CONDITIONS PREDETERMINEES SUIVANTES, IMPOSANT UNE LIMITATION, SOIENT ATTEINTES: UNE CONCENTRATION MAXIMALE EN CO DANS LES GAZ DE CARNEAU, UNE CONCENTRATION MINIMALE EN O DANS LES GAZ DE CARNEAU, UN TIRAGE MINIMAL DANS LA ZONE DE COMBUSTION, UNE TEMPERATURE MAXIMALE A LA SURFACE EXTERIEURE DE LADITE CANALISATION 13 ET UNE AUGMENTATION DE LA VITESSE DU DEBIT DE COMBUSTIBLE QUI EST SUPERIEURE A UN MINIMUM. APPLICATION A TOUS LES FOYERS UTILISES POUR LE CHAUFFAGE DE FLUIDES.

Description

L'invention se rapporte à un procédé et à.un appareil de réglage du

fonctionnement d'une zone de combustion de telle manière que la combustion se déroule avec un rendement optimal compatible avec un fonctionnement sûr et provoquant peu de pollution. Au cours des années récentes, l'utilisation d'appareillages de commande de différents processus, par exemple de processus chimiques, pétrochimiques et de distillation, d'extraction et de raffinage du pétrole et analogues s'est généralisée. Ces appareillages permettent de mesurer certaines variables du processus et, en retour, de commander certaines entrées de manière à permettre au processus de se dérouler de la facon la plus rentable et

compatible avec la sécurité du fonctionnement.

Par exemple, dans des foyers destinés au chauffage de fluides utilisés pour certains processus, la température du fluide chauffé et quittant le foyer est

mesurée et la quantité de combustible est réglée automatique-

ment de manière à maintenir le fluide chauffé à la température voulue. Avec un foyer donné et un carburant ainsi que des conditions atmosphériques déterminés, il faut un volume spécifique d'air comburant pour brûler totalement le combustible. Une alimentation insuffisante en air comburant (oxygène) laisse subsister du combustible non brûlé dans la zone de combustion - avec pour conséquence un très mauvais rendement et des risques potentiels. Par ailleurs, si l'air comburant est en excès, il faut une quantité supplémentaire de combustible pour le chauffer et l'air excédentaire chauffé se dirige ensuite, en général sans être utilisé, vers la cheminée du foyer - ce qui représente un mode opératoire avec mauvais rendement. Donc, il faut régler l'alimentation en air

comburant du foyer pour minimiser les périodes de fonctionne-

ment au cours desquelles l'air ou le combustible est en excès. Lors de nombreux foyers, en particulier ceux à tirage naturel, l'admission de l'air nécessaire à la combustion se règle à.la main, par exemple au moyen d'un registre monté dans le flux d'air d'admission ou dans la cheminée. Normalement, une quantité trop grande d'air est dirigée sur le foyer parce que,. bien qu'elle abaisse le rendement, elle représente une certaine sécurité du fonctionnement et exige un minimum d'attention de la part du surveillant. Un type de régulateur existant maintient un rapport préréglé de mélange air-combustible en faisant varier le débit d'air en fonction des variations du débit de combustible. Un autre type de régulateur maintient un niveau prédéterminé d'oxygène dans les gaz de carneau à l'aide d'un

analyseur d'oxygène.

Un système plus élaboré que décrit le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 184 686 comprend un appareil qui commande le fonctionnement d'un foyer en réduisant lentement l'excès d'air jusqu'à ce qu'un optimum soit atteint, puis fait ensuite osciller le débit d'air de part et d'autre du débit optimal. Ainsi, la zone de combustion fonctionne pendant un certain temps avec un mélange riche en combustible

et pendant un certain temps avec un mélange riche en oxygène.

Un autre système de réglage décrit dans un article intitulé 'Improving the Efficiency of Industrial Boilers by Microprocessor Control" (amélioration du

rendement des chaudières industrielles par commande à micro-

processeur) et publié par Laszlo Takacs dans la revue Power n0 121, fascicule 11, pages 80-83 (1977) met en oeuvre un microprocesseur destiné à optimiser le rapport du mélange air-combustible d'une chaudière en fonction de signaux de réaction émis par des analyseurs des gaz de carneau, de l'oxygène et du combustible utilisé, cet article décrivant

l'utilisation d'un analyseur de CO.

Il existe néanmoins toujours une demande pour un

régulateur et un procédé assurant une optimisation et-

permettant à une zone de combustion de fonctionner de manière qu'un rendement maximal puisse être obtenu en toute sécurité même avec les variations du processus et des conditions atmosphériques ainsi que de la composition du combustible. Il existe en particulier pour les foyers à brûleurs une demande pour un procédé et un appareil de réglage de l'alimentation en air comburant à un débit minimal sans création d'un mélange riche en combustible et de minimisation de la production de substances polluantes telles que NOX dans les

gaz de carneau.

L'invention a donc pour objet un procédé d'optimisation du fonctionnement d'une zone de combustion à tirage naturel qui. comprend une alimentation en combustible et une alimentation en air comburant et par laquelle passe une canalisation contenant un fluide utilisé pour un processus et devant être chauffé, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à: (a) augmenter le débit d'air comburant dans la mesure nécessaire à maintenir la concentration en CO dans les

gaz de carneau à une valeur inférieure à un maximum prédéter-

miné, dans la mesure nécessaire à maintenir la concentration

en 2 dans les gaz de carneau au-dessus d'un minimum pré-

déterminé, dans la mesure nécessaire à maintenir le tirage dans la zone de combustion à une valeur supérieure à un minimum prédéterminé, dans la mesure nécessaire à maintenir la température de la surface extérieure de la canalisation à une valeur inférieure à un maximum prédéterminé et à chaque fois que la vitesse d'augmentation du débit auquel la zone de combustion est alimentée en combustible dépasse un maximum prédéterminé, et (b) réduire le débit d'air comburant à chaque fois qu'une élévation du débit de cet air n'est pas

nécessaire pour satisfaire aux critères spécifiés sous (a).

Le régulateur émet aussi un signal d'alarme à

chaque fois qu'il existe simultanément de fortes concentra-

tions en CO et une forte concentration en 02. Un signal d'alarme est aussi émis en cas de forte concentration en

oxygène et de faible tirage ou en cas de faible concentra-

tion en oxygène et de fort tirage.

L'invention a également pour objet un appareil d'optimisation du fonctionnement d'une zone de combustion qui comprend une alimentation en combustible et une alimentation en air comburant et par laquelle passe une canalisation contenant un fluide utilisé pour un processus et devant être

chauffée, appareil caractérisé en ce qu'il comprend essen-

tiellement: (a) un appareillage destiné à déterminer si l'une quelconque des conditions suivantes est présente une concentration en CO dans les gaz de carneau qui est à un maximum prédéterminé ou supérieure à ce maximum, une concentration en 02 dans les gaz de carneau qui est à un minimum prédéterminé ou inférieure à ce minimum, un tirage dans la zone de combustion qui est à un'minimum prédéterminé -10 ou inférieur à ce minimum, une température de la surface extérieure de la canalisation qui est à un maximum prédéterminé ou à une valeur supérieure à ce maximum et une vitesse d'augmentation du débit auquel la zone de combustion est alimentée en combustible qui est à un maximum prédéterminé ou supérieure à ce maximum, (b) un appareillage destiné à augmenter le débit d'air comburant à chaque fois que l'une ou l'autre desdites conditions est présente et à réduire le débit de l'air comburant à chaque fois qu'aucune de ces conditions n'est présente, et (c) un appareillage destiné à signaler au

surveillant la présence de certaines conditions.

Dans le sens utilisé dans le présent mémoire, une zone de combustion à tirage naturel est une zone dans laquelle l'aspiration d'air comburant est réglée en maintenant une dépression dans cette zone par rapport à la pression atmosphérique ambiante. Le tirage est la différence entre la pression régnant à l'intérieur de la zone de combustion et la pression atmosphérique ambiante, et il est représenté en général par un chiffre négatif en raison de la relativement faible pression régnant dans la zone de combustion. Un fort tirage est indiqué par une forte dépression et un faible tirage est indiqué par une faible

dépression ou même par une pression positive.

L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel illustrant un processus commandé selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention; - la figure 2 est un graphique représentant la relation entre l'alimentation en air (02), la demande en combustible et la formation de CO; et - la figure 3 est un diagramme montrant les résultats obtenus par l'utilisation du procédé et de

l'appareil de l'invention.

L'invention et un appareil ainsi qu'un procédé avantageux de réglage vont être décrits en regard des dessins. La figure 1 représente à titre d'exemple un foyer 11 à tirage naturel du type à boite à feu équipée de multiples brûleurs (à mazout ou à gaz), à registre de carneau et ayant une puissance de 25 800 kWM Toutefois, il doit être bien compris que pratiquement tout type de foyer à brûleurs et a tirage naturel peut être soumis au procédé de réglage et équipé de l'appareil de l'invention, indépendamment du fait que le combustible est sous forme gazeuse, liquide ou solide et indépendamment des dimensions et de la forme du foyer, du nombre des brûleurs ou des carneaux, etc., même malgré qu'il

soit souhaitable d'imposer certaines conditions supplémen-

taires restrictives au procédé de réglage de l'invention.

Un fluide utilisé pour un processus et devant

être chauffé est introduit dans le foyer 11 par une canalisa-

tion 12 et traverse l'intérieur du foyer en suivant plusieurs trajectoires 13 avant de sortir par une canalisation 14. Du combustible est dirigé sur les brûleurs 23 du foyer 11, représentés à titre d'exemple, par une canalisation 15 à un débit déterminé par la position d'une soupape de réglage 16 montée sur la canalisation 15. La position de la soupape de réglage 16 est modifiée en fonction d'un signal 19 qu'elle reçoit d'un régulateur de température 18. Le régulateur 18 détermine les variations par rapport à une valeur de consigne d'un signal de température qu'il reçoit d'un capteur 17 qui est monté de manière à déceler la température du fluide chauffé, utilisé pour le processus, à sa sortie du foyer 11 par la canalisation 14. Ainsi, lorsque la température du fluide utilisé pour le processus tombe au-dessous d'un certain niveau, une augmentation de l'alimentation en combustible de la zone de combustion est demandée par une ligne 19 qui provoque l'ouverture de la soupape 16 en permettant au combustible de passer à débit accru dans la zone de combustion. L'air comburant provenant de l'atmosphère entre dans la zone de combustion 11 par des passages ménagés

dans les brûleurs 23.

Le débit du combustible passant par la canalisa-

tion 15 est décelé par un débitmètre 20. Tout débitmètre convenable peut être utilisé, par exemple du type à capteur

de vitesse, à capteur de pression ou à capteur de déplace-

ment. Le débitmètre transmet par une ligne 21 un signal qui est en rapport avec le débit du combustible circulant dans la

canalisation 15.

Un flux échantillon de gaz de carneau est soutiré

de la cheminée ou du carneau 25 du foyer 11 par un conduit 26.

Une partie du flux échantillon de gaz de carneau est dirigée sur un analyseur 28 de CO. Cet analyseur peut être de tout type automatique convenable et peut être par exemple un modèle Beckman 865 à étalonnage automatique, vendu par la société Beckman Instruments Inc., 2500 Harbor Blvd., Fullerton, Californie, Etats-Unis d'Amérique. L'analyseur de CO transmet par une ligne 29 un signal se rapportant à la

concentration en CO dans les gaz de carneau.

Une autre partie du flux échantillon prélevée par le conduit 26 est dirigée sur un analyseur 33 de 02. Cet analyseur peut être de tout type convenable automatique, par exemple celui qui est produit par la société Teledyne Inc.,

1901, Avenue of the Stars, Los Angeles, Californie, Etats-

Unis d'Amérique. L'analyseur 33 transmet par une ligne 34 un signal se rapportant à la concentration en 02 dans les gaz de carneau. A l'intérieur du foyer 11, certaines trajectoires ou certains serpentins de la canalisation 13 sont plus proches des flammes du brûleur que d'autres. Des capteurs de température 36, avantageusement des thermocouples, sont placés sur la surface extérieure de la canalisation 13, à l'emplacement auquel celle-ci est la plus proche des brûleurs et à l'emplacement auquel une surchauffe ou un balayage par la flamme risque de se produire avec la plus grande probabilité. Ces températures sont détectées et

transmises par une ligne 37.

La dernière variable qui est mesurée est le tirage du foyer qui peut être mesuré par un capteur 40 de pression différentielle convenablement placé et transmettant un signal par une ligne 41 en fonction de la différence entre la pression régnant dans la partie située à l'intérieur du foyer et exposée à la chaleur radiante et la pression de l'air

ambiant à l'extérieur du foyer.

Les signaux transmis par les lignes 21, 29, 34, 37 et 41 sont dirigés sur un régulateur de combustion 44. Ce régulateur peut être de tout type convenable capable de déterminer l'instant auquel une limite prédéterminée d'un signal donné a été atteinte ou dépassée. Un exemple de régulateur convenable est une calculatrice numérique; toutefois, il est préférable d'utiliser une microcalculatrice telle que celle portant la marque "UDAC" et produite par la société Reliance Electric Company, 24 701 Euclid Avenue, Cleveland, Ohio, Etats-Unis d'Amérique. Le régulateur 44 reçoit les différents signaux, les compare avec leurs limites correspondantes préréglées et détermine si une limite a été atteinte. Le régulateur 44 produit un signal qui est utilisé pour commander le débit de l'air admis dans le foyer, par exemple au moyen d'un registre à position variable qui peut être placé soit dans la cheminée d'évacuation des gaz, soit dans un collecteur d'admission d'air s'il en existe un. Dans un mode de réalisation représenté sur la figure 1, le signal émis par le régulateur 44 est un signal analogique qui est transmis par une ligne 45 à une commande 47 d'un registre-48 monté dans la cheminée 25 du foyer. Si l'une ou plusieurs des limites ont été atteintes, le registre 48 subit un mouvement d'ouverture et en conséquence, l'air entre à débit plus élevé dans la zone de combustion du foyer 11. Si aucune des limites n'a été atteinte, le registre subit un mouvement lent de fermeture et, en conséquence, l'air entre à débit moindre

dans la zone de combustion.

La séquence suivant laquelle le régulateur 44 interroge les signaux représentatifs des grandeurs opérationnelles afin de déterminer si l'une ou l'autre des conditions de limitation est présente peut varier. Suivant un mode opératoire du régulateur, il examine en continu ou périodiquement chacun des signaux représentatifs des grandeurs opérationnelles en série et lorsque l'un ou l'autre de ces signaux atteint sa condition imposant une limitation, il augmente le débit d'air comburant jusqu'à ce que la condition disparaisse, puis il réduit lentement le débit d'air comburant tout en surveillant la même condition ou une autre condition imposant une limitation. Suivant un autre mode opératoire du régulateur, il réduit le débit d'air comburant jusqu'à ce que l'un des signaux représentatifs des grandeurs opérationnelles atteigne les conditions implosant une limitation, il contrôle en continu ce signal représentatif de manière à le maintenir à sa limite prédéterminée tout en examinant en continu ou périodiquement

les autres signaux représentatifs des grandeurs opération-

nelles. Lorsque les conditions varient de telle manière qu'un autre signal représentatif d'une grandeur opérationnelle atteint sa limite correspondante prédéterminée, le régulateur accroît le débit d'air comburant jusqu'à ce qu'aucun des signaux ne soit. à sa limite, puis il réduit le

débit de manière à faire recommencer le cycle.

L'avantage du contrôle du niveau de CO ainsi que de celui du 02 est que chacun sert à la vérification de la fiabilité de l'autre. Par exemple, lorsque les deux niveaux de 02 et de CO sont très bas, l'un des analyseurs fonctionne probablement mal. Par ailleurs, le régulateur émet de préférence un signal d'alarme lorsque l'une et l'autre des concentrations en CO et en 2 sont élevées. Une condition de ce genre pourrait apparaître si l'un ou plusieurs des brûleurs, mais non pas tous, étaient insuffisamment alimentés en oxygène. Cette situation pourrait apparaître si un registre d'un brûleur était obstrué ou accidentellement fermé. En recevant un signal d'alarme, le surveillant de l'installation peut chercher des défaillances du système. Il est aussi nécessaire à cette fin d'adopter. un maximum prédéterminé du niveau de concentration en 02' par exemple de

2,5 %.

Le débit d'alimentation en combustible est contrôlé de manière que l'alimentation de la zone de combustion en air comburant puisse être rapidement augmentée

avant une augmentation transitoire du débit d'alimenta-

tion en combustible au-delà d'un certain minimum de manière à éviter des conditions dans lesquelles apparaîtrait une zone

de combustion riche en combustible.

Le régulateur émet de préférence aussi un signal d'alarme en cas de présence du niveau élevé prédéterminé d'oxygène simultanément avec un faible tirage et d'un faible niveau d'oxygène simultanément avec un fort tirage. Ces variations particulières pourraient se produire par suite de variations de la charge imposée au système de chauffage du fluide utilisé pour le processus et exigeraient un réglage manuel des registres des brûleurs pour permettre à la commande automatique du registre de la cheminée de fonctionner efficacement. A cette fin, un niveau élevé de

tirage devrait normalement être réglé à 46,6 Pa.

Les limites établies pour les variables afin d'optimiser le mode de fonctionnement du foyer 11 sont énumérées dans le tableau ci-dessous. Bien entendu, les variables et leurs limites varient d'un foyer à un autre et d'un processus à un autre et peuvent être déterminées par un

spécialiste de la question.

TABLEAU

Variable Limite Ouverture du regis-

tre de la cheminée CO dans les gaz de > 150 ppm Normale carneau CO dans les gaz de / 500 ppm Deux fois plus carneau grande que la normale 02 dans les gaz de 4 1,25% Normale carneau Tirage \ -12 Pa Normale

Temp. surface exté-

rieure de la cana- > 5100C Normale lisation Augmentation du débit de combustible (en 30 s) > 2,5 % Normale (en 6 s) 5 % Variable L'ouverture normale du registre correspond à % de la trajectoire totale de ce registre à l'heure. Pour une forte augmentation du débit de combustible pendant un intervalle de temps de 6 secondes, le régulateur ouvre le registre de 1 % à chaque fois que le débit du combustible augmente de 1 %. Lorsqu'aucune limite n'a été atteinte, le régulateur ferme le registre à la vitesse normale de fermeture de 30 % à l'heure. Plusieurs limites prédéterminées d'une variable opérationnelle apportent davantage de souplesse au régulateur avec une augmentation correspondante de la sécurité. Lorsque le foyer est en fonctionnement et en admettant que le régulateur est déclenché lorsque la zone de combustion est alimentée avec un excédent d'air, le régulateur émet des signaux de fermeture du registre à la vitesse de 30 % à l'heure et interroge périodiquement les variables opérationnelles, par exemple une fois à chaque seconde. Les variables opérationnelles sont comparées avec les limites correspondantes préréglées et le régulateur continue de fermer le registre jusqu'à ce que l'une des limites soit atteinte. Bien que, dans ce cas, le réglage du 1.0

débit d'air comburant soit effectué à l'aide d'un registre.

placé dans la cheminée du foyer, il est aussi possible de

placer un registre dans le collecteur d'air d'admission.

Lors de la réduction du débit d'air comburant par fermeture du registre, l'une ou l'autre des conditions suivantes peut être atteinte: (1) un faible tirage, c'est-à-dire une pression plus grande dans la zone de combustion que dans l'ambiance extérieure -il pourrait en résulter des dégâts aux composants structurels du foyer, par exemple aux organes d'accrochage des éléments de revêtement réfractaires, ainsi qu'une instabilité de la flamme et le risque d'apparition de conditions explosives, en particulier si la zone de combustion est riche en combustible; (2) la présence de combustible non brûlé dans la zone de combustion - cette condition est créée par un fonctionnement en présence d'un mélange riche en combustible ou manquant d'air et elle abaisse la rentabilité tout en créant un risque potentiel d'explosion et de plus peut provoquer l'émission de fumée provenant du foyer; (3) un bas niveau de 02 dans les gaz de carneau -cette condition signifie le début d'un mode de fonctionnement suivant lequel la zone de combustion est riche

en combustible;.

(4) un niveau élevé de CO - la production de CO

augmente rapidement lorsque le rapport de mélange air-

carburant s'approche du rapport stoechiométrique; (5) une température élevée sur la surface extérieure de l'une ou de plusieurs des canalisations dans lesquelles circule le fluide utilisé pour le processus - il faut que la température soit maintenue au-dessous de la limite de la fiabilité de fonctionnement. La réduction de l'alimentation en air comburant a pour effet d'allonger les flammes émises par les brûleurs et de soulever le risque que ces flammes balayent l'une ou plusieurs de ces canalisations ou aboutissent plus près de celles-ci que si une quantité plus grande d'air était délivrée à la zone de combustion. Par exemple, lorsqu'une température élevée à la surface d'une

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canalisation est la première limite atteinte, le régulateur ouvre le registre tout en continuant de vérifier les autres variables opérationnelles. L'ouverture du registre permet à l'air comburant d'entrer à plus grand débit dans le foyer avec pour effet de diminuer la longueur des flammes et donc

d'abaisser la température à la surface des canalisations.

Lorsque la température de la surface extérieure des canalisa-

tions n'est plus à la limite, le régulateur recommence à fermer le registre jusqu'à ce qu'une limite soit à nouveau

atteinte et le cycle recommence.

Le procédé et l'appareil de commande de l'invention sont suffisamment souples pour régler le fonctionnement du foyer avec un minimum d'excédent d'air comburant sous les variations des conditions opératoires. Par exemple, le réglage a été maintenu correctement lors de variations des conditions atmosphériques, de la charge thermique imposée et des compositions du combustible lorsque le foyer a passé du fonctionnement avec alimentation des brûleurs à 100 % en gaz à l'alimentation de la moitié des

brûleurs en gaz et de la moitié en mazout.

La figure 2 représente la relation entre l'alimentation en air et en combustible et la formation de CO. Une forte augmentation de la production de CO est une indication du fait que la zone de combustion fonctionne dans des conditions très proches de la stoechiométrie. Le point A

représente le rapport stoechiométrique de mélange air-

combustible, c'est-à-dire le pointa auquel la zone de combustion fonctionne avec le meilleur rendement- et de manière sûre. La surface qui est à la gauche du point A représente le fonctionnement dans des conditions dans lesquelles le mélange est riche en combustible ou manque d'oxygène, tandis que la surface qui est à la droite du point A représente le fonctionnement dans des conditions dans lesquelles le mélange est riche en air ou manque de combustible. Le fonctionnement à la gauche du point A n'est

pas sûr, car du combustible en excès non brûlé est potentiel-

lement explosif. Le fonctionnement dans des conditions représentées très loin à droite du point A n'est pas souhaitable, car il correspond à une déperdition -de combustible utilisé pour le chauffage de l'excès d'air. Le fonctionnement au point A et immédiatement à la droite de ce dernier représente ainsi la plage la plus avantageuse de fonctionnement. Le procédé et l'appareil de commande selon l'invention règlent l'alimentation en air comburant de manière à maintenir les conditions de combustion dans une plage allant d'un rapport légèrement riche en combustible au rapport stoechiométrique, mais interdit les excursions de fonctionnement dans la plage correspondant à un manque

d'oxygène (plage d'insécurité potentielle).

L'efficacité du procédé de l'invention peut être montrée -par une comparaison des informations obtenues, concernant la teneur en oxygène des gaz de carneau du mode de réalisation avantageux du foyer décrit. A la période initiale, le foyer a été réglé par le surveillant à l'aide des données visuelles lues directement sur l'analyseur de 02 des gaz de carneau, sur l'indicateur de tirage, un enregistreur du débit de combustible et des capteurs de la température de la surface extérieure des canalisations par lesquelles circule le fluide utilisé pour le processus. Comme le montre la figure 3, la teneur en 02 des gaz de carneau pour la période allant d'avril à début juin a varié largement de 2 à 6 %, avec une moyenne d'environ 4 % lorsque le réglage était effectué par le surveillant. Pour la période allant du reste du moins de juin à la première semaine de juillet, l'alimentation en air comburant du foyer a été réglée pendant une partie de cette période par le procédé et l'appareil décrits de l'invention et pour le reste du mois de juillet et le mois d'août, l'alimentation en air comburant a été réglée en totalité par le procédé et l'appareil de l'invention. Pour la dernière période, la teneur des gaz de carneau en excès d'oxygène a varié de 1 à 2 % avec une moyenne d'environ 1,5 %. Ainsi, la mise en oeuvre du procédé et de l'appareil de l'invention ont permis une réduction de 2,5 % de la quantité d'oxygène délivrée au foyer, ce qui représente une augmentation de 1,7 % du rendement de la combustion dans le foyer et une économie annuelle en mazout de plus de 150 000 francs, au prix du mazout à l'époque à laquelle les essais ont été effectués. De plus, les émissions de NOX dans les gaz de carneau ont été notablement réduites, vraisemblablement parce que la réduction de la quantité de l'excès d'air a réduit la quantité d'oxygène disponible pour réagir avec l'azote. Ainsi, le principe de l'invention permet non seulement d'accroître le rendement, mais de plus de diminuer

la quantité de l'émission des substances polluantes.

Il résulte de la description qui précède d'un

mode avantageux de mise en oeuvre du procédé simplifié et de l'appareil selon l'invention de commande du fonctionnement d'une zone de combustion à tirage naturel que la diminution de l'alimentation en air comburant permet de conduire la combustion dans les conditions dans lesquelles elle s'approche d'un optimum dans les limites de la sécurité et la maintient à cet optimum sans dépasser aucune des limites. Un facteur important réside dans le fait que le fonctionnement proche d'une condition imposant la limitation représente le maximum absolu d'efficacité qu'il est possible d'obtenir en toute sécurité dans les conditions existantes du déroulement du processus, malgré le fait que ces conditions sont conti-

nuellement changeantes.

Il apparaît clairement que le procédé- et l'appareil de l'invention peuvent être adaptés à des foyers subissant des fluctuations importantes et rapides de charge,

comportant une zone de combustion ou un système d'échantil-

lonnage laissant passer des fuites, un réglage de l'admission d'air auquel s'ajoutent des registres de cheminée, plus d'un élément de chauffe utilisant une cheminée commune, plus d'une cheminée pour un seul élément de chauffe ou d'autres

variantes analogues.

Il va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple et que diverses modifications peuvent lui

être apportées sans sortir de son domaine.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'optimisation du fonctionnement d'une zone de combustion à brûleurs multiples et à tirage naturel, zone qui comprend une alimentation en combustible et une alimentation en air comburant et par laquelle passe une canalisation contenant un fluide utilisé pour un processus et -destiné à être chauffé, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à: (a) augmenter le débit de l'air comburant dans la mesure dans laquelle il est nécessaire de maintenir la concentration en CO dans les gaz de carneau au-dessous d'un maximum prédéterminé, dans la mesure dans laquelle il est nécessaire de maintenir la concentration en 2 dans les gaz de carneau au-dessus d'un minimum prédéterminé, dans la mesure dans laquelle il est nécessaire de maintenir le tirage dans la zone de combustion au-dessus d'un minimum prédéterminé, dans la mesure dans laquelle il est nécessaire de maintenir la température de la surface extérieure de ladite canalisation au-dessous d'un maximum prédéterminé et à chaque fois que la vitesse d'augmentation du débit auquel le combustible est dirigé dans la zone de combustion dépasse un maximum prédéterminé, (b) abaisser le débit de l'air comburant à chaque fois qu'une augmentation de ce débit d'air comburant n'est pas nécessaire pour satisfaire aux critères spécifiés sous (a), et (c) émettre un signal d'alarme à chaque fois que la concentration en CO est supérieure à son maximum prédéterminé et que la concentration en 02 est supérieure à

un maximum prédéterminé.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste par ailleurs à émettre un signal d'alarme à chaque fois que la concentration en 02 est supérieure à son maximum prédéterminé et que le tirage est inférieur à son minimum prédéterminé, et à émettre un signal d'alarme à chaque fois que la concentration en 2 est inférieure à son minimum prédéterminé et que le tirage est

supérieur à son maximum prédéterminé.

3. Appareil d'optimisation du fonctionnement d'une zone de combustion à brûleurs multiples (23) qui comprend une alimentation en combustible (15) et une alimentation en air comburant et par laquelle passe une canalisation (13) contenant un fluide devant être chauffé et utilisé pour un processus, appareil caractérisé en ce qu'il comprend (a) un appareillage (28, 33, 40, 36, 20) destiné à déterminer si l'une ou l'autre des conditions suivantes est présente: une concentration en CO dans les gaz de carneau qui est à un maximum prédéterminé ou supérieure à ce maximum, une concentration en 02 dans les gaz de carneau qui est à un minimum prédéterminé ou inférieure à ce minimum, un tirage dans la zone de combustion qui est à un minimum prédéterminé ou inférieur à ce minimum, une température de la surface extérieure de ladite canalisation (13) qui est à un maximum prédéterminé ou supérieure à ce maximum et une vitesse d'accroissement du débit auquel le combustible est délivré à la zone de combustion qui est à un maximum prédéterminé ou supérieure à ce maximum, (b) un appareillage (47, 48) destiné à augmenter le débit d'air comburant à chaque fois que l'une ou l'autre desdites conditions est présente et à réduire le débit d'air comburant lorsqu'aucune desdites conditions n'est présente, et (c) un appareillage (44) destiné à émettre un signal d'alarme à chaque fois que la concentration en CO est supérieure à son maximum prédéterminé et que la concentration

en 02 est supérieure à un maximum prédéterminé.

4. Appareil selon la revendication 3, caracté-

risé en ce qu'il comprend par ailleurs un appareillage (44) destiné à émettre un signal d'alarme à chaque fois que la concentration en 02 est supérieure à son maximum prédéterminé et que le tirage est inférieur à son minimum prédéterminé, et un appareillage (44) destiné à émettre un signal d'alarme à chaque fois que la concentration en 02 est inférieure à son minimum prédéterminé et que le tirage est

supérieur à son maximum prédéterminé.