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Molecule
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ammonia
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oxygen
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hydrogen
(8)
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NOX
(7)
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niac
(3)
[11][_]
nitrogen
(2)
[12][_]
water
(2)
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nitrogen oxide
(1)
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NHI
(1)
[15][_]
monter
(1)
[16][_]
methane
(1)
[17][_]
Gene Or Protein
(5/ 36)
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Etre
(30)
[19][_]
Refractaire
(2)
[20][_]
Tre
(2)
[21][_]
Bric
(1)
[22][_]
Cata
(1)
[23][_]
Physical
(13/ 16)
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4 N
(3)
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70 %
(2)
[26][_]
de 100 %
(1)
[27][_]
10 minutes
(1)
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3 minutes
(1)
[29][_]
de 10 minutes
(1)
[30][_]
100 %
(1)
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1 l
(1)
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10 %
(1)
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8 % de
(1)
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30 %
(1)
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95 %
(1)
[36][_]
50 %
(1)
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Generic
(2/ 2)
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oxide
(1)
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hydrocarbon
(1)
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Disease
(1/ 1)
[41][_]
Tic
(1)
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Organism
(1/ 1)
[43][_]
inti
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510423A1
Family ID 2380680
Probable Assignee Ppg Ind Ohio Inc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE POUR LA FUSION DE VERRE AVEC CONTROLE EN DEUX TEMPS
DE LA FORMATION DE NOX
Abstract
_________________________________________________________________
UNE POSTCOMBUSTION EST UTILISEE, EN COMBINAISON AVEC UNE REDUCTION
SELECTIVE NON CATALYTIQUE PAR INJECTION D'ammonia, POUR REDUIRE LES
EMISSIONS DE NO D'UN FOUR INDUSTRIEL, ET NOTAMMENT D'UN FOUR DE FUSION
DU VERRE.
Description
_________________________________________________________________
-2510423
La fusion du verre entraine la combustion de grandes gouano tites de
combustible dans un four de fusion, afin d'atteindre les temperatures
de fonte requises par chauffage direc JO Le combustible (generalement
du gaz naturel et parfois du fuel-oil) est ordinairement melange avec
un exces d'air, depassant ce qui est theoriquement necessaire pour une
combustion complete, afin de s'assurer que la combustion complete se
produit effectivement
dans le four dans l'interet du rendement thermique et, en parti-
culier dans le cas d'operations de fusion pour la fabrication de verre
plat, afin de s'assurer que les conditions d'oxydation seront
maintenues a l'interieur du four Cette combinaison de conditions dans
un four de verrerie est propice a la formation
de N Ox par l'oxydation de l'nitrogen contenu dans l'air comburant.
N Ox est une designation abregee pour NO et/ou Ng O 2 Dans les
conditions de temperature elevee d'un four de fusion du verre,
l'nitrogen oxide forme est presque entierement NO, mais apres que les
gaz d'echappement contenant NO ont ete evacues dans l'atmosphere, une
bonne part de NO est convertie en NO 2 NO 2 est considere comme un
agent de pollution grave de l'air; il intervient aussi, semble-t-il,
dans la chimie de la formation du smog C'est pourquoi les sources de
combustion de volume important, comme les fours de fusion du verre,
sont susceptibles d'une reglementation des pouvoirs publics qui peut
limiter avec
rigueur leur exploitation.
De nombreuses propositions ont ete faites pour controler les emissions
de NOX par les chaudieres, les moteurs a combustion
interne ou similaires, mais la plupart d'entre elles sont incom-
patibles avec les fours industriels, tels qu'on en utilise pour la
fusion du verre Bon nombre des propositions anterieures font
intervenir une destruction catalytique de N Ox, mais il s'est revele
que le traitement catalytique des effluents de fours de verrerie
n'etait guere satisfaisant, en raison du fait que les
dispositifs necessaires de contact avec le catalyseur se colma-
tent et se corrodent rapidement a cause de la teneur en parti- cules
et de l'action corrosive des gaz d'echappement de ces
fours D'autres propositions consistent a modifier les condi-
tions de combustion, mais les exigences du processus de fusion
interdisent d'introduire des modifications importantes dans un four de
fusion du verre Certaines propositions de controle de N O O
preconisent un traitement des gaz d'echappement dans les limites de
gammes de temperature etroites, mais dans un four de verrerie
utilisant des recaperateurs, dans lequel le chauffage
est inverse periodiquement, les temperatures des gaz d'echappe-
ment changent sans cesse Une autre categorie encore de proce-
des d'elimination de N Ox de l'etat anterieur de la technique est
basee sur une reaction chimique du NO a temperature reduite,
ordinairement en phase liquide Mais de telles techniques sem-
blent beaucoup trop onereuses pour etre appliquees a des efflu-
ents de fours de verrerie, en raison de la forte capacite de
refroidissement et de la consommation importante de produits
chimiques qu'elles exigent, ainsi que des problemes d'elimina-
tion des dechets liquides Il a ete propose de faire subir une
1 'post-combustion" aux gaz d'echappement, pour reduire la forma-
tion de NOX, en injectant une quantite supplementaire de combus-
tible en aval de la zone de combustion principale Mais il semble que
la reaction soit relativement inefficace, aboutissant a un
taux relativement bas de suppression du NO et/ou a une consom-
mation excessive de combustible dans les conditions o elle
etait pratiquee dans l'etat anterieur de la technique.
Un procede non catalytique de reduction selective du NO en nitrogen et
en water, par injection d'ammonia dans un courant de gaz
d'echappement, est decrit dans le brevet des Etats-Unis n 900 554 Du
fait qu'elle n'exige ni catalyseur,-ni modifica- tion des conditions
de traitement, une telle technique devrait susciter l'interet des
producteurs de verre, si elle n'avait pas l'inconvenient de n'etre
efficace que dans une gamme etroite de
temperature Cela provient du fait que les reactions concurren-
tes suivantes se produisent dans les conditions typiques des gaz
d'echappement: 4 Ni + 4 N O + 2 = 4 N + 6 H 20 ( 1)
4 NHI + 502 4 N O + 6 HO ( 2)
Aux temperatures inferieures a la gamme critique, ni l'une ni l'autre
des reactions ne se produit de facon appreciable, ce qui fait qu'il
n'y a aucune amelioration dans les emissions de NOX Dans la gamme
definie de temperature, la reaction ( 1) est predominante et on
observe en consequence une nette reduction de NO Aux temperatures plus
elevees, c'est la reaction ( 2) qui prend la priorite, avec cette
consequence que la teneur en NO du courant de gaz d'echappement est
augmentee C'est pourquoi les possibilites d'application de cette
reduction du NO, etaient considerees comme se limitant aux chaudieres
et aux installations similaires dans lesquelles des zones bien
definies de temperature stable pouvaient etre reperees et utilisees
pour l'injection d'ammonia Le brevet mentionne egalement que la gamme
de temperature utilisable peut etre elargie si l'on injecte de
l'hydrogen en meme temps que l'ammonia, mais non au point que
l'on puisse ne tenir aucun compte de la variabilite de la tempe-
rature Une variante de cette technique est decrite dans le brevet des
Etats-Unis N 2 4 115 515, d'apres lequel l'ammonia est injecte dans
deux zones differentes d'une chaudiere, avec
de l'hydrogen a un endroit et sans hydrogen a l'autre endroit.
Dans la demande de brevet aux Etats-Unis, N 2 de serie 209 631,
deposee le 24 novembre 1980 par David B Hughes, il est revele qu'une
reduction selective non catalytique de N Ox par injection d'ammonia
peut etre utilisee efficacement pour des courants d'echappement de
fours de verrerie, si certaines conditions sont respectees Il y est
expose que des conditions appropriees pour la reduction de NOX par
l'ammonia existent ou peuvent etre creees, pendant une partie
importante de chaque cycle de chauffe, dans un conduit reliant les
chambres primaire et secondaire d'un recuperateur L'injection
d'ammonia est
interrompue toutes les fois que la temperature des gaz d'echap-
pement parcourant le conduit sort de la gamme comprise entre 87020 et
109020 ( 70020 et 10902 C en cas d'injection simultanee d'hydrogen)
D'apres un autre mode de realisation decrit dans
la demande de brevet precitee, de l'ammonia est injecte succes-
sivement dans deux ou plusieurs zones du reguperateur, au fur et a
mesure que la temperature dans chaque zone passe par la gamme efficace
de reduction de NO Certes, les procedes de cette demande de brevet
permettent d'eliminer une grande partie du NO, dans les gaz
d'echappement de fours de verrerie, mais leur efficacite globale est
reduite par l'inefficacite de la
technique de reduction par l'ammonia pendant des parties impor-
tantes de chaque cycle de chauffe, lorsque les temperatures des gaz
d'echappement sont inadequates En outre, meme dans les conditions
optimales, le rendement de la reaction de reduction par
l'ammonia-n'est pas de 100 % Il serait donc souhaitable d'ameliorer le
procede, de facon a eliminer une partie encore plus grande des
emissions de N Ox en provenance d'un four de
fusion du verre.
Or, il a ete decouvert qu'une post-combustion peut etre appliquee
conjointement avec l'injection d'ammonia pour parvenir a des niveaux
eleves de reduction du NO 1 dans des fours
de fusion du verre Pendant les parties de chaque cycle de chauf-
fe o les conditions thermiques rendent inefficace l'injection
d'ammonia, du combustible peut etre injecte dans des zones choisies
des passages d'echappement pour empocher la formation de NO Alors que
l'injection d'ammonia donne les meilleurs resultats dans la gamme de
16002 F A 20002 F ( 87000 A 10902 C), il a ete decouvert que la
post-combustion atteint un maximum d'efficacite lorsque le combustible
est injecte dans des gaz
d'echappement dont la temperature est d'au moins 26002 F ( 142090).
Le combustible est donc injecte en un point situe en amont du point
d'injection de l'ammonia, a un endoit o la temperature des gaz
d'echappement est d'au moins 26002 O ( 1420 o 0) au debut
de chaque cycle de chauffe Conviennent, comme lieux d'injec-
tion du combustible, les regions de l'embouchure et du col des
lumieres de passage des gaz, ainsi que l'espace de surpression
au-dessus du garnissage du recuperateur du cote echappement. La
post-combustion peut etre appliquee avec profit pendant tout le cycle
de chauffe, mais on tire le meilleur profit on
appliquant la post-combustion et l'indection d'ammoniae s cces-
sivement ou pendant des periodes qui se chevrauchent Les gaz
d'echappement qui passent par les zones preferees pour l'injec-
tion d'ammonia sont typiquement a une temperature inferieure a la
gamme voulue pour l'injection d'ammonia au debut de la phase
d'echappement de chaque cycle de chauffe Mais pendant
la periode qui precede le declenchement de l'injection d'ammo-
niac, les temperatures aux points amont d'injection de combuls-
tible conviennent pour la reduction du N Ox par post-comlotion.
La post-combustion est donc appliquee de preference pendant la partie
initiale de chaque phase d'echappement, puis interrompue
lorsque les conditions sont propres a l'injection d'ammonia.
La fig i est une vue laterale en coupe longitudinale d'un four de
fusion pour la fabrication de verre plat, passant par le systeme
recuperateur Le recuperateur est du type qui comporte deux chambres et
une grille d'injection d'ammonia suivant la presente invention est
representee dans le conduit
entre les chambres du recuperateur.
La fig 2 est une vue en coupe transversale du four de fabrication de
verre plat de la fig 1, faite suivant la ligne
2-2 de la fig 1.
La fig 3 est une vue en coupe a echelle agrandie, le long d'une
lumiere de passage des gazet de la partie superieure d'un
recuperateur, montrant des endroits d'injection du combustible.
L'invention sera ici decrite a propos d'un four typique de
fusion pour la fabrication de verre plat et c'est dans ce con-
texte qu'on trouvera-la combinaison de structures du recuperateur
et de temperatures des gaz d'echappement pour laquelle l'inven-
tion peut etre appliquee avec le maximum de profit Toutefois, les
principes de la presente invention peuvent etre appliques a n'importe
quel modele de four de fusion du verre dans lequel
on retrouve les memes conditions ou des conditions similaires.
Sur les fig 1 et 2 est represente un four de fusion typique 10 pour la
fabrication de verre plat,comprenant une chambre de fusion 11 dans
laquelle les matieres premieres de fabrication du verre sont
introduites, a partir d'une tremie 12, dans un prolongement d'entree
13 du four (fig 1) Les matieres premieres de la charge sont deposees
sur un bain de verre fondu 14 (fig 2) qui est entretenu dans la cuve
de fusion Le four est du type connu a chauffe transversale et a
recuperation, la cuve de fusion ll etant flanquee de deux
recuperateurs primaires et 21 identiques Chaque recuperateur comprend
une enveloppe refractaire 22 contenant un lit de garnissage 23
constitue par une structure en damier de bric refractaire permettant
le
passage alterne d'air et de gaz d'echappement a travers elle.
Chacun des recuperateurs primaires 20 et 21 communique avec la cuve de
fusion ll par plusieurs lumieres de passage 24 reparties le long des c
8 tes de la cuve Chaque lumiere de passage debouche a l'une de ses
extremites dans l'espace interieur de la cuve de fusion et, a son
autre extremite, dans un espace de surpression 26 au-dessus du
garnissage 23 dans le recuperateur Au-dessous
du garnissage de chaque regenerateur est menage un espace distri-
buteur 27 qui communique, a l'une de ses extremites, avec un conduit
30 Dans la forme de realisation representee sur la fig. 1, le conduit
30 aboutit a un recuperateur secondaire 31 qui peut contenir un
garnissage en damier de premiere passe 32 et
un garnissage en damier de seconde passe 33 A partir du recupe-
rateur secondaire, les gaz traversent un mecanisme a vanne d'in-
version 34 pour atteindre ensuite une cheminee 35.
Les courants a travers le four sont inverses periodiquement (par
exemple toutes les 10 minutes environ) Dans le mode de fonctionnement
illustre par les dessins, les courants de gaz vont de gauche a droite
(en considerant la fig 2), l'air comburant d'admission penetrant a
travers le recuperateur de gauche 20 et les gaz d'echappement sortant
de la cuve de fusion en traversant le recuperateur de droite 21 L'air
comburant d'admission est pre-chauffe par le garnissage du
recuperateur du cote gauche et un combustible (gaz naturel ou mazout)
est melange a l'air pre- chauffe au moyen d'injecteurs de bruleur
situes dans les lumieres de passage 24 de gauche, d'o il resulte que
des flammes s'etendent de gauche a droite au-dessus du verre fondu 14
dans la cuve de fusion Pendant cette phase
du cycle de chauffe, les br^leurs 25 dans les lumieres de pas-
sage 24 de droite restent inactifs Les gaz d'echappement qui quittent
la cuve de fusion par les lumieres de passage 24 de droite traversent
le recuperateur primaire 21 o de la chaleur
du courant de gaz est transferee au garnissage en damier 23.
Dans la forme de realisation preferee qui est representee, la
recuperation de chaleur perdue par le systeme recuperateur n'est
effectuee que partiellement par le recuperateur primaire 21 Une
recuperation de chaleur complementaire est effectuee plus en aval dans
le recuperateur secondaire 31 Lorsque la temperature du garnissage en
damier s'approche de ses limites superieures, la chauffe est inversee
Les bruleurs du cote gauche du four sont fermes et les bruleurs du
cote droit sont ouverts,
et l'air comburant d'admission traverse le recuperateur de droi-
te 21, tandis que les gaz d'echappement quittent la cuve de
fusion en traversant le recuperateur de-gauche 20.
Sur les fig 1 et 2 egalement est represente un mode de realisation
prefere pour la reduction du NO par injection d'ammonia, l'injection
d'ammonia etant effectuee dans chaque
conduit 30,30 ' entre chaque -recuperateur primaire et le recu-
perateur secondaire correspondant Dans un four de fusion du verre de
ce type, il a ete constate que les temperatures des gaz d'echappement
qui parcourent le tube 30 se situent dans la gamme preferee de
reduction du NOS, de 8702 C A 10900 C, pendant une
grande partie de la phase d'echappement du cycle de chauffe.
C'est ce qui fait l'objet de la demande de brevet aux Etats-Unis
precitee N 2 de serie 209 631 Un moyen prefere pour injecter de
l'ammonia dans le courant d'echappement est une grille 36 composee de
plusieurs tubes perfores 37 en une matiere resistant a la chaleur et
s'etendant dans le conduit 30 Chaque tube 37 est en communication avec
un tuyau distributeur 38 qui communi- que a son tour avec un tuyau
d'alimentation 39 les tubes 37
sont disposes de maniere a provoquer un melange intime d'ammo-
niac avec pratiquement la totalite du courant de gaz d'echappe-
ment qui parcourt le conduit Une grille identique 36 ' peut etre
disposee dans le conduit 30 ' du c 8 te oppose du four.
Dans le mode de chauffe illustre par les dessins, l'injec-
tion d'ammonia se produit dans la grille de droite 36 et la grille de
gauche 36 ' est hors service Immediatement apres une inversion de
chauffe, la temperature des gaz d'echappement qui parcourent le
conduit 30 du cote echappement est generalement au-dessous de la gamme
prescrite pour la reduction du NOS, mais elle s'eleve dans cette gamme
en l'espace de 1 a 3 minutes environ par exemple et, a ce moment,
l'injection d'ammonia peut debuter C'est pendant cet intervalle de
temps qu'une pre t combustion peut etre effectuee suivant la presente
invention,
comme on l'exposera plus en detail ci-apres l'injection d'ammo-
niac est poursuivie tandis que la temperature des gaz d'echappe-
ment dans le conduit continue a monter, jusqu'a ce que cette
temperature depasse la gamme de reduction du Nox; a ce moment,
l'injection d'ammonia peut etre interrompue Toutefois, il a ete
constate que si les inversions de chauffe se produisent a intervalles
de 10 minutes, l'injection d'ammonia peut etre maintenue, dans le cas
typique, pendant tout le reste de la phase d'echappement Lorsque la
chauffe est inversee, l'injection d'ammonia peut etre transferee a la
grille situee du cote
oppose du four De cette maniere, le courant de gaz d'echappe-
ment peut etre soumis a la reduction du NO pendant une partie
importante (de preference la majeure partie) du cycle complet de
chauffe Toutefois, il convient de noter que des ameliorations des
emissions moyennes de NO peuvent etre obtenues en traitant x le
courant de gaz d'echappement pendant des periodes de temps plus
courtes que les temps maximums possibles Par exemple, des
ameliorations appreciables poueraient etre obtenues, me me
en ne prevoyant qu'une seule grille et en procedant a liljec-
tion d'ammonia d'un seul c 8 te dlu four. Le gaz ammonia est de
preference delivre a la grille 56 avec un vehicule gazeux (par exemple
de l'air ou de la vapeu d'water) Le debit d'ammonia dependra du degri
voulu de r 6 eduction du N Ox et du rendement de la reaction Commne on
peut le voir d'apres l'equation ( 1) donnee ci-dessus, en theorie unle
mole d'ammonia reduit une mole de NO, mais il va de soi que, dans la
pratique, les rendements de la reaction que l'on obtient sont
inferieurs a 100 %, en raison d'un melange imparfait, de conditions
thermiques moins qu'ideales, etc En consequence,
un rapport molaire ammonia/oxide azotiquo superieur a 1 est d'ha-
bitude necessaire pour porter -aumaximum'la reducti Qn du N Ox Mais il
est de nombreux cas dans lesquels une telle maximisation n'est pas
necessaire et o, en consequence, pour des raisons d'economie, on
pourra appliquer des rapports molaires de 1 ou moins Typiquement, des
rapports molaires NH 3/N O compris entre
0,5 et 2,0 conviennent Les rapports voisins de 1,0 represen-
tent un compromis entre economie et efficacite.
Les aspects theoriques de la reduction selective non cata-
lytique du N O O par l'ammonia sont exposes dans le brevet des
EtatsUnis precite N 2 3 900 554, dont le memoire descriptif est ici
inclus a titre de reference La presence d'oxygen est necessaire pour
que la reduction se developpe Dans un four a verre plat qui est
chauffe de facon classique avec un exces d'air, il a ete constate que
l'oxygen est normalement present
en quantite suffisante, sans qu'il y ait a modifier les parame-
tres de la combustion.
Le procede de reduction du N Ox par injection d'ammonia peut
comprendre des-variantes dans lesquelles de l'
hydrogen
est injecte avec l'ammonia dans le courant de gaz d'echappe-
ment pour reduire le N Ox, selon ce qui est decrit dans les
brevets des Etats-Unis N 2 3 900 554 et 4 115 515 L'introduc-
tion d'hydrogen abaisse a 70020 environ la limite inferieure de la
gamme de temperature de reduction, ce qui permet que la reduction
s'effectue en des endroits ou a des moments o la temperature des gaz
d'echappement devrait etre au-dessous de la gamme propre a une
reduction efficace du NO par le seul ammonia On peut y proceder en
injectant d'abord un melange d'ammonia et d'hydrogen alors que les
temperatures des gaz d'echappement sont entre 70020 et 870 C, puis en
injectant de l'ammonia seul au meme endroit, au moment o la
temperature s'eleve au-dessus de 87020 Un autre mode de realisation de
cette variante consisterait par exemple a prevoir une seconde grille
d'injection en aval de la grille 39 dans le conduit, pour injecter le
melange ammonia-hydrogen dans une region a plus basse temperature, en
meme temps que l'injection d'ammonia seul
a l'endroit situe en amont.
D'autres variantes du procede d'injection d'ammonia sont decrites dans
la demande de brevet aux Etats-Unis precitee N 2
de serie 209 631, la description de ces variantes etant ici
incluse a titre de reference.
La post-combustion sert a supprimer la formation de N Ox en consommant
l'oxygen qui serait autrement disponible pour la formation de N Ox Il
se peut egalement que l'absence d'oxygen provoque une decomposition du
NO 1 et que la presence d'un combustible donne lieu a une reduction
chimique du NO Tous ces mecanismes exigent que la post-combustion soit
effectuee
a une temperature o la formation de NO est propable On consi-
dere que les meilleurs resultats sont obtenus lorsqu'un combusti-
ble est melange a des gaz d'echappement qui sont a une tempera-
ture d'au moins 26002 F ( 14200 C) L'endroit choisi pour l'injection
du combustible doit etre egalement propice a un melange inti-
me de celui-ci avec les gaz d'echappement Les conditions ther-
miques varieront d'un four de fusion du verre a un autre, mais dans un
four typique de fusion pour la fabrication de verre plat a grande
echelle, du type represente sur les dessins, il a ete 1 l constate que
des conditions appropriees de temperature pour la post-combu Btion
existaient du cote echappement du four, entre l'embouchure de chaque
lumiere de passage 24 dans la cuve de
fusion 1 et la partie superieure du garnissage 23 du recupe-
rateur Toutefois, il a ete observe que la post-combustion etait plus
efficace lorsque l'injection de combustible se produisait en amont du
garnissage du recuperateur, en raison,
semble-t-il, du mediocre melange qui s'effectue dans le garnis-
sage du recuperateur Les points d'injection preferes avant tout sont
ceux qui sont le plus pres de l'embouchure de chaque lumiere de
passage, car il-s'y produit un maximum de
melange et du temps de sejour au-dessus de la temperature cri-
tic Un exemple de point prefere d'injection de combustible
est donne sur la fig 3, sur laquelle un injecteur de combusti-
ble 40 penetre de haut en bas dans la region du col d'une lumiere de
passage 24 L'injecteur 40 est incline contre le sens d'ecoulement des
gaz d'echappement, afinde favoriser le melange Les injecteurs de
combustible 41 et 42 indiques en traits discontinus sur la fig 3
illustrent d'autres endroits possibles, mais moins efficaces pour
l'injection de combustible
dans la region de l'espace superieur de surpression 26 et ap-
proximativement dans l'alignement de la lumiere de passage 24
correspondante Le combustible peut etre injecte par plusieurs
injecteurs associes a chaque lumiere de passage, ce qui favorise
encore le melange L'injection de combustible peut aussi se produire
legerement a l'interieur de la cuve de fusion 11, en face d'une
embouchure de lumiere de passage Un four equipe d'un dispositif
complet de controle du N Ox comportera des moyens d'injection de
combustible associes a chaque lumiere de passage, mais il va de soi
qu'on peut obtenir des avantages limites en equipant seulement une
partie des lumieres de passage de moyens de post-combustion Il n'est
pas rare que, dans un four a multiples lumieres de passage, les
differentes lumieres soient chauffees a des taux differents et avec
des rapports combustible/ air differents En consequence, dans certains
cas, le plus rentable consistera a limiter la post-combustion aux
lumieres de passage qui presentent des taux de chauffe plus eleves
et/ou les plus fortes oxygen en exces dans le courant
de gaz d'echappement.
le combustible utilise pour la post-combustion peut etre n'importe
quel hydrocarbon combustible, couramment utilise en tant que
combustible de four et le plus commode consistera a choisir le mome
combustible que celui qui est utilise dans la chambre de combustion
principale, le plus souvent du gaz naturel (methane) La quantite de
gaz injectee est de preference voisine
de la quantite stoechiometriquement necessaire pour une consom-
mation complete d'oxygen dans le courant de gaz d'echappement a
l'endroit de l'injection Il a ete constate que l'injection de
quantites plus grandes de combustible n'offrait guere, sinon pas
d'avantages quant a la suppression du NOX et pouvait aboutir
a la decharge de substances ayant subi une combustion partielle.
Une post-combustion maximale dans le courant entier de gaz
d'echappement d'un four necessite l'utilisation de combustible
supplementaire dans une proportion qui peut atteindre 10 % environ du
combustible consomme dans la zone de combustion principale de la cuve
de fusion et une proportion de 4 a 8 % de combustible supplementaire
s'est revelee efficace dans le cas typique Ce combustible
supplementaire peut etre concentre dans quelques-unes seulement des
lumieres de passage, la o l'on trouve les plus grandes oxygen en
exces: en effet, il est courant de faire fonctionner un four de fusion
du verre avec des degres de potentiel d'oxydation qui varient-d'une
lumiere de passage a l'autre Les lumieres de passage chauffees avec
les rapports air/combustible les plus eleves peuvent etre
responsables, pour la majeure part, de la formation de NO et les
efforts de post-combustion peuvent donc etre concentres du
cote echappement de ces lumieres de passage.
Le degre de melange entre le combustible de post-combustion
injecte et le courant de gaz d'echappement semble etre un fac-
335 teur d'importance primordiale dans l'efficacite de la post-
combustion On obtient les meilleurs resultats lorsque 11 combustible
gazeux est injecte ' contre-courant du sens dlecou lement des gaz
d'echappement ou au moins dans une direction formant un angle obtus
avec lui L'injection a contre-courant est particulierement efficace
dans la region du col des llnie- res de passage Le gaz peut etre
injecte a raison d'envi:ron 50 a 500 pieds par seconde ( 15 A 150 n/s)
Un avantage de l'elimination e N Ox par poatconbu:tion en amont du
garnissage du recupeeateur onvite en ce cjre la chaleur produite par
la post-combu Ltion peut 8 tre reop zee en partie par les
recuperateurs Il a egalement ete constate que la post-combustion
suivant la presente invention produisait une nette elevation de la
temperature du garnissage en damier dans les recuperateurs, de l'ordre
de 70 a 80 2 ( 40 A 4520) par exemple Dans les cas o les elements de
support pour le garnissage en damier sont pres de leur limitea
superieure de
temperature, il peut etre Judicieux de surveiller levr tempera-
ture et de limiter en consequence la post-combustion.
D'apres ce qui a ete constate, le maximum d'efficacite de la
postcombustion appliquee isolement selon ce qui a ete decrit ci-dessus
est un taux d'elimination du N Ox d'environ 25
A 30 % et l'utilisation de combustible de post-combustion sup-
plementaire ne semble pas apporter une amelioration apprecia-
ble On considere donc que 70 % ou plus du NO sont deja formes lorsque
lesgaz d'echappement passent a travers la lumiere
d'echappement et que la post-combustion est relativement inef-
ficace pour reduire le NO qui s'est deja forme Le niveau x
d'efficacite de la post-combustion reste sensiblement constant pendant
tout le cycle d'echappement D'autre part, la reduction
du N Ox par injection non catalytique d'ammonia permet d'attein-
dre des taux d'elimination instantanee du NO x d'environ 95 %,
mais etant donne que ce procede ne peut etre applique que pen-
dant des parties de-chaque cycle d'echappement, les taux d'eli-
mination globale sont typiquement de l'ordre de 60 a 70 % D'ap-
plication simultanee des deux procedes n'aboutit pas a une
addition de leurs taux d'elimination du N Ox, car la post-
combustion peut diminuer l'efficacite du procede d'injection
d'ammonia Toutefois, l'application des deux procedes succes-
sivement dans le temps peut accroitre les taux d'elimination globale
du N Ox de 10 a 50 % environ, par rapport aux taux
obtenus par la seule injection d'ammonia.
Des modes de realisation particuliers et preferes ont ete decrits en
detail dans le but d'illustrer l'invention et d'en divulguer le
meilleur mode d'application, mais il est bien entendu que d'autres
variantes et modifications, a la portee des specialistes, peuvent 8
tre imaginees, sans que l'on
s'ecarte pour autant de la portee de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Procede pour le controle des emissions de NO h partir
d'un four industriel dans lequel la combustion d'un combusti-
ble produit un courant de gaz d'echappement contenant des composes NO
et le courant de gaz d'echappement quitte le four en parcourant des
passages dans lesquels les temperatures de ces gaz tombent, la
temperature des gaz d'echappement dans
les parties aval des passages fluctuant dans le temps, carac-
terise en ce qu'il consiste a injecter de l'ammonia dans le courant de
gaz d'echappement dans une partie aval des passages lorsque la
temperature des gaz d'echappement a cet endroit est comprise entre
70020 et 109020, de facon a reduire les composes NOX, et, lorsque la
temperature des gaz d'echappement au point d'injection de l'ammonia
est en dehors de la gamme de 70020 A 10902 C, a injecter du
combustible dans une partie amont des passages o la temperature des
gaz d'echappement est d'au moins 142020, de facon a consommer l'oxygen
par combustion
du combustible injecte.
2 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que le
four industriel est un four de fusion du verre.
3 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que les passages
que parcourent les gaz d'echappement comprennent
des dispositifs de recuperation de chaleur.
4 Procede selon la revendication 3, caracterise en ce que
les dispositifs de recuperation de chaleur comprennent un recu-
perateur dans lequel les gaz d'echappement passent a travers
un garnissage de matiere absorbant la chaleur.
Procede selon la revendication 4, caracterise en ce que
les sens d'ecoulement des gaz sont periodiquement inverses.
6 Procede selon la revendication 4, caracterise en ce que le point
d'injection de l'ammonia est en aval du garnissage
et le point d'injection du combustible est en amont du garnis-
sage. 7 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que
l'ammonia-n'est injecte que quand la temperature des gaz d'echappement
au point d'injection de l'ammonia est comprise
entre 87020 et l O 9 OC.
8 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que l'ammonia
est injecte en un point des passages o les gaz d'echappement sont a
une temperature de 70090 A 109020 pendant la majorite du temps o les
gaz d'echappement passent par ce point. 9 Procede selon la
revendication 8, caracterise en ce que l'ammonia est injecte en un
point des passages o les gaz d'echappement sont a une temperature de
870 QC A 109000 pendant la majorite du temps o les gaz d'echappement
passent par ce point. Procede de fusion du verre, comprenant les
operations consistant a introduire des matieres premieres du verre
dans un four de fusion dans lequel elles sont chauffees par la
combustion d'un combustible qui produit un courant de gaz
d'echappement contenant des composes NO Y a faire passer le courant de
gaz d'echappement du four a un recuperateur pendant une phase
d'echappement d'un cycle a inversion de-chauffe, a transferer de la
chaleur du courant de gaz d'echappement a un garnissage contenu dans
le recuperateur, d'o il resulte que la temperature du courant de gaz
d'echappement tombe au cours de son passage a travers le recuperateur,
a injecter, pendant une periode initiale de la phase d'echappement, un
combustible dans le courant de gaz d'echappement dans une zone
comprise entre le four de fusion et le garnissage du recuperateur, de
facon a consommer de l'oxygen par combustion du combustible injecte,
et a injecter, pendant une periode suivante de la phase
d'echappement, de l'ammonia dans le courant de gaz d'echappe-
ment dans une zone situee en aval de la region d'Lnjectionl du
combustible, tandis que la temperature du courant de gaz d'echappement
se situe entre 70020 C et 109020, de facon a reduire la teneur en N Ox
du courant de gaz d'echappemento
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