BR0208586B1 - método de combustão compreendendo injeções separadas de combustìvel e oxidante e queimador da montagem. - Google Patents
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Description
MÉTODO DE COMBUSTÃO COMPREENDENDO INJEÇÕES SEPARADAS DECOMBUSTÍVEL E OXIDANTE E QUEIMADOR DA MONTAGEM
Campo Técnico
A presente invenção se refere a um método de combustãoem uma fornalha na qual pelo menos um combustível e pelomenos um oxidante são injetados separadamente, a correntedo oxidante compreendendo uma corrente de oxidante primárioe uma corrente de oxidante secundário, a corrente dooxidante primário sendo injetada próxima ao combustível afim de gerar a primeira combustão incompleta, os gasesemanando desta primeira combustão também incluindo pelomenos parte do combustível, enquanto a corrente do oxidantesecundário é injetado a uma certa distância da corrente decombustível que é maior do que a distância entre a correntede combustível e a corrente de oxidante primária maispróxima à corrente de combustível, a fim de entrar emcombustão com o combustível presente nos gases emanando daprimeira combustão. A invenção também se refere a umamontagem de queimador para implementação de tal como ummétodo.
O desempenho de um sistema de combustão em umafornalha industrial é caracterizado por pelo menos doisfatores:
as descargas de poluentes atmosféricos (Nox, pó,etc.) que deve estar em uma quantidade de menos do que oconjunto de limite pela legislação;
a temperatura das paredes da fornalha e da cargaa ser aquecida, que deve permanecer entre dois limites emrelação às exigências do método em termos de qualidade doproduto e consumo de energia.Variações na legislação com relação às emissões depoluentes atmosféricos, especialmente óxidos de nitrogênioe pós, resultaram recentemente em uma variação significantenas tecnologias de combustão.
Quando e além da necessidade de minimizar a emissão depoluentes, o método de combustão em uma fornalha industrialdeve ser ajustado à função da fornalha.
Por exemplo, uma fornalha de produção de vidro devecumprir com características de temperatura do banho e parede a fim de evitar quaisquer defeitos de qualidade naprodução (bolhas, etc.) e envelhecimento prematuro dassuperfícies refratárias.
Em uma fornalha de pré-aquecimento de porções de aço,as porções têm que ser aquecidas uniformemente a fim de evitar nos mesmos a deformação antes que elas entrem nomoinho de rolagem.
Em uma fornalha de fusão para produtos de metalferroso ou não ferroso, o aquecimento uniforme deve serfornecido ao longo da variação a fim de limitar qualqueraumento no consumo de energia e uso prematuro dosrefratários.
É conseqüentemente essencial controlar o campo detemperatura (que é a variação de temperaturas entre o queuma temperatura pode variar) em uma fornalha industrial a fim de alcançar a qualidade do produto e o desempenho dométodo. O campo da temperatura para as superfíciesrefratárias e para a variação ao longo das superfíciesrefratárias e para a variação ao longo do eixo principal deuma fornalha depende do número, do espaçamento e dadistribuição de força dos queimadores colocados emperpendicular a este eixo. Este é o caso, por exemplo, defornalhas de reaquecimento de porções e para fornalhas devidro em que os queimadores estão localizados em qualquerlado da carga. 0 campo de temperatura junto com o eixoparalelo à chama depende do comprimento, da energia e domomento da chama, e também da geometria da zona a seraquecida.
É sabido, por exemplo, da US A 4 531 960 e US-A4 604123, para variar o comprimento de uma chama de oxigêniopelo uso de uma corrente em espiral de ar em torno do eixoda chama. Este parâmetro tem uma influência forte nocomprimento e na estabilidade da chama. Um outro parâmetroque pode ser controlado é o grau e estágios do oxidante oudo combustível (fração do escoamento introduzidoseparadamente a partir da zona de combustão primária).Queimadores de combustão em estágios são por exemplo,descritos nas patentes US A 4 622 007, US A 4 642 047, US A4 797 087, US A 4 718 643 e Re. 33 464, em que o uso de are oxigênio como oxidantes é em particular descrito.
Queimadores usando oxigênio como oxidantes, eparticularmente queimadores usando um combustível gasoso,não oferecem em geral a possibilidade, para uma dadaenergia e um fator de oxigênio, para o comprimento da chamae características de momento a serem continuamentevariadas. Tais queimadores são descritos, por exemplo, emUS A 5 772 427, US A 5 934 893, US A 5 984 667 e US A 6 0068 468. Entretanto, é possível modificar o comprimento dachama a partir de tais queimadores pela variação dosinjetores de combustão. Deve ser notado que o uso deinjetores de diâmetro pequeno resulta em um aumento nomomento, e conseqüentemente o encurtamento da chama e dodeslocamento da corrente da parte inferior de fluxo decalor máximo (e vice-versa). A Figura 1, que ilustra ocomprimento da chama visível e o fluxo de calor axial de umqueimador com uma energia de 1 MW descrito na US A 5 772427 e US A 5 934 893, mostra claramente este resultado.Contrariamente, o encurtamento da chama e aumento domomento total tem a priori efeitos opostos no deslocamentodo perfil térmico da chama. A combinação tanto de fenômenosfaz com que o fluxo de calor máximo se desloque para aparte de baixo porque um dos dois efeitos é dominante. Aorigem do eixo χ na Figura 1 é a parede interna da fornalhaque coincide com a face interna do queimador. A direção daparte de baixo é conseqüentemente direcionada para aumentaros comprimentos axiais.
É também sabido, da US A 5 302 112, injetar gases emdiferentes velocidades em uma fornalha, as variações develocidade (tanto absoluta quanto relativa) permitindo ocomprimento da chama e momento serem variados.
É também sabido, da US A 5 346 524, injetar ocombustível e o oxidante separadamente, usando injetoresseparados colocados alternadamente, próximos entre si, auma distância em torno de 15 cm.
A Patente US No. 5 601 425 descreve um sistema decombustão em estágios em que o óleo combustível é injetadono contorno de uma corrente periférica de oxigênio,enquanto o ar é injetado a uma distância longa do oxigênio.
O objeto da invenção é encontrar as duas exigências deotimização do perfil térmico ao longo do eixo da chama e deminimizar as emissões de óxido de nitrogênio.O método de acordo com a invenção torna possível, emparticular ajustar o desempenho de uma chama ao ambiente noqual ele é colocado, em termos de perfil térmico dafornalha e da carga, comprimento da chama e emissão deóxidos de nitrogênio e pós.
O método de acordo com a invenção é caracterizado pelacorrente de oxidante primário que é dividida em pelo menosduas correntes primárias, isto é, em pelo menos umaprimeira corrente de mistura rápida de oxidante primárioinjetado na corrente de combustível ou em contato com acorrente de combustível, a fim de rapidamente se submeter auma reação de combustão com o combustível que circunda omesmo, e pelo menos uma segunda corrente de mistura lentade oxidante primário injetado a uma distância di daprimeira corrente de oxidante primário, a fim de misturarrapidamente com a corrente de combustível do que pelo menosuma das correntes de oxidante primário.
Para ser capaz, de acordo com a invenção, controlar omomento e o comprimento da chama independentemente, osistema de combustão de acordo com a invenção envolverápreferencialmente dois parâmetros reguladores. Além disso,porque ela é preferencialmente desejável para o perfiltérmico da fornalha em que o método é implementado para sercontrolado acuradamente, o primeiro parâmetro reguladorconsistirá preferencialmente da razão do escoamento deoxigênio fornecida pelo oxidante secundário para o fluxototal de oxigênio fornecido pelos oxidantes primário esecundário. Este escoamento de oxidante secundário seráfornecido por um injetor ou um "lance".
Preferencialmente, o método de acordo com a invenção écaracterizado pela distância dx que é menos do que ou iguala 30 cm, preferencialmente 25 cm.
De acordo com uma outra variante da invenção, adistância di é menos do que ou igual a dez vezes o diâmetrod3 da corrente de mistura lenta do oxidante primário.
Em geral, a soma das taxas de escoamento de oxidanteprimário e de oxidante secundário preferencialmente seráaproximadamente estequiométrica com relação ao escoamentode combustível, dentro de uma faixa de ± 15%.
De acordo com uma outra variante da invenção, acorrente de oxidante secundário consiste em uma pluralidadede correntes de oxidante secundário.
Preferencialmente, a quantidade de oxidante secundárioestará entre 0% e 90%, preferencialmente entre 10% e 90%,da quantidade total de oxidante injetado.
Mais preferencialmente, a quantidade total de oxidantesecundário está entre 50% e 90% da quantidade total deoxidante injetado, o oxidante primário representando umaquantidade entre 10% e 50% da quantidade total de oxidante.
Em geral, a quantidade total de oxidante secundárioestará preferencialmente entre 60% e 80% da quantidadetotal de oxidante injetado, a quantidade de oxidanteprimário estando entre 20% e 40% desta mesma quantidadetotal.
De acordo com um método de implementação da invenção,a soma das áreas das seções transversais das portas deinjeção de oxidante secundário é maior do que ou igual a2 , 5 cm2 .
Preferencialmente, a distância entre a corrente demistura rápida de oxidante do oxidante primário e acorrente de oxidante secundário será igual a d2, onded2 ≥ 5D e d2 ≥ di e preferencialmente10D ≤ d2 ≤ 50D,
D sendo o diâmetro do círculo com a mesma área como aárea do injetor secundário através do qual a corrente deoxidante secundário é injetada. Se um número i de injetoresde oxidante secundário (i possivelmente variando de 1 a25) , colocado a uma distância d2i e do diâmetro equivalenteDi, são usados, depois d2i e Di devem satisfazer as fórmulasacima individualmente.
De acordo com um outro aspecto da invenção, a(s)primeira(s) corrente(s) de mistura rápida de oxidanteprimário representa de 5 a 40% em volume da quantidadetotal de oxidante, enquanto a(s) segunda(s) corrente(s) demistura lenta representa (representam) de 5 a 95% vol daquantidade total de oxidante, o balanço possível deoxidante sendo fornecido pelas correntes de oxidantesecundário.
De acordo com uma variante de implementação, a segundacorrente de mistura lenta de oxidante primário consiste emuma pluralidade de correntes.
De acordo com um outro aspecto da invenção, a segundacorrente de oxidante primário consiste em duas correntesaproximadamente idênticas localizadas aproximadamente namesma distância di da primeira corrente de mistura rápidade oxidante primário, as três correntes de oxidantepermanecendo aproximadamente no mesmo plano.
De acordo com uma variante da invenção, pelo menos umasegunda corrente de mistura lenta de oxidante primário nãopermanece no plano formado pela primeira corrente dooxidante primário e da corrente de oxidante secundário.
Quando boa simetria da montagem de combustão édesejada, a pluralidade das segundas correntes de oxidanteprimário preferencialmente será disposta uniformemente emtorno da primeira corrente de oxidante primário, uma outraalternativa sendo aquela que a pluralidade de segundascorrentes de oxidante primário será dispostaassimetricamente com relação a um plano contendo a primeiracorrente do oxidante primário.
E claro que é importante controlar as velocidades deejeção de gás. Para este fim, a velocidade de injeção decombustível estará preferencialmente entre 20 m/s e Mach 2e mais preferencialmente entre 20 m/s e 300 m/s.
A par das várias possibilidades, bem conhecidas perse, para injeção do combustível usado no método de acordocom a invenção, o combustível pode ser pré-aquecido antesde ser injetado. Uma outra possibilidade é aquela que ocombustível pode ser pulsado durante sua injeção, afreqüência desses pulsos sendo preferencialmente entre 0,1e 3 Hz e mais preferencialmente ente 0,1 e 1 Hz. Paradetalhes adicionais, em torno do caminho de injeção um oumais fluidos em um modo "pulsado", o leitor pode se referirao artigo entitulado nOscillating Combustion TechnologyBoosts Furnace Efficiency" por Eric Streicher, OvidiuMarin, Olivier Charon e Harley Borders, publicado emIndustrial Heating, Fevereiro 2001, aqui incorporado comomeio de referência.
Provavelmente, muitas variantes são possíveis comrelação à injeção do oxidante. Em geral, a velocidade deinjeção do oxidante primário de mistura rápida estarápreferencialmente entre 20 m/s e Mach 2.
Também preferencialmente, a velocidade de injeção dooxidante primário de mistura lenta estará entre 10 m/s eMach 1.
De acordo com uma variante preferida da invenção, avelocidade de injeção de oxidante secundário estará entre20 m/s e Mach 2.
Para reduzir o consumo de combustível, pelo menos umadas correntes de oxidante será preferencialmente pré-aquecida antes de ser injetada, sendo possível para suavelocidade de injeção alcançar no máximo uma velocidade deMach 2.
Dentro do contexto de combustão pulsada (com osignificado deste termo como indicado acima), é tambémpossível para esta pulsação ser realizada em pelo menos umadas duas correntes de oxidante, sendo entendido que ocombustível pode ou não ser depois "pulsado", dependendodos resultados desejados. De acordo com esta variante, pelomenos uma das correntes de oxidante é injetada em pulsos, afreqüência desses pulsos sendo entre 0,1 e 3 Hz epreferencialmente entre 0,1 e 1 Hz.
A composição do oxidante pode variar e, dependendo dascondições ou dois resultados que são desejados, estacomposição cumprirá pelo menos com uma das exigênciasdefinidas abaixo:
o oxidante secundário pode consistir de umamistura de ar, preferencialmente ar pré-aquecido, eoxigênio. Em geral, o oxidante, e mais particularmente ooxidante secundário, pode também consistir de uma misturade gases de mais ou menos caráter oxidante, especialmentecontendo de 5 a 100% de oxigênio (preferencialmente entre10 e 100% vol), de 0% a 95% CO2 (preferencialmente entre 0e 90% CO2) , de 0 a 80% de nitrogênio (preferencialmenteentre 0 e 70%), de 0 a 90% de argônio, com pelo menos 3% deoxigênio na mistura. A mistura pode conter também outrosconstituintes e especialmente vapor d'água e/ou Nox e/ouSox;
o ar constituirá preferencialmente de 15 a 40%vol do oxigênio total.
Uma variante da invenção fornece a injeção de um únicocombustível ou de vários combustíveis, que podem ser domesmo tipo (gases diferentes por exemplo) e/ou dediferentes tipos, (gases e óleos combustíveis, porexemplo).
A invenção também se refere a uma montagem decombustão que torna possível em particular, paraimplementar o método de acordo com a invenção. Assim, ainvenção se refere a uma montagem de combustão de injeçãoseparada formada de um bloco tendo pelo menos uma porta deinjeção de combustível e pelo menos uma porta de injeção decombustível e pelo menos uma porta de injeção de oxidante,e que é caracterizada pela porta de injeção de combustívelter pelo menos um eixo longitudinal de simetria na direçãode escoamento do combustível, um primeiro injetor deoxidante, que também tem um eixo longitudinal de simetria,sendo colocado na porta de injeção de combustível, os doiseixos longitudinais de simetria sendo aproximadamenteparalelo, uma segunda porta de injeção de oxidante sendocolocada a uma distância di, do eixo de simetria doprimeiro injetor de oxidante, onde di < 30 cm.Preferencialmente, esta montagem incluirá pelo menosum segundo bloco em que uma terceira porta de oxidante dediâmetro D é fornecida, cuja porta é colocada a umadistância d2 do eixo de simetria do primeiro injetor deoxidante, onde:
d2 > 5D e d2 > di e preferencialmente
10D < d2 < 50D.
De acordo com uma variante da invenção, di > 10 d3, d3sendo o diâmetro da corrente de mistura lenta do primeirooxidante (ou seu equivalente se a seção transversal doinjetor não é circular), enquanto preferencialmente D > 0,5 cm.
Preferencialmente, o bloco da montagem de combustãoterá uma pluralidade de injetores do primeiro oxidante e/ouuma pluralidade de portas de injeção do segundo oxidante.
De acordo com uma realização alternativa, pelo menosuma porta de injeção de combustível compreenderá um injetorde combustível líquido, enquanto, de acordo com uma outrarealização da invenção, o bloco pode ter várias portas deinjeção de combustível separadas para injeção de um ou maiscombustíveis.
De acordo com uma realização vantajosa, a montagem deacordo com a invenção incluirá preferencialmente umaprimeira válvula de divisão de escoamento para divisão dofluxo total de oxidante, que se procede, de um lado, em umalinha de oxidante primário e, do outro lado, em uma linhade oxidante secundário conectada à porta de injeção doterceiro oxidante, a linha de oxidante primário sendoconectada a uma válvula de divisão de escoamento que éconectada a uma segunda válvula de divisão de escoamentoque é conectada, de um lado, ao primeiro oxidante e injetore, do outro lado, à porta de injeção do segundo oxidante.
De acordo com uma realização alternativa da invenção,a porta de injeção do oxidante secundário pode ser uminjetor tendo duas seções transversais (ou múltiplas seçõestransversais) a fim de ser capaz de variar a velocidade e omomento do oxidante sem modificar a taxa de escoamento dooxidante.
Se o mesmo oxidante é usado como oxidante primário eoxidante secundário, ou seja, especialmente quando umacombustão do tipo em estágios, é realizada, as seçõestransversais dos injetores de oxidante secundário devem serde tal modo que o momento total das várias correntes deoxidante introduzidas pelo queimador para um fator deestágio 50% é maior do que seu valor correspondente para ofator em estágio zero.
(0 momento total é calculado como a soma de produtosda velocidade de cada corrente de oxidante multiplicadapela sua taxa de escoamento de massa, levando em contatodas as correntes de oxidante introduzidas peloqueimador) .
A vantagem das características descritas acima é que,para um grau de estágio maior do que 50%, o comprimento dachama e o momento aumentam simultaneamente com o grau deestágio, diferentemente da técnica consistindo na variaçãode uma tubulação de injeção. Se o queimador usa somente omesmo tipo de oxidante, o fator de estágio é a razão deescoamento das correntes secundárias de oxidante para ofluxo total de oxidante (primária mais secundária) . Se umdos oxidantes é diferente do outro, por exemplo ar eoxidante, na razão de dos escoamentos somente a proporçãode oxigênio ou oxidante em cada das correntes serão levadosem conta. 0 uso de um parâmetro permitindo o comprimento dachama e o momento total do queimador a serem aumentadossimultaneamente permite a posição de transferência de calormáxima a ser acuradamente controlada.
De acordo com a invenção, é preferível usar um segundoparâmetro regulador que consiste na divisão do escoamentodo oxigênio primário entre um escoamento que mistura muitorapidamente com um combustível e um escoamento que misturacomparativamente lentamente. Este segundo parâmetroregulador pode conseqüentemente ser escolhido como a fraçãode oxigênio primário introduzida via a injeção de misturarápida.
A invenção será mais claramente entendida com oauxílio dos seguintes exemplos de implementação, emconjunção com as figuras que mostram:
Figura 1, curvas fornecendo a válvula do fluxo decalor ao longo do eixo da chama de um queimador de 1 MW dotipo conhecido de acordo com sua posição na fornalha. Oeixo X na Figura 1 é tomado a partir da parede interna dafornalha, que coincide com a face interna do queimador. Adireção da parte inferior é conseqüentemente na direção decomprimentos axiais crescentes); e
- Figura 2, um perfil de temperatura crown axialcomo uma função do comprimento da chama.
A Figura 1 mostra curvas fornecendo o fluxo de calor(em kw/m2) da chama como uma função da distâncialongitudinal (em m) ao longo da fornalha. 0 queimador deóleo combustível (não mostrado) é colocado na paredetraseira da fornalha (x = 0).
A curva 1 mostra o fluxo de calor para a chama demomento muito baixo. Isto corresponde à chama 4, a partevisível que é relativamente longa.
A curva 2 mostra que o fluxo de calor da chama 5(todas as outras coisas sendo iguais) com um momento baixo,esta chama 5 sendo ligeiramente mais curta do que a chama4 .
A curva 3 mostra o fluxo de calor da chama 6 (todas ascoisas sendo iguais) tendo um momento alto, a chama 6 sendomais curta do que a chama 5. Deve ser apontado que o pontoquente dessas chamas (A no caso da chama 6,respectivamente) é distante do tipo do queimador (paredetraseira da fornalha) (enquanto o comprimento da chamavisível decresce quando o momento da chama aumenta (curvascomparativas produzidas a partir de um queimador de 1 MWvendido pelo proprietário sob o nome comercial ALGLASS).
A Figura 2 mostra três curvas fornecendo a temperaturacrown da mesma fornalha como uma função do comprimento dachama produzida, cada chama tendo, entretanto, o mesmomomento (momento baixo com uma velocidade média de 30 m/spara as três chamas). O queimador usado é um queimador 2 MWdo mesmo tipo como acima. Para uma chama curta 10, atemperatura máxima D é aproximadamente 3 m da paredetraseira da fornalha, enquanto o aumento no comprimento dachama permite a posição da temperatura crown máxima a serdeslocada em direção à parede frontal da fornalha (E,temperatura máxima para a curva 11, é localizada justo sob4 cm da parede traseira da fornalha, enquanto F, atemperatura máxima para a curva 12, é localizada a cerca de4,50 m da mesma parede).
A Figura 3 mostra uma vista de topo esquemáticaparcial (Figura 3a) e vista seccional (Figura 3b) de umexemplo de uma montagem de combustão de acordo com ainvenção para implementação do método de acordo com ainvenção.
A montagem da combustão é colocada aqui em um blocorefratário 33, no qual dois blocos 34 e 35 respectivamenteforam colocados.
O bloco cilíndrico 34 preferencialmente é colocado empartes por um duto (ou injetor) 26, do orifício do qual seabre em um bloco em 38. Este duto ou injetor 2 6(possivelmente um injetor de metal cilíndrico oco pode sercolocado em partes no núcleo cilíndrico 26) tem um diâmetro(a 38) de D (se o injetor não é cilíndrico, D representa odiâmetro do círculo tendo a mesma área como a seçãotransversal do injetor a 38) . Este bloco 34 é partido namanga cilíndrica 36 no bloco 33. O duto 26 recebe ooxidante secundário 22.
O bloco 35 inclui um duto 28 para injeção do oxidanteprimário de mistura rápida 23, o duto 28 sendo colocadoconcentricamente no duto (ou injetor) 2 9 no qual ocombustível 25 é injetado. Colocado a uma distância di é oinjetor (ou duto) 27 no qual o oxidante primário éinjetado. Este injetor 27 tem uma seção transversal dediâmetro d3 a 30, no ponto onde dito injetor 2 7 emerge (d3é o diâmetro equivalente como definido acima se a seçãotransversal não é circular). O bloco 3 5 é alojado no núcleo37. A linha de oxidante total 2 0 divide em uma linha deoxidante primário 21 e uma linha de oxidante secundário 22em que uma primeira válvula de controle 42 é colocada, ditaválvula dividindo o escoamento de oxidante entre 21 e 22(de acordo com, é claro, os respectivos diâmetros das ditaslinhas). É também possível colocar a válvula 42 no braço dalinha 21 se é desejado que não haja regulamento, incluindoo caso no qual o escoamento de oxigênio secundário pode serzero. A linha 21 divide-se em duas linhas 23 e 24 com umaválvula 43 em uma delas, de acordo com se é desejado sercapaz de eliminar o escoamento de oxidante na ramificação23 ou na ramificação 24. (É claro, que é possível forneceruma válvula em cada dessas ramificações, e provavelmente épossível fornecer uma válvula na ramificação 21 alémdaquela da válvula 42 na ramificação 22).
Quando da operação deste sistema, o oxigênio pode serdividido entre as várias linhas de acordo com os resultadosque são desejados obter, ditas linhas tendo diâmetrosrespectivos de tal modo que velocidades de injeção deoxigênio idênticas ou diferentes sejam obtidas nos váriosinj etores.
É claro, o injetor 37 pode ser colocado de tal formaque sua extremidade 3 0 está localizada a 39 e 40 ou 41 ouem qualquer ponto do círculo de raio di. É também possívelter várias portas simultaneamente 3 0 e/ou 3 9 e/ou 4 0 e/ou41, os injetores são conectados juntos e o oxigênio demistura lenta distribuídos nesses vários injetores. Assim étambém possível criar um injetor/queimador de oxidante develocidade supersônica pelo fornecimento de um injetor 2 8tendo, fechamento 32, uma extremidade de formaconvergente/divergente (assim chamada bocal Laval),enquanto as proporções relativas de oxigênio e decombustível pode ou não pode ser modificada de acordo com oque é desejado obter. Assim, com o injetor 28 ajustado comum bocal supersônico, é possível tanto injetar oxidantesozinho, na velocidade supersônica, via 2 8 e 32 quantocircundar esta corrente supersônica com uma chama que seriaproduzida usando uma injeção subsônica de combustível via29 e de oxidante via 27, opcionalmente suplementada com umainjeção de oxidante via 26, ou para produzir uma chamasubsônica somente usando 2 9 e 2 7 (mais 2 6 se necessário oudesejado).
A Figura 4 mostra um detalhe de uma realizaçãoalternativa da injeção de oxidante primário de misturarápida e do combustível quando o último é gás natural.
O bloco refratário 35 tem um núcleo 51 de diâmetro d5(ou diâmetro do círculo de área equivalente). Colocadonesta forma 51 é um injetor de gás natural cilíndrico 52 dediâmetro d4 inserido na parte posterior de tal modo queexista uma distância h entre o topo deste injetor 52 e asuperfície do bloco refratário 35. O injetor 52 é oco a fimde ser suprido com oxidante e preferencialmente tem pelomenos um orifício 53 em sua superfície superior e/ou pelomenos um orifício 54 em sua parede lateral (parede verticalna Figura 4).
O gás natural 56 é injetado no espaço anular queexiste entre as paredes verticais do núcleo 51 e as paredesverticais 57 do injetor 52, entre as paredes verticais 57,o oxidante é injetado.
(Se o combustível é usado como combustível, o oxigênioprimário de mistura rápida será do fluido para aspersão doóleo combustível, este oxigênio possivelmente sendo usadocom ar como fluido spray).
A Figura 5 mostra uma realização alternativa dainvenção, na forma esquemática somente.
0 bloco refratário 100 tem, na parte superior, umaporta de injeção de óleo combustível líquido 101. Se fordesejado operar o sistema de combustão inteiramente ouparcialmente com óleo combustível. Disposta ao longo de umalinha horizontal colocada abaixo da porta 101 está umapluralidade de portas de injeção de oxigênio primário demistura lenta 102, 103, 104 e 105.
Colocado na parte inferior do bloco 100 é uma linha detrês montagens de orifício concêntrico 110/111, 120/121,130/131 (existem mais ou menos desses), pararespectivamente injeção de combustível, tal como gásnatural, e oxidante, tal como oxigênio primário de misturarápida (veja Figura 3 para detalhes mais específicos).Colocado a uma distância d2 em cada lado do bloco são, porexemplo, não necessariamente, portas de injeção de oxigênio106 e 107.
A Figura 6 mostra uma realização alternativaesquemática deste sistema de acordo com a invenção,compreendendo dois blocos refratários 200, 300 tendo, dotopo para baixo, uma porta de injeção de óleo combustível201 e 301 respectivamente, duas portas de injeção de gásnatural 202, 203 e 302, 303 respectivamente, duas portas deinjeção coaxiais, para oxigênio no centro e paracombustível na periferia 205, 204 e 305, 304,respectivamente, e injeção secundária de oxigênio em uminjetor 206 e 306 respectivamente, colocados a umadistância d2 das portas coaxiais.A Figura 7 mostra o momento de chama total como umafunção da razão representando a fração da quantidade deoxigênio secundário dividido pela quantidade de oxigêniototal. Este momento tem um mínimo para uma razão de cercade 30% e depois aumenta, alcançando valores mais altos doque o valor do momento quando não existe injeção deoxigênio secundário, para uma razão de mais do que 60%.
Claims (40)
1. Método de combustão em uma fornalha na qual pelomenos um combustível e pelo menos um oxidante são injetadosseparadamente, a corrente de oxidante compreendendo umacorrente de oxidante primário e uma corrente de oxidantesecundário, a corrente de oxidante primário sendo injetadapróximo ao combustível a fim de gerar a primeira combustãoincompleta, os gases emanando desta primeira combustãotambém incluindo pelo menos parte do combustível, enquantoa corrente de oxidante secundária é injetada a uma certadistância a partir da corrente do combustível que é maiordo que a distância entre a corrente de combustível e acorrente de oxidante primário mais próxima da corrente decombustível, a fim de entrar em combustão com a porção decombustível que é diluída especialmente pelos gases apartir da primeira combustão e ainda não reagida com ooxidante, caracterizado pelo fato de que a corrente deoxidante primária é dividida em pelo menos duas correntesprimárias, isto é, pelo menos uma primeira corrente derápida mistura de oxidante primário injetado na corrente decombustível, a fim de rapidamente se submeter a uma reaçãode combustão com o combustível que a circunda, e pelo menosuma segunda corrente de mistura lenta de oxidante primárioinjetada a uma distância di a partir da primeira correntede oxidante primário, a fim de misturar menos rapidamentecom a corrente de combustível do que pelo menos uma dascorrentes de mistura rápida de oxidante primário.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a distância di é menor doque ou igual a 3 0 cm, preferencialmente 25 cm.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a distância di é menor doque ou igual a dez vezes o diâmetro d3 da corrente demistura lenta do oxidante primário.
4. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que asoma das correntes de oxidante primário e do oxidantesecundário é aproximadamente estequiométrica com relação aoescoamento de combustível, preferencialmente dentro de uma faixa de ± 15% com relação ao escoamento estequiométrico.
5. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de quea corrente do segundo secundário consiste de umapluralidade de correntes do oxidante secundário.
6. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato deque a quantidade de oxidante secundário está entre 0% e90%, preferencialmente entre 10% e 90%, da quantidade totalde oxidante injetado.
7. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fatode que a quantidade total de oxidante secundário está entre50% e 90% da quantidade total de oxidante injetado, ooxidante primário representando uma quantidade entre 10% e 50% da quantidade total do oxidante.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que a quantidade total dooxidante secundário está entre 60% e 80% da quantidadetotal de oxidante injetado, a quantidade de oxidante primário estando entre 20% e 40% desta mesma quantidadetotal.
9. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelofato de que a soma das áreas das seções transversais dasportas de injeção do segundo oxidante é maior do que ouigual a 2,5 cm2.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que a distância entre a correntede mistura rápida do oxidante primário e a corrente dooxidante secundário é igual a d2, onded2 > 5D e d2 > di e preferencialmente-10D < d2 < 50D,D sendo o diâmetro do círculo com a mesma área como aárea do injetor secundário através do qual a corrente deoxidante secundário é injetada.
11. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 89 ou 10,caracterizado pelo fato de que a(s) corrente(s) da primeiramistura rápida do oxidante primário representa(representam) de 5 a 40 %vol da quantidade total dooxidante, enquanto a(s) segunda(s) corrente(s) de misturalenta do oxidante primário representa (representam) de 5 a95% em vol da quantidade total do oxidante, o balançopossível do oxidante sendo fornecido pelas correntes dooxidante secundário.
12. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11,caracterizado pelo fato de que a segunda corrente demistura lenta do oxidante primário consiste em umapluralidade de correntes.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que a segunda corrente dooxidante primário consiste de aproximadamente duascorrentes aproximadamente idênticas localizadasaproximadamente na mesma direção di a partir da primeiracorrente de mistura rápida do oxidante primário, as trêscorrentes de oxidante permanecendo aproximadamente no mesmoplano.
14. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13,caracterizado pelo fato de que pelo menos uma segundacorrente de mistura lenta do oxidante primário que nãopermanece no plano formado pela primeira corrente dooxidante primário e a corrente do segundo oxidante.
15. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou-14, caracterizado pelo fato de que a pluralidade dassegundas correntes do oxidante primário está dispostauniformemente em torno da primeira corrente do oxidanteprimário.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que a pluralidade das segundascorrentes do oxidante primário está disposta simetricamentecom relação a um plano contendo a primeira corrente dooxidante primário.
17. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que a velocidadede injeção de combustível é maior do que 2 0 m/s epreferencialmente menor ou igual a Mach 2.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que a velocidade de injeção decombustível está entre 20 m/s e 300 m/s.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17 ou 18,caracterizado pelo fato de que o combustível pode ser pré-aquecido antes de ser injetado.
20. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 17, 18 ou 19, caracterizado pelo fato de queo combustível é pulsado durante sua injeção, a freqüênciadesses pulsos sendo preferencialmente entre 0,1 e 3 Hz emais preferencialmente entre 0,1 e 1 Hz.
21. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19 ou 20, caracterizado pelo fato deque a velocidade de injeção do oxidante primário de misturarápida está entre 2 0 m/s e Mach 2.
22. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ou 21, caracterizado pelo fatode que a velocidade de injeção do oxidante primário demistura lenta está entre 10 m/s e Mach 1.
23. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 ou 22, caracterizado pelofato de que a velocidade de injeção do oxidante secundárioestá entre 20 m/s e Mach 2.
24. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19 ou 20, caracterizado pelo fato deque pelo menos uma das correntes do oxidante é pré-aquecidaantes dela ser injetada, ela sendo possível para suavelocidade de injeção para alcançar no máximo umavelocidade de Mach 2.
25. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 ou 24, caracterizadopelo fato de que pelo menos uma das correntes do oxidante éinjetada em pulsos, a freqüência desses pulsos estandoentre 0,1 e 3 Hz e preferencialmente entre 0,1 e 1 Hz.
26. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ou 25,caracterizado pelo fato de que o oxidante secundárioconsiste em uma mistura de ar, preferencialmente ar pré-aquecido, e oxigênio.
27. Método, de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de que o ar fornece de 5% a 80% emvolume do oxigênio total do segundo oxidante, o balançosendo fornecido por ar enriquecido com oxigênio ou oxigêniosubstancialmente puro.
28. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que o ar constitui de 15 a 40%vol do oxigênio total.
29. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 ou-28, caracterizado pelo fato de que um combustível único éinjetado ou vários combustíveis diferentes são injetados.
30. Montagem de queimador de injeção separada formadaa partir de um bloco tendo pelo menos uma porta de injeçãode oxidante, caracterizada pelo fato de que a porta deinjeção de combustível tem pelo menos um eixo longitudinalde simetria na direção do escoamento do combustível, umprimeiro injetor de oxidante, que também tem um eixolongitudinal de simetria, sendo colocado na porta deinjeção de combustível, os dois eixos longitudinais desimetria sendo aproximadamente paralelos, uma segunda portade injeção de oxidante sendo colocada a uma distância dx apartir do eixo de simetria do primeiro injetor de oxidante,onde di < 3 0 cm.
31. Montagem, de acordo com a reivindicação 30,caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos umsegundo bloco no qual uma terceira porta de injeção deoxidante de diâmetro D é fornecida, cuja porta é colocada auma distância d2 a partir do eixo de simetria do primeiroinjetor de oxidante, onde:d2 > 5D e d2 > di, e preferencialmenteIOD < d2 < 50D.
32. Montagem, de acordo com as reivindicações 3 0 e-31, caracterizada pelo fato de que dx < 10 d3.
33. Montagem, de acordo com a reivindicação 31 ou 32,caracterizado pelo fato de que D > 0,5 cm.
34. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 30, 31, 32 ou 33, caracterizado pelo fato deque o bloco tem uma pluralidade de portas de injeção decombustível.
35. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 30, 31, 32, 33 ou 34, caracterizado pelofato de que o bloco tem uma pluralidade de primeirosinjetores de oxidante.
36. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 30, 31, 32, 33, 34 ou 35, caracterizado pelofato de que o bloco tem uma pluralidade de segundas portasde injeção de oxidante.
37. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 30, 31, 32, 33, 34, 35 ou 36, caracterizadopelo fato de que a porta de injeção do combustívelcompreende um injetor de óleo de combustível pesado.
38. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 ou 37,caracterizada pelo fato de que apresenta várias portas deinjeção de combustível separadas para injeção de um ou maiscombustíveis.
39. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 ou 38,caracterizada pelo fato de que inclui uma válvula paradividir o escoamento total de oxidante, que corre, de umlado, em uma primeira linha de oxidante primário e, deoutro lado, em uma segunda linha de oxidante secundárioconectado à terceira porta de injeção de oxidante, a linhade oxidante primário sendo conectada a uma segunda válvulade divisão de escoamento que é conectada, de um lado, aoprimeiro injetor de oxidante e, do outro lado, à segundaporta de injeção de oxidante.
40. Montagem, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 ou 39,caracterizada pelo fato de que a terceira porta de injeçãosecundária é um injetor tendo duas seções transversais, afim de ser capaz de variar a velocidade e o momento dooxidante sem modificar a pressão da corrente na partesuperior de oxidante deste injetor.
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|---|---|---|---|---|
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| FR2863690B1 (fr) * | 2003-12-16 | 2006-01-20 | Air Liquide | Procede de combustion etagee mettant en oeuvre un gaz riche en oxygene et un gaz pauvre en oxygene |
| FR2863689B1 (fr) * | 2003-12-16 | 2006-05-05 | Air Liquide | Procede de combustion etagee mettant en oeuvre un oxydant prechauffe |
| FR2863692B1 (fr) * | 2003-12-16 | 2009-07-10 | Air Liquide | Procede de combustion etagee avec injection optimisee de l'oxydant primaire |
| SE528808C2 (sv) * | 2004-09-15 | 2007-02-20 | Aga Ab | Förfarande vid förbränning, jämte brännare |
| FR2879283B1 (fr) * | 2004-12-13 | 2007-01-19 | Air Liquide | Procede de combustion avec alimentation cyclique du comburant |
| FR2880408B1 (fr) * | 2004-12-31 | 2007-03-16 | Air Liquide | Procede d'oxycombustion d'un combustible liquide |
| FR2880409B1 (fr) * | 2004-12-31 | 2007-03-16 | Air Liquide | Procede de combustion d'un combustible liquide par atomisation a vitesse variable |
| FR2880410B1 (fr) * | 2005-01-03 | 2007-03-16 | Air Liquide | Procede de combustion etagee produisant des flammes asymetriques |
| US20060275724A1 (en) * | 2005-06-02 | 2006-12-07 | Joshi Mahendra L | Dynamic burner reconfiguration and combustion system for process heaters and boilers |
| FR2892497B1 (fr) * | 2005-10-24 | 2008-07-04 | Air Liquide | Procede de combustion mixte dans un four a regenerateurs |
| DE102006034014A1 (de) * | 2006-02-23 | 2007-10-31 | Egon Evertz Kg (Gmbh & Co.) | Flämmbrenner und Verfahren zum Brennflämmen einer metallischen Oberfläche |
| US20070231761A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Lee Rosen | Integration of oxy-fuel and air-fuel combustion |
| DE202006008760U1 (de) * | 2006-06-02 | 2007-10-04 | Egon Evertz Kg (Gmbh & Co.) | Gasbrennerdüse |
| US20080006225A1 (en) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | William Thoru Kobayashi | Controlling jet momentum in process streams |
| US20080201736A1 (en) * | 2007-01-12 | 2008-08-21 | Ictv, Inc. | Using Triggers with Video for Interactive Content Identification |
| EP2109920B1 (en) * | 2007-02-05 | 2014-11-19 | Quick Connectors, Inc. | Down hole electrical connector for combating rapid decompression |
| FR2917155A1 (fr) | 2007-06-08 | 2008-12-12 | Saint Gobain Emballage Sa | Combustion diluee |
| FR2918657B1 (fr) * | 2007-07-10 | 2010-11-12 | Air Liquide | Four et procede oxy-combustible pour la fusion de matieres vitrifiables. |
| FR2927409B1 (fr) * | 2008-02-11 | 2013-01-04 | Air Liquide | Procede de chauffage d'un cru mineral dans un four de cuisson de type four tunnel |
| US8105074B2 (en) * | 2008-06-30 | 2012-01-31 | Praxair Technology, Inc. | Reliable ignition of hot oxygen generator |
| EP2141129A1 (fr) | 2008-07-02 | 2010-01-06 | L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Ensemble brûleur à flexibilité renforcée |
| EP2141412A1 (fr) * | 2008-07-02 | 2010-01-06 | L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Oxy-brûleur à combustion étagée |
| US9651248B2 (en) * | 2008-08-29 | 2017-05-16 | L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude | Method for generating combustion by means of a burner assembly and burner assembly therefore |
| DE102008063101A1 (de) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | Messer Austria Gmbh | Flachflammenbrenner und Verfahren zum Betreiben eines Flachflammenbrenners |
| CN101561140B (zh) * | 2009-05-25 | 2012-11-14 | 重庆赛迪工业炉有限公司 | 一种宽火焰烧嘴 |
| US20100307196A1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-09 | Richardson Andrew P | Burner injection system for glass melting |
| US20120009531A1 (en) * | 2010-07-12 | 2012-01-12 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Distributed combustion process and burner |
| US8632621B2 (en) * | 2010-07-12 | 2014-01-21 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method for melting a solid charge |
| SE535197C2 (sv) * | 2010-09-30 | 2012-05-15 | Linde Ag | Förfarande vid förbränning i en industriugn |
| JP2012083045A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-26 | Taiyo Nippon Sanso Corp | バーナの燃焼方法 |
| EP2469165A1 (en) | 2010-12-21 | 2012-06-27 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Oxidant dispatching device and use thereof |
| US8915731B2 (en) * | 2010-12-30 | 2014-12-23 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Flameless combustion burner |
| JP5485193B2 (ja) | 2011-01-26 | 2014-05-07 | 大陽日酸株式会社 | バーナの燃焼方法 |
| EP2500640A1 (en) | 2011-03-16 | 2012-09-19 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Low NOx combustion process and burner therefor |
| RU2488041C2 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Горелка |
| KR101309955B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2013-09-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 산소 버너 |
| WO2013097165A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | American Air Liquide, Inc. | Process for producing flat flame by oxy-solid fuel burner |
| US9851102B2 (en) | 2012-09-26 | 2017-12-26 | L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude | Method and system for heat recovery from products of combustion and charge heating installation including the same |
| US9939151B2 (en) * | 2013-03-15 | 2018-04-10 | Honeywell International Inc. | Oxygen-fuel burner with staged oxygen supply |
| US9828275B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-11-28 | American Air Liquide, Inc. | Method and heat exchange system utilizing variable partial bypass |
| EP2993397A1 (en) * | 2014-09-02 | 2016-03-09 | Linde Aktiengesellschaft | Low-NOx-burner |
| CN104235849B (zh) * | 2014-10-09 | 2017-02-01 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | 分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴及其控制方法 |
| CN104266190B (zh) * | 2014-10-09 | 2016-06-22 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | 富氧无焰燃气燃烧器及其控制方法 |
| CN106316076B (zh) * | 2016-10-31 | 2019-05-07 | 秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司 | 一种马蹄焰玻璃熔窑的分阶段纯氧助燃系统及其方法 |
| US10584051B2 (en) | 2017-02-22 | 2020-03-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Double-staged oxy-fuel burner |
| ES2896929T3 (es) * | 2019-03-26 | 2022-02-28 | Air Liquide | Procedimiento de combustión, y quemador para su implementación |
| WO2023196020A1 (en) * | 2022-04-04 | 2023-10-12 | Selas Heat Technology Company Llc | Methods for providing enhanced staged oxygen control oxygen combustion and devices thereof |
| DE102023103687A1 (de) * | 2023-02-15 | 2024-08-22 | Messer Austria Gmbh | Brenneranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Brenneranordnung |
| DE102023103723A1 (de) * | 2023-02-15 | 2024-08-22 | Messer Austria Gmbh | Brenneranordnung |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3957420A (en) * | 1974-12-16 | 1976-05-18 | Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha | Low NOx emission burners |
| JPS5296420A (en) * | 1976-02-10 | 1977-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Burner |
| EP0124146A1 (en) * | 1983-03-30 | 1984-11-07 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Method and apparatus for fuel combustion with low NOx, soot and particulates emission |
| FR2546155B1 (fr) | 1983-05-20 | 1986-06-27 | Air Liquide | Procede et installation d'elaboration de verre |
| DE3325065C2 (de) * | 1983-07-12 | 1986-10-09 | L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach | Verfahren zum Verbrennen von Brennstaub |
| FR2567118B1 (fr) | 1984-07-04 | 1986-11-14 | Air Liquide | Procede de chauffage d'un canal contenant du verre a l'aide de flammes oxy-combustibles |
| US4642047A (en) | 1984-08-17 | 1987-02-10 | American Combustion, Inc. | Method and apparatus for flame generation and utilization of the combustion products for heating, melting and refining |
| US4622007A (en) | 1984-08-17 | 1986-11-11 | American Combustion, Inc. | Variable heat generating method and apparatus |
| CN1007920B (zh) | 1985-07-15 | 1990-05-09 | 美国氧化公司 | 烃类流体燃料燃烧、控制方法及装置 |
| US4718643A (en) | 1986-05-16 | 1988-01-12 | American Combustion, Inc. | Method and apparatus for rapid high temperature ladle preheating |
| DE3933050C2 (de) | 1989-10-04 | 2000-06-15 | Pillard Feuerungen Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Brenners für Drehrohröfen und Brenner hierfür |
| FR2679626B1 (fr) * | 1991-07-23 | 1993-10-15 | Air Liquide | Procede et installation de combustion pulsee. |
| US5346524A (en) | 1992-09-14 | 1994-09-13 | Schuller International, Inc. | Oxygen/fuel firing of furnaces with massive, low velocity, turbulent flames |
| US5299929A (en) | 1993-02-26 | 1994-04-05 | The Boc Group, Inc. | Fuel burner apparatus and method employing divergent flow nozzle |
| US5302112A (en) | 1993-04-09 | 1994-04-12 | Xothermic, Inc. | Burner apparatus and method of operation thereof |
| US5431559A (en) * | 1993-07-15 | 1995-07-11 | Maxon Corporation | Oxygen-fuel burner with staged oxygen supply |
| DE69419685T2 (de) | 1993-10-01 | 2000-02-10 | L'air Liquide, S.A. Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Brenner und deren Anwendung in einem Glasofen |
| US5601425A (en) | 1994-06-13 | 1997-02-11 | Praxair Technology, Inc. | Staged combustion for reducing nitrogen oxides |
| US5714113A (en) * | 1994-08-29 | 1998-02-03 | American Combustion, Inc. | Apparatus for electric steelmaking |
| US5934893A (en) | 1996-01-05 | 1999-08-10 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Burner and utilization of such burner in glass furnace |
| FR2780489B1 (fr) | 1998-06-24 | 2000-09-08 | Pillard Chauffage | Perfectionnement aux bruleurs comportant au moins trois conduits d'alimentation en air, dont deux axial et en rotation, concentriques avec au moins une alimentation-en combustible, et un stabilisateur central |
| US6126438A (en) * | 1999-06-23 | 2000-10-03 | American Air Liquide | Preheated fuel and oxidant combustion burner |
| WO2002027236A2 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Methods and apparatus for combustion in high volatiles environments |
| US6659762B2 (en) * | 2001-09-17 | 2003-12-09 | L'air Liquide - Societe Anonyme A' Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Oxygen-fuel burner with adjustable flame characteristics |
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