CN1007920B - 烃类流体燃料燃烧、控制方法及装置 - Google Patents

烃类流体燃料燃烧、控制方法及装置

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Abstract

本发明涉及诸如度钢、金属、陶瓷或玻璃等材料的高温加热、熔解、精炼和过热的方法和设备，本发明提供一种经济的烃类流体燃料燃烧方法，燃烧在液体冷却的燃烧室中的正在燃烧的火焰中进行，分别供给燃料流和至少两种氧化气体流，使第一氧化气体与燃料反应，第二氧化气体则导引至火焰心部周围进一步与燃料反应，同时控制燃烧、氧化气体和冷却液体的流量，以提供所需的热量输入、燃烧产物化学性质、温度、速度、发射率和燃烧部温度。还公开了实施本发明所用的燃烧器。

Description

本发明涉及诸如废钢、金属、陶瓷或玻璃等材料的高温加热、熔解、精炼和过热所用的方法。所公开的方法及装置可在熔解炉、工业加热热处理炉、窑炉、焚化炉及其他高温用途中用作主要能源和辅助能源。
目前，废料的预热和熔解有各种不同的方法，例如由焦炭、油或气体与空气或氧气燃烧产热，或由电弧产热。这些方法各有优劣。空气燃烧的优点是氧化剂成本低廉，但因空气仅含21%的氧而有下列缺点：火焰温度低，冷废料内的燃烧不稳定，当废料温度高时由于烟道气逸失将燃烧所释出的热量浪费大约50%，因而热量利用效率低。
使用基本纯净的氧燃烧有以下优点：火焰温度高，燃烧稳定性良好，热烟道气所造成的热量浪费显著减少。氧燃烧的缺点包括成本高，氧燃料燃烧器本体必须加以冷却。
利用电能则极为昂贵，但操作方法简便，产品质量高。
目前在燃烧过程中，采用四种引入氧的方法：
在火焰已离开燃料/空气燃烧器之后，将氧气流注入燃料/空气火焰内;
在氧-燃料燃烧器火焰及燃料/空气燃烧器火焰都已离开其燃烧器之后，将氧-燃料燃烧器火焰注入燃料/空气燃烧器火焰内;
在将燃烧空气供至富氧空气燃烧器之前，将氧注入燃烧空气内使燃烧空气富氧;
在燃烧装置外部将燃料、氧与空气流相混合，即在燃烧此混合物 的高温炉内将这三种气流破开。
前两种注氧方法适用于提高玻璃熔解炉或其他高温炉的液体与固体火焰温度，这两种炉中燃料/空气火焰范围足够大，且位于加热件上方，而且可由燃烧器本件外注入氧。高速氧-燃料火焰或氧气喷射进入温度较低的油或煤炭火焰的心部，会使该心部过度加热，因此使此火焰心部中所存在的碳微粒的辐射热通量增加而不会使燃烧器本体过热。富氧的燃烧空气可用于包括烃气，尤其是天然气在内的任何燃料。由于若干原因，富氧空气燃烧器的应用并不广泛。
燃料与空气一起燃烧的燃烧器在技术上是陈旧的，而将燃料与纯氧（氧-燃料）或富氧空气一起燃烧的燃烧器也是已知技术。此外，曾用富氧空气在燃烧器内作氧化剂。然而，现有技术燃烧器在高温加热时，并不是在整个温度范围内工作都令人满意，而且无法通过控制火焰化学性质、温度、速度与发光度达到经济的操作。设计供热空气或富氧空气使用的燃烧器通常在燃烧器内使用耐火砖，以不断点燃气体而使火焰稳定。然而，由于氧-燃料火焰的温度极高，无法使用耐火砖，而且此种燃烧器在内部以水或空气冷却。燃烧器除掉耐火砖后，在较低温时造成火焰不稳定，因而限制富氧空气燃烧器的调节比。
氧-燃料燃烧器和富氧燃烧器中经常发生的另一问题为，烟道气所中存有过量的氧气。热炉温度连同烟道气体的过度氧化能力加速了昂贵的炉体机件的老化。
同时，在使用天然气做燃料的场合，氧-燃料火焰或富氧空气-燃料火焰并无发射性。因而为能传热，火焰必须接触所加热的产品。这会产生产品变形和氧化的问题。
上述富氧空气燃烧器在技术上、环境上和经济上的难点是由于使 用富氧空气使燃料的燃烧加快，从而使传统设计的燃烧器内部不易控制而引起的。通常，此类装置具有衬以耐火材料的烟道，并基于富氧空气的低压而使用较为简单的混合方法，富氧空气的流量可利用传统的气体/空气比率调节器来调节。
通常，将每一BTU的热量传入所加热的产品，其总成本（操作费用与投资）随每一特定应用，为温度的函数。随着产品温度的增高，由能源将额外的BTU传入所加热的产品所需的耗费越来越高。通常，利用不同燃烧装置在同一炉温条件下燃烧等量的烃类燃料，可导致不同的总热通量从火焰导向所加热的工件。其原因是由于不同的火焰化学性质、温度、发光度与速度导致不同的对流与辐射热通量，以及工件材料与燃烧气体间可能发生的化学反应所造成的额外热量输入的影响。
于加热周期的低温阶段将热量传至产品的最廉价方法为，提高火焰速度以增加从能源至所加热产品的对流热通量。当产品温度超过大约1500-1700°F时，最有效的传热方法为提高火焰温度与火焰发光度，以增加从能源至产品的辐射热通量。提高火焰温度使对流热通量增加一次方，但增加辐射热通量四次方。因此，高温期间氧气的利用更为有效。火焰这种从对流加热至辐射加热的变化，在本发明中是通过使燃料-空气-氧气火焰的化学性质连续最佳化以控制其温度、速度、发光度和热量输入来实现的。本发明燃烧方法的最佳化是使燃料流的氧化反应更可控制，即，将该燃料流与两个不同的以氧气或空气为主的氧化气体相混合，连续控制操作氧化能力，并使这两个氧化气体流分别与在燃烧装置的高强度液体冷却燃烧室内燃烧的燃料流相接触并混合。
在着火周期中，这两个不同的氧化气体所含的空气与氧气的比例 作可控制的变化，这就提供了一种新的控制独立于加热速度的火焰特性的方法。这便有可能通过例如增加火焰速度，因而在加热周期的低温期间增加对流热传导，以及在加热周期的高温期间提高火焰发光度，使从火焰向所加热工件的传热效率达到最大。
此外，在熔解场合，若所加热产品的某些成分可经放热反应而氧化而不降低产品品质，则过量的氧化混合物或纯氧（冶金氧气）可朝所加热产品的高温区导引而在产品表面与内部发生强烈的放热反应。为增进冶金氧气穿入产品内部的能力，可以超音速或在高压下将氧气沿火焰结构的中心线导入而将集中的氧气流送至受火焰结构加热的工件表面的最热区域。
此外，可能需要有另一个氧气流向下导引至所加热产品最靠近燃烧器的表面，以减少氧气流的速度损失而使氧气流有最大的穿透能力进入加热的熔融产品。
进一步，如果又熔解又加热，若所加热产品的某些成分（如铝）对氧化很敏感，则可能需要形成一种缺少氧化剂而富含燃料的热火焰。这在本发明中是用下述方法实现的：将氧气流包于燃料流之内，以增加火焰温度而不使所加热产品与高度集中的氧化剂相接触。
本发明用于金属碎片加热、熔解与精炼时包括下列步骤：将一些氧气导入火焰心部内侧与流体燃料混合而形成稳定燃烧区，使碎片堆以流体燃料-空气火焰初步加热，在燃烧阶段，此流体燃料-空气火焰用做连续点火器，其总氧气/燃料比例接近化学量;增加氧气/空气比例以提高火焰温度，而总氧气/燃料比例则仍接近化学量;当热的碎片堆被预热至1600°F以上时，将过量的氧气喷射流经由流体燃料 -空气-氧气火焰而引导至热碎片堆，以便开始放热氧化反应加速碎片熔解;在精炼期间利用流体燃料-空气火焰（或流体燃料-空气-氧气火焰）加热熔融金属;以可维持音速以上的高速度将过量的冶金氧气喷射流经由流体-空气火焰（或流体燃料-空气-氧气火焰）而引导至熔融金属，使熔融金属氧化而将熔融金属精炼。
以下说明数种从新燃烧方法和火焰产生装置所得到的改进。
第一，氧气流与烃类燃料在利用空气流来防止接触燃烧室低温水冷却壁的体积内充分混合，防止了此体积被冷却，同时剩下的时间可供氧气与气体反应，从而在大部分空气参与燃烧阶段之前产生非常高温的稳定区。同时，部分烃类气体与氧气浓度非常高的第一氧化气体燃烧所释放的热量，提供了形成高发光度火焰心部的其余烃气的部分热分解所需的热量释放。
第二，气体与氧气的极高反应速率在燃烧室内产生非常强的放热，使燃烧气体在离开燃烧室之前产生高度的燃烧气体膨胀，因而产生非常高的火焰速度。
第三，在许多熔解操作中，高温火焰碰撞于燃烧装置喷嘴处的碎片废料，因而会遇到由于阻塞所引起的高的空气动态阻力。因为燃料、氧气与空气流以不同的压力导入火焰产生器燃烧室内，燃料流、氧气流与空气流都会分别受到废料碎片空气动态阻力或阻塞的不同程度的影响。氧气与气体管路的高压使氧气与气体流在整个加热与熔解周期中对此空气动态变化仅稍微敏感，但是，较大量的较低压的燃烧空气会受显著影响。在此情况下，尽管流量调节阀完全开启，空气流也无法将所需的氧气量送达燃烧通道以维持所需的加热速度。火焰产生器 的控制系统能由连续空气流量探测器辨别此问题而作适当反应，它通过增加氧气流量弥补空气的不足，并产生较高温的火焰，从而将阻塞燃烧器出口的材料完全熔解。在通入过量氧气期间，如果氧气流受到废料碎片空气动态阻力影响，也会发生同样的问题。
本发明的一个目的是，通过使燃料-空气-氧气火焰的化学性质、温度、速度、发光度与热量输入连续最佳化来增加热生成和热利用效率，以使加热、熔解与精炼操作的能耗和成本降至最低。
本发明的又一目的是，通过燃烧器火焰引入次音速或超音速的氧气喷射流，供热材料的氧化与精炼。
本发明的另一目的是，提供一种系统，使诸如铝等敏感产品的氧化降至最低，所用方法为，产生一个高温的还原火焰，使高浓度的氧化剂引入燃料流内部，而使氧气浓度较低的氧化剂引至燃料流外面，以减少氧与所加热产品的接触。
本发明的另一目的是，提供一种系统，该系统通过在加热周期内将过量的氧气流经由火焰送至高温产品，使所加热和熔解的产品如铜产生最大的氧化作用。
本发明的另一目的是，提供一种燃烧器，它在宽广的操作范围内能确保火焰的稳定性。
本发明的另一目的是，提供一种能减少烟道气体体积与污染物的加热方法和设备。
本发明的另一目的是，对材料的加热、熔解与精炼加以自动控制并达到最佳化。
以上目的及其他目的与优点可参照附图阅读下文。
图1为通过一火焰产生器中心的断面侧视图，说明本发明的第一 个具体实例。
图2为图1的火焰产生器沿Ⅱ-Ⅱ线截取的断面后视图。
图3为通过一火焰产生器中心的断面侧视图，说明本发明的第二个具体实例。
图4为图3的火焰产生器沿Ⅳ-Ⅳ线截取的断面后视图。
图5为通过一火焰产生器中心的断面侧视图，说明本发明的第三个具体实例。
图6为图5的火焰产生器沿Ⅵ-Ⅵ线截取的断面后视图。
图7为通过一火焰产生器中心的断面侧视图，说明本发明的第四个具体实例。
图8为图7的火焰产生器沿Ⅷ-Ⅷ线截取的断面后视图。
图9为本发明第一个和第三个具体实例的控制系统的示意图。
图10为本发明第二个具体实例的控制系统的示意图。
图11为本发明第四个具体实例的控制系统的示意图。
现参照附图说明各优选具体实例。所有附图中，相同的数字表示相同的部件。
图1和图2显示火焰产生器1的第一个具体实例，此具体实例包含一火焰产生器的燃烧部2。一水冷式外套3包围于此产生器燃烧部2并有彼此相邻的入水口4和出水口5，在入水口4和出水口5之间有一个分隔板6，使冷却水绕燃烧部2循环。一氧气导管7经燃烧部2而连至氧气通道8，用于将氧气引入燃烧部的锥形燃烧室9。一流体燃料导管10提供流体燃料至通过燃烧部2的多个燃料通道11，这些通道绕氧气通道8而对称地间隔开，并成一角度将燃料导引至燃烧室9内燃烧部中心线 上的一点。此外，一供气管12将空气通过燃烧部2送至多个空气通道13。空气通道13最好沿径向对称间隔排列在燃料通道11的外侧，而有开口14位于燃烧室9的锥形面上。除了供给氧化气体参与燃烧反应以外，经由开口14送入的气体在壁和燃烧产物之间形成气体薄膜用以保护燃烧室的壁，使壁免于接触高温燃烧产物，并保护火焰，免于因接触到经液体冷却的本体而发生冷却。此外，当冷空气和冷燃料送入燃烧室9时，燃烧部2可由于冷空气通过空气通道13以及冷燃料通过燃料通道11而进一步被冷却。冷却外套3设有槽孔15，供排除空气与蒸气泡。凸缘16为将火焰产生器固定在炉上的设施。
在某些情况下，将燃料作为中心气流经导管7引入，而将氧气或空气-氧气混合物由导管11导入，使火焰长度或发射率最大，这样可能会是有益的。
图3和图4显示火焰产生器20的第二个具体实例。与前述具体实例相似，本具体实例包括燃烧部21，一带有入水口23、出水口24、分隔板25和排气槽孔26的水冷式外套22。此外，燃料导管27、燃料通道28、空气导管29和空气通道30均与前述具体实例相似。第一个氧气导管31沿燃烧部21的中心线通过燃烧部21而连至通道32，而以敛散喷嘴33将超音速氧气喷射流引导至所加热的产品。第二个氧气导管34连到通道35，通道35则平行于燃烧部21的中心线而通过燃烧部21，并在通道32和通道28之间径向间隔排列，用于将次音速氧气喷射流送至燃烧室。
图5和图6显示本发明的第三个具体实例，除了燃烧室9不是锥形及空气通道13沿切线方向导入燃烧室9而在燃烧室内形成涡流循环以外，第三个具体实例相似于第一个具体实例。氧气通道也可具有敛散 喷嘴17用于将超音速氧气喷射流导引至所加热的产品。氧气通道8也可在喷嘴处有多个孔。这种做法增加了火焰产生器的灵活性，以改变火焰的性质并使过量的氧气喷射流通过燃烧室中央部分。
图7和图8显示本发明的第四个具体实例，此具体实例说明其中所含的进一步的变化，它包括一燃烧部41，一带有水通路46的水冷式外套42。此外，燃料导管47、燃料通道48、氧气导管49和氧气通道50相似于前述各实例。空气的导入是经由通过燃烧部41而将空气沿切线方向导引至燃烧通道9内表面的通道39来进行的。同时，第二个氧气导管43经由通道44通过燃烧部的顶部沿其长度方向供氧，直至通路向下弯而在燃烧部开口附近开口为止，使氧气流可与火焰产生器40的中心线向下成角度而引至燃烧室外。此开口可包含一敛散喷嘴45，以产生超音速氧气喷射流。
图9显示火焰产生器的第一个或第三个具体实例的控制系统。当火焰产生器1工作时，冷却水从给水管供至入水口4，然后在冷却水外套内绕燃烧部2由出口5排出。所需的冷却速率由热电偶63和压力计64控制。为使火焰产生器燃烧部2的整个表面积都被充分冷却，该燃烧部由具有极高导热性的铜或其他材料制成。
同时，燃料由燃料供给管58经阀59、流量计60和控制阀61而送至火焰产生器1，而后经由燃料导管10和多条燃料通道11进入燃烧室9。根据处理过程是处在加热、熔解还是过热阶段，氧化剂以不同方式送入燃烧室9。当所加热材料的温度较低时，空气/氧气比例将较高，而将空气喷射流从鼓风机55经流量计56、控制阀57、空气导管12和多个空气通道13送入燃烧室9。与此同时，氧气喷射流可用下述两种方式 之一或同时使用这两种方式从氧气管65送入燃烧室：第一种方式，经由阀66、流量计67、控制阀68、氧气导管7和氧气通道8;第二种方式，经由阀52、流量计53、控制阀54、空气导管12和多个空气通道13。
一自动控制装置62根据由诸如温度传感器等某些传感器、能量总和器和定时器所确定的加热周期的当时阶段，并进一步根据所加热材料的类型，控制氧气、空气和燃料的各种瞬时流量。该控制装置还可包括对燃料、空气和氧进行瞬时流量测量，以提供电气输入至该控制装置，该控制装置最好为微处理机，其程序可控制整个加热周期的最佳火焰特性。
图10为第二个具体实例的火焰产生器控制系统。除了氧气导管34加上了具有阀69、流量计70和控制阀71的供气管以外，基本与图9相同。
图11显示第四个具体实例的火焰产生器控制系统，此控制系统能够将可控量的空气经由管80、电动阀81和电磁阀82送至氧气导管49，从而送入第一氧化气体，使火焰产生器的工作更具灵活性。此具休实例还能够改变火焰结构和火焰发光度，因为它能将燃料流沿燃烧室中心线经管83和电磁阀84送至导管49代替第一氧化气体，第一氧化气体则由电磁阀85阻塞;与此同时，它还能将第一氧化气体经管86和电磁阀87至导管47而绕所述中心燃料流的周围送入燃烧室代替燃料，燃料则由电磁阀88阻塞。
在燃料与第一氧化气体流之间进行上述交换以前，需进行空气冲洗，即使空气经管80、电动阀81和电磁阀82流入氧气管49，并经管89、电磁阀90流入导管49。
在典型的处理过程中，利用第一个或第三个具体实例，随着所加 热材料的温度的上升，有越来越多的氧气被送入燃烧室9，从而降低空气/氧气比例，而增加燃烧温度。在此阶段，燃料/总氧气比例维持接近化学量。
当所加热材料的温度达到某一点而使氧化放热反应的热量利用在经济上较为适当时，过量氧气喷射流将经氧气导管7和氧气通道8，经填占燃烧室9的火焰的中心而导引至高温产品，供产生氧化反应的热量用于熔解。为增强过量氧气喷射流穿透加热产品的能力，氧喷射流可以超音速的速度通入氧气通道8的敛散喷嘴17。这还将减少氧气被燃烧产物和炉内气体的稀释。
过量氧气喷射流还可经由填占燃烧室9的火焰而导引至要进行精炼或其他处理的熔融材料。此过量氧气喷射流的速度可利用敛散喷嘴增至音速以上以改进喷射流穿透该熔融材料的能力。与此同时，可将燃料-空气、燃料-氧气、或燃料-空气-氧气火焰导引至该熔融材料，以加热该氧化区附近和内部的材料。
第二个具体实例的火焰产生器20的操作包括以上就第一个或第三个火焰产生器具体实例所述的所有步骤。此外，氧气可以经具有敛散喷嘴33的氧气导管31以超音速速度送至燃烧室36中心区域，同时经多个氧气通道35以次音速速度送氧。由通道35传送的多个氧气喷射流的定位将使中心氧气喷射流与分别经导管27、29、和34传送的燃料、空气和氧气的燃烧而在燃烧室36内形成的燃烧物相隔离。这一作法提高了该火焰产生器的灵活性，以改变火焰和导引至燃烧室中心部分的过量氧气喷射流的性质。
对于所有具体实例，在加热、熔解、精炼和过热周期内，通过改 变燃料、空气和氧气的供应，以及改变这些成分导入燃烧室的方式，连续控制热量输入、火焰速度、温度、发光度、火焰外廓形状和燃烧产物的化学性质，以便以最少的操作成本满足加热要求。因此，从燃烧器输入的热量与送至燃烧器的烃类燃料的量正相关。如上所述，本发明的方法或设备是以纯氧或空气，或纯氧与空气的混合物将氧气供给燃烧过程。例如，通过控制送入燃烧过程的燃料/总氧气比例，可根据需要维持氧气与燃料发生完全燃烧的化学量比例，以有效利用送入燃烧器的物质。此外，在任何给定的燃料/总氧气比例下，可通过使氧化气体有较高的氧气浓度来提高火焰的温度。改变送至燃烧器的空气和纯氧气而控制空气/总氧气比例，即可提高火焰温度。虽然供给纯氧显然较用空气更为昂贵，但是，在处理过程中的某一点，可能需要有较高的火焰温度以更有效地将热量传递至产品。
改进热传递的另一种方式是增加火焰的发射性。在火焰心部内由烃类燃料的原子碳转变为高发射性分子碳，可造成高发射性的火焰。在本发明中，这是通过使纯氧与燃料初期混合而在火焰心部进行燃料的热分解而实现的，火焰则利用较低氧浓度（诸如空气或空气/氧混合物）的第二个氧化剂流与充分冷却的燃烧室壁相隔离。因此，控制火焰中心的烃类燃料/氧气的比例，同时将所有其他参数维持于所需的值，则可控制火焰的发射率。此外，最好有一种能够将NOX发射消除或大大降低的燃烧器，此NOX发射是由空气在高温下（例如心部温度2700°F以上）燃烧造成的。这可通过减少火焰心部内的空气来实现。因此，对于任何要引入燃烧室的空气总含量来说，只要控制导入火焰内部的空气与导入火焰中心的空气的比例并使之最大，就可减少NOX。
本文所述的燃烧器可利用预热的空气或预热的空气-氧气混合物 作氧化气体。这样可从处理过程回收废热以提供预热空气或预热空气-氧气混合物使操作更具效率。
虽然已叙述了本发明的最佳具体实例，但应理解，也可设计其他设备，使用两个以上的不同的含有空气和氧气的氧化气体，以进一步提高火焰产生器的燃烧可控性。同时应理解，也可设计其他设备，在火焰产生器本体之外部或内部完成燃料与氧化剂的部分预先混合，或两个氧化气体的部分混合。
虽然已具体参照本发明的最佳具体实例详细叙述了本发明，但应理解，在前述的及权利要求书所限定的本发明的要旨和范围内，可进行某些变化和修改。

Claims (69)

1、一种经济的烃类流体燃料燃烧方法，燃烧是在液体冷却燃烧部内的燃烧室内形成的正在燃烧的烃类火焰中进行，所述燃烧部具有一个导向高温炉内部的出口喷嘴；该方法能减少加热过程中燃料和纯氧的消耗；其特征在于，该方法包括以下步骤：
将烃类流体燃料和两种不同的以氧为主的氧化气体分别送至燃烧室；
将具有给定氧浓度的所述第一氧化气体经燃烧室壁的至少一个开口导向所述燃烧室出口喷嘴；
将所述烃类燃料流经燃烧室壁的至少一个开口而在所述第一氧化气体周围朝向所述第一氧化气体导入所述燃烧室，使所述烃类燃料与所述第一氧化气体混合，产生一个穿过整个所述燃烧室的高发光度高温火焰心部，从而稳定燃烧室内的燃烧；
将具有与所述第一氧化气体不同氧浓度的所述第二氧化气体流经燃烧室壁的至少一个开口而在火焰心部的所述烃类燃料周围朝向所述烃类燃料导入所述燃烧室；
控制所述烃类燃料、所述两种氧化气体和冷却液体的流量，产生所需的热量输入、燃烧产物化学性质、温度、速度、发射率和燃烧部温度。
2、根据权利要求1的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述第一氧化气体沿燃烧室的中心轴以喷射流导入。
3、根据权利要求1的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述第二氧化气体还被导向与烃类燃料在所述燃烧室外混合，以产生最终的火焰结构。
4、根据权利要求1的烃类流体燃烧燃烧方法，其特征在于，导入所述的第二氧化气体，使它初步隔绝所述火焰心部，使火焰心部在与所述烃类燃料混合前不因与液体冷却的燃烧部接触而被冷却。
5、根据权利要求1的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：从燃烧室经向炉内开口的液体冷却喷嘴排放燃烧产物。
6、根据权利要求1的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述流量控制步骤包括下列步骤：
控制燃料与所述两种氧化气体中总氧气的比例，使所述燃料和所述氧化气体都得到有效利用;
控制空气与加入所述两种氧化气体中的总氧气的比例，以控制烃类火焰的温度。
7、根据权利要求6的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述流量控制步骤还包括如下步骤：控制烃类燃料与所述第一氧化气体中所含的氧气的比例，以控制烃类火焰的发射率。
8、根据权利要求7的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述流量控制步骤还包括如下步骤：使所述第二氧化气体中的空气与所述第一氧化气体中的空气的比例达到最大，减少烃火焰心部内的空气量，使NOX发射最小。
9、根据权利要求6、7或8的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：
监测当时的操作温度，以便在继续进行操作时确定所述控制步骤应采用的适当比例。
10、根据权利要求6、7或8的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：测量该过程的累计能量输入，以便在继续进行操作时确定该过程所处的阶段和所述控制步骤中应采用的比例。
11、根据权利要求6、7或8的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：对处理过程进行定时，以便确定该过程所处的阶段和所述控制步骤中应采用的比例。
12、根据权利要求9的方法，其特征在于，所述控制步骤由电子计算机装置来完成。
13、根据权利要求10的方法，其特征在于，所述控制步骤由电子计算机装置来完成。
14、根据权利要求11的方法，其特征在于，所述控制步骤由电子计算机装置来完成。
15、根据权利要求1、2、6或7的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述第一氧化气体为纯氧。
16、根据权利要求1、3、4或6的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述第二氧化气体为空气。
17、根据权利要求1、2或3的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，所述烃类燃料以多个围绕所述第一氧化气体的喷射流，经所述燃烧室的多个开口而导入所述燃烧室。
18、根据权利要求1、3或4的方法，其特征在于，所述第二氧化气体以多个导向所述火焰心部的喷射流导入燃烧室。
19、根据权利要求1或6的方法，其特征在于，所述第二氧化气体以至少一个切向喷射流导入燃烧室。
20、根据权利要求1、3或4的方法，其特征在于，所述第二氧化气体沿燃烧室的长度方向渐增而导向高温火焰心部。
21、根据权利要求1或2的烃类流体燃料燃烧方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：控制送入燃烧室的所述第一氧化气体，使进入燃烧室的喷射流的速度可在次音速至超音速的范围内。
22、根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：由所述燃烧室出口喷嘴相对于燃烧室中线向下导入第三氧化气体，使第三氧化气体能氧化所加热产品的另一个区域。
23、根据权利要求22的方法，其特征在于，所述第三氧化气体为以具有超音速速度的喷射流导入的氧气。
24、根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在将所述燃料和所述第二气体导入燃烧室之前，经燃烧部的多个通道导入所述烃类燃料和所述第二氧化气体，以进一步冷却燃烧部。
25、一种在炉内加热和熔解材料中烃类流体燃料燃烧的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
将火焰导向欲加热的材料，所述火焰由烃类燃料流与空气和氧气混合并燃烧而形成，燃料与总氧气的比例大致为化学量;
提高混合物中总氧气与总空气的比例，以便随着材料温度的升高而提高绝热火焰的温度，同时保持燃料与总氧气的比例大致为化学量，使材料达到一定的温度而启动该材料某些成分的放热氧化反应;然后引入过量的氧气，使总氧气与燃料的比例显著高于化学量，从而在被燃烧产物连续加热的炉中由该材料某些成分的氧化产生物额外的热量。
26、根据权利要求25的方法，其特征在于，所述火焰是在液体冷却的燃烧道内产生的。
27、根据权利要求26的方法，其特征在于，所述空气和氧气以具有不同氧浓度的两种氧化气体流而混合，所述气体流之一引入所述燃料流内，另一气体流引至所述燃料流周围。
28、根据权利要求25的方法，其特征在于，当所述燃烧道的开口被所要加热和熔解的材料部分阻塞时，该方法包括将高温火焰导向封堵开口的材料这样一个初始步骤，所述火焰是由烃类燃料流与氧气以大致化学量的比例混合并燃烧而形成的，从而在进行本方法的其它步骤之前，在所述燃烧道开口处的材料中造成一个高温腔，以便在本方法的后续步骤中改善低温火焰的稳定性。
29、根据权利要求25的方法，其特征在于，该方法还用于精炼材料，此时该方法还包括以下步骤：
在材料普遍熔解后，减少供至燃烧混合物的燃料和空气，以调整火焰结构;
将氧气喷射流以超音速速度经火焰导向该材料;
使所述超音速氧气喷射流穿透熔融材料被所述经过调整的火焰加热的区域，以使精炼过程的放热氧化反应继续进行。
30、根据权利要求29的方法，其特征在于，该方法还包括，围绕所述第一氧气喷射流以次音速速度导入第二氧气喷射流，使所述第一氧气喷射流与燃烧室内生成的燃烧产物分隔开。
31、根据权利要求29的方法，其特征在于，所述氧气喷射流相对于火焰方向向下导入。
32、根据权利要求25、28、29或30的方法，其特征在于，每一步骤都还包括，确定进行下一步骤的最经济点。
33、根据权利要求25或29的方法，其特征在于，引入过量氧气的步骤包括在没有空气参与燃烧过程的情况下使燃料燃烧。
34、根据权利要求25、27或29的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在燃烧空气引入燃烧过程之前预热燃烧空气。
35、根据权利要求25、26、27、29或30的方法，其特征在于，该方法还包括，根据所述方法在一个炉中提供多个这种火焰和氧气喷射流。
36、一种在炉内加热材料中控制烃类流体燃料燃烧的方法，其特征在于，将含碳流体燃料的高温燃烧产物经具有两种不同氧化气体流的燃烧装置引入炉内，所述两种氧化气体各自具有可在20-100%范围内变化的氧含量，并分别经该燃烧装置的燃烧室导向所加热的材料;该方法包括以下步骤：
连续测量一些具有代表性的技术参数，以确认加热过程当时所处的阶段，并用所述参数作程序控制装置的基本数据;
连续检测空气、燃料和氧气的瞬时流量，并将所述流量具有代表性的电信号传送至所述程序控制装置;
根据所确认的加热过程当时所处的阶段，利用所述程序控制装置连续确定燃料、空气和氧气的最佳瞬时流量，以便通过使火焰和所加热材料间的热交换达到最大而节约加热周期，即保持热量输入、火焰温度、速度和燃烧产物的发射率最为有利;
通过流量调节装置，连续控制燃料、空气和氧的供应，使所供给的瞬时流量与由所述程序控制装置确定的最佳瞬时流量相一致。
37、根据权利要求36的方法，其特征在于，所述具有代表性的技术参数包括操作温度。
38、根据权利要求36的方法，其特征在于，所述具有代表性的技术参数包括累计加热时间。
39、根据权利要求36的方法，其特征在于，所述具有代表性的技术参数包括累计能耗。
40、根据权利要求36的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：连续控制第一氧化气体流与第二氧化气体流中供至燃烧装置的氧和空气总流量的比例。
41、根据权利要求36的方法，其特征在于该方法还包括如下步骤：连续控制氧气流量，以平衡引入整个燃烧室的氧气的总量，以穿透所加热的材料。
42、根据权利要求36的方法，其特征在于该方法还包括如下步骤：连续控制燃料的流量，以平衡引入整个燃烧室的氧气的总量，从而排除所需量的空气流量不能穿透所加热材料的任何可能性。
43、根据权利要求36、37、38、39、40、41或42的方法，其特征在于该方法还包括如下步骤：连续控制引入该过程的过量氧气的量，以维持所加热或精炼的材料某些成分的放热氧化反应。
44、根据权利要求43的方法，其特征在于，所述过量氧气以超音速气流引入该过程。
45、一种能减少加热过程中燃料和纯氧消耗的烃类流体燃料燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括：
一个燃烧部，其中有一个带有一出口喷嘴的燃烧室;
用液体冷却所述燃烧室的装置;
将烃类流体燃料和两种具有不同氧浓度的以氧为主的氧化气体分别供至所述燃烧部的装置;
将所述第一氧化气体经燃烧室壁的至少一个开口导向所述燃烧室出口喷嘴的装置;
将所述烃类燃料导入所述燃烧室的装置，所述燃料以气流形式经燃烧室壁的至少一个开口围绕所述第一氧化气体而导入，使所述烃类燃料与所述第一氧化气体混合，产生穿过整个所述燃烧室的高发光度高温火焰心部，从而稳定所述液体冷却燃烧室内的燃烧;
将所述第二氧化气体经燃烧室壁的至少一个开口导入所述燃烧室的装置，所述第二氧化气体以气流形式导向火焰心部的所述烃类燃料周围并朝向该燃料。
46、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，它还包括所述燃烧部的液体冷却出口装置，以便从燃烧室中排放燃烧产物，从而调整最终火焰结构。
47、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述导引所述第一氧化气体的装置沿所述燃烧室的中心轴导引所述第一氧化气体的喷射流。
48、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述导引所述第二氧化气体的装置导引所述第二氧化气体，使所述火焰心部被所述气体隔绝，使所述火焰心部在与所述烃类燃料混合前，不因与液体冷却的燃烧部接触而被冷却。
49、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，它还包括控制最终火焰结构的氧化能力、温度、发光度和速度的装置，所述装置能控制由含氧和空气的第一氧化气体和第二氧化气体导入的总氧气量的分布和比例。
50、根据权利要求45或47的燃烧器，其特征在于，所述导引烃类燃料的装置包括以一定角度朝向所述第一氧化气体的多个喷管。
51、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述导引第二氧化气体的装置包括以一定角度朝向所述火焰心部的多个喷管。
52、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述导引第二氧化气体的装置至少包括一个切向喷管。
53、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述导引第二氧化气体的装置沿燃烧室的长度方向渐增而将所述气体导向高温火焰心部。
54、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述燃烧部由高导热性材料制成。
55、根据权利要求54的燃烧器，其特征在于，所述高导热性材料为铜。
56、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述燃烧部的燃烧室通常为锥形，较宽的一端在所述燃烧器的面上，所述第二氧化气体通道开口在燃烧室的锥形面上，以造成气膜冷却。
57、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述导引所述第一氧化气体的装置包括导引所述第一氧化气体的超音速喷射流的装置。
58、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，它还包括从所述燃烧室出口喷嘴相对于燃烧室中心线向下导入第三氧化气体的装置，使第三氧化气体能氧化所加热产品的另一个区域。
59、根据权利要求58的燃烧器，其特征在于，所述第三氧化气体是以具有超音速速度的喷射流导入的氧气。
60、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，它还包括控制所述烃类燃料和所述两种氧化气体的流量的装置，以提供所要求的热量输入、燃烧产物化学性质和燃烧部温度。
61、根据权利要求60的燃烧器，其特征在于，所述流量控制装置包括：
控制所述两种氧化气体中燃料与总氧气比例的装置，使所述燃料和所述氧化气体都得到有效利用;
控制所述两种氧化气体中空气与总氧气比例的装置，以便控制烃类火焰的温度。
62、根据权利要求61的燃烧器，其特征在于，所述流量控制装置还包括控制所述第一氧化气体中烃类燃料与氧气比例的装置，以控制烃类火焰的发射率。
63、根据权利要求62的燃烧器，其特征在于，所述流量控制装置还包括使所述第二氧化气体中的空气与所述第一氧化气体中的空气的比例达最大的装置，以便通过减少烃类火焰的心部内部的空气量使NOX发射最小。
64、根据权利要求60、61、62或63的燃烧器，其特征在于，它还包括检测当时的操作温度的装置，以确定该过程所处的阶段及所述流量控制装置应采用的比例。
65、根据权利要求64的燃烧器，其特征在于，所述流量控制装置还包括一个电子计算机装置，以便根据来自所述燃烧器的输入和预编程序的信息确定如何应用所述流量控制装置。
66、根据权利要求45的燃烧器，其特征在于，所述导引第一氧化气体的装置包括一个相对较窄的通道，它由所述燃烧部背面沿所述燃烧部的中心轴穿过所述燃烧部进入燃烧室，与所述供给第一氧化气体的装置成气体传送连接关系。
67、根据权利要求66的燃烧器，其特征在于，所述导引所述烃类燃料的装置包括多个相对较窄的通道，它们从所述燃烧部背面穿过所述燃烧部进入燃烧室，它们绕所述第一氧化气体通道间隔排列，并以一定角度朝向所述燃烧部的燃烧室的中心轴，它们与所述供给所述烃类燃料的装置成流体传送连接关系。
68、根据权利要求67的燃烧器，其特征在于，所述导引所述第二氧化气体的装置包括多个相对较窄的通道，它们从所述燃烧部的背面穿过所述燃烧部进入燃烧室，并从所述烃类燃料通道向外径向间隔排列，以一定角度朝向所述燃烧部的燃烧室的中心轴，它们与所述供给所述第二氧化气体的装置成气体传送连接关系。
69、根据权利要求65或68的燃烧器，其特征在于，在一个炉中采用多个所述燃烧器。
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