CN102770564A

CN102770564A - 加热高炉热风炉的方法

Info

Publication number: CN102770564A
Application number: CN2010800537613A
Authority: CN
Inventors: A·卡梅伦; T·埃克曼; M·卡特茨
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-11-07
Also published as: US20120322017A1; EP2513345A1; RU2012126542A; ES2567784T3; AU2010325221A1; EP2513345A4; AU2010325221B2; JP2013512339A; CN107090530A; JP5717754B2; PL2513345T3; RU2548552C2; EP2513345B1; WO2011065907A1; KR20120094949A; US9896735B2; KR101706053B1; BR112012012675A2

Abstract

通过在位于热风炉中的燃烧室（301；401；501；601）内的燃烧区域内使具有9MJ/Nm³或更低的低热值（LHV）的燃料燃烧并且使燃烧气体流动通过并由此加热热风炉中的耐火材料（502）从而加热高炉热风炉（500）的方法。本发明的特征在于，利用包含至少85％氧气的氧化剂使燃料燃烧，将燃烧气体再循环至燃烧区域内，并由此充分稀释其中的燃料和氧化剂的混合物从而使燃烧无火焰。

Description

加热高炉热风炉的方法

技术领域

本发明涉及加热用于高炉的高炉热风炉的方法。

背景技术

供应至高炉的燃烧空气通常使用热风炉进行预热，其包括使用燃烧器加热的耐火材料。在该材料足够热时，使燃烧空气通过热风炉以对其进行预热，然后将其注入高炉中。通常有多个热风炉并联且循环地运行，从而使至少一个热风炉运行以加热燃烧空气，同时加热至少一个热风炉的耐火材料。

离开高炉的炉顶气的温度通常约为110至120℃，并且包含各自约20至25％的CO和CO₂。通常还存在3至5％的H₂和一些H₂O，但是炉顶气的其他主要成分是N₂（通常为45至57％）。该气体构成低级燃料，其具有比较低的热值，并且通常用于为热风炉供应燃料。

通常使用空气-燃料燃烧器在热风炉中使炉顶气燃烧。为了确保高炉所需的高的鼓风温度，已知使炉顶气中高发热值气体富集，例如焦炉煤气或天然气。该额外的燃料的燃烧导致由该设备整体上排放更大量的二氧化碳，因此是非期望的。

还已知使在烟囱燃烧器中使用的燃烧空气中的氧气富集。用于减少或消除额外的高发热值燃料的需求所需的富集水平通常例如导致燃烧空气中的最终氧化剂氧气的含量约为28至30％。

这些方法在某些情况下可能使得峰值火焰温度足够高以致损坏热风炉的耐火材料，可能需要例如供应过量空气流率以抑制火焰温度。

此外还已知，使用热回收单元对送入热风炉燃烧器的燃料和空气进行预热。

所有上述方法增加了工艺的复杂性，并且要求昂贵的设备。

高炉本身是高效的逆流反应器，其已经发展了许多年。其接近热力学效率的极限，所以难以相对于目前最佳的运行实践减少能量消耗。此外，高炉及其辅助设备，例如热风炉，是钢铁联合企业中最大的能量消耗装置。此外，在炼铁中消耗的能量是决定集成炼钢工艺的碳消耗的主要因素，因此是决定二氧化碳排放量的主要因素。因此，期望提高高炉热风炉的热效率。

使用所谓的“碳捕获”技术可以从热风炉烟气分离出二氧化碳，以减少排放量。然而，该分离过程是比较昂贵的。因此，期望的是设计一种允许更廉价地捕获碳的高炉热风炉。

除了上述高峰值温度的问题以外，过低的火焰温度或热输入率导致长的加热周期，这是非期望的。换而言之，需要火焰温度是中等的。

发明内容

本发明解决了上述问题。

因此，本发明涉及通过在位于热风炉中的燃烧室内的燃烧区域内使具有9MJ/Nm³或更低的低热值（LHV）的燃料燃烧并且使燃烧气体流动通过并由此加热热风炉中的耐火材料从而加热高炉热风炉的方法，其特征在于，利用包含至少85％氧气的氧化剂使燃料燃烧，将燃烧气体再循环至燃烧区域内，并由此充分稀释其中的燃料和氧化剂的混合物从而使燃烧无火焰。

下面依照本发明的示例性的实施方案和附图详细地描述本发明。

附图说明

图1所示为传统炼铁厂中的高炉和三个热风炉的简化图；

图2所示为显示具有外部燃烧室的传统的现代热风炉的截面图；

图3所示为根据本发明具有额外的喷枪的热风炉的截面图；

图4所示为根据本发明具有氧燃烧燃烧器的热风炉的详细截面图；

图5所示为根据本发明具有燃烧气体循环装置的热风炉的截面图；

图6所示为根据本发明具有喷射器喷枪的热风炉的详细截面图。

具体实施方式

图1所示为炼铁厂中的高炉120和3个热风炉100的基本排列方式。高炉120运行产生高炉炉顶气，使用燃料供应控制装置110将其送至各个热风炉100以用作燃料从而加热所述的热风炉100。利用通过空气供应控制装置130供应的空气形式的氧化剂使炉顶气燃烧。

各个热风炉100包括陶瓷砖等的形式的耐火材料，首先对其进行加热，然后将其用于加热被送入高炉中的鼓风。

在以耐火材料加热模式（“以气体（on gas）”模式）运行时，在热风炉100中利用氧化剂使炉顶气燃烧，并将燃烧气体送至烟气处理装置150，其可能还包括传统的碳捕获步骤。

在以鼓风加热模式（“以鼓风（on blast）”模式）运行时，以相反的方向输送空气通过耐火材料，然后将其输送至高炉120。

热风炉100循环运行，从而在任何时刻有至少一个热风炉以鼓风模式运行，而其他的热风炉以气体模式运行。

图2所示为传统的现代热风炉100的截面图。该热风炉100包括外部燃烧室101、耐火材料102和顶盖103。在以气体模式运行时，关键的是顶盖103中的温度不会变得过高，因为于是存在损坏热风炉100的风险。应当理解，还存在具有内部燃烧室的热风炉，本发明同样可以应用于这些热风炉的运行。

在以气体模式运行时，将炉顶气和空气经由空气燃烧器108送入燃烧室101的燃烧区域内，在其中进行燃烧。该燃烧器108包括燃料入口105和空气入口104。然后，热的燃烧气体向上流动通过该室101，经过顶盖103，向下流动通过耐火材料102，从而对其进行加热。在通过端口106排出时，燃烧气体的温度通常约为200至350℃。

在耐火材料达到预定温度时，将运行模式切换为以鼓风模式运行。然后，将空气通过端口106引入，流动通过热的耐火材料102，经过顶盖103和燃烧室101，通过出口端口107排出。在此，鼓风的温度通常为1100至1200℃。

在本发明的范畴内，优选利用高炉炉顶气加热热风炉，如上所述。此外，优选使用来自高炉的炉顶气，由热风炉提供鼓风至高炉。这允许热风炉布置在高炉附近，是能量上有效的，并且使得来自该设备的总排放量低。

然而，应当理解，本发明同样可以有利地应用于利用其他低级燃料加热的热风炉。示例性地，表I和II分别给出高炉炉顶气和转炉废气的典型化学组成（百分比数值）和低热值（LHV）。

表1

	N₂	O₂	H₂	CO	CO₂	CH₄	C_mH_n	H₂O
									炉顶气	52.5	0.55	2.3	23.5	20	-	-	1.15
废气	17.2	0.1	2.5	64.5	15.6	-	-	0.1

表2

	LHV（MJ/Nm³）	LHV（MJ/kg）
			炉顶气	3.2	2.4
废气	6.3	8.4

根据本发明，利用LHV值不高于9MJ/Nm³的气态燃料加热热风炉。使用该低级燃料将从本发明可能的成本优势提取最大的优势。该燃料可以包含特定添加的其他更多的高级燃料，条件是混合物的LHV值等于或小于9MJ/Nm³。然而，为了使成本和排放量最小化，优选在燃烧之前不添加高级燃料。

根据本发明，通过不是利用空气或稍微富氧的空气，而是利用包含至少85重量％、优选至少95重量％氧气的氧化剂使该低级燃料燃烧，而将该低级燃料用于加热热风炉，其中该氧化剂更优选为氧含量基本上为100％的工业纯氧。

这提高了燃料效率，因为存在于空气中的氮气惰性部分（ballast）无需进行加热。此外，通过减少燃烧产物中的氮气惰性部分，可以在无需用高热值燃料补充低级燃料气体的情况下获得所需的火焰温度。减少的能量需求有利于提高发电量和/或减少对于引入气体的需求，由此改善了燃料管理。

通常使用具有该高氧含量的氧化剂导致峰值温度足够高以致损坏热风炉的顶盖和耐火材料。

然而，本发明的发明人发现，可以使用此类氧化剂，条件是将热风炉燃烧气体再循环至燃烧区域中，直至其中的燃料和氧化剂的混合物充分稀释从而使燃烧区域中的燃烧是通常称作“无火焰”的类型的程度。在此，“无火焰”燃烧是指无火焰氧化模式，是通过在燃烧区域内实施燃烧过程的主要部分之前用再循环的废烟大幅稀释氧化剂和燃料气体而实现的。以此方式，在无可见火焰即对于人眼不可见或几乎不可见的火焰的情况下进行燃烧。换而言之，稀释燃烧反应物，使得该燃烧是“体积型（volume type）”燃烧，无稳定火焰。

在此，“将燃烧气体再循环至燃烧区域中”是指，将位于燃烧区域外部的燃烧气体再循环返回至燃烧区域中。该燃料气体可能原本位于燃烧室本身内部，但是位于燃烧室被其中主要进行燃烧的区域所占据的部分（“燃烧区域”）外部。因此，在此情况下，燃烧气体实际上在燃烧室内进行再循环。替代性地，可以将该燃烧气体从燃烧室外部再循环返回至燃烧区域。

如下面进一步详细描述，可以通过可能地使用分级燃烧方案通过高速喷射氧化剂而在燃烧室内部产生强烈的湍流和/或将烟气从热风炉循环返回至燃烧区域内，从而实施反应物的稀释。

已发现，使用该利用具有非常高的氧含量的氧化剂的无火焰燃烧，可以获得足够低的峰值火焰温度，从而不会损坏热风炉。因此，可以产生足够高的火焰温度。

此外，与使用空气或稍微富氧的空气作为氧化剂的情况相比，在使用高氧含量的氧化剂以使诸如高炉炉顶气的低级燃料燃烧时，燃烧气体的CO₂含量变得明显更高。因为在经处理的气体包含更大比例的二氧化碳时，传统碳捕获技术每个单位捕获的CO₂倾向于明显更廉价，这使得在采用该碳捕获步骤以处理热风炉燃烧气体时明显地节省了成本。

图3所示为本发明的一个优选的实施方案。与图2中所示的传统热风炉200相似的热风炉300包括燃烧室301、耐火材料302、顶盖303、在热风炉以传统方式利用空气燃烧运行时用于燃烧空气的入口304、用于诸如炉顶气的低级燃料的另一个入口305、以及与端口206相似的端口306、307。代替利用空气使低级燃料燃烧，将一个或多个喷枪310、311、312插入燃烧室内，并用于将上述高氧含量的氧化剂供应至燃烧区域内。氧化剂可以通过局部制氧或者使用外部提供的氧化剂进行供应。

在此处所述的所有实施方案中，将单位时间的氧化剂总量与低级燃料的供应量平衡，从而在化学计量方面产生所期望的燃烧条件。

每个喷枪310、311、312优选将氧化剂以高速、优选至少200m/s、更优选至少以声速供应至燃烧区域。该高速喷射在燃烧室内产生强烈的湍流，又将燃烧气体输送至燃烧区域内，从而稀释火焰以获得无火焰燃烧。

根据一个优选的实施方案，喷枪310以其喷嘴接近燃料入口305的喷嘴附近的方式布置。根据另一个优选的实施方案，喷枪311布置在距燃料入口305的喷嘴一定距离的位置。取决于燃烧室301的几何形状，这些布置方式之一或者两者的组合可以最佳地将燃烧气体再循环至燃烧区域内。辅助喷枪312布置在相对于其他喷枪或喷枪310、311的进一步下游，可以用于提供分级燃烧过程，由此可以使全部火焰体积变得甚至更大。多于一个各种所述类型310、311、312的喷枪通常可以相互补充的方式布置。在将氧化剂喷射在接近燃料入口305附近的情况下，优选还将氧化剂喷射在进一步下游，以产生分级燃烧过程。

图4所示为另一个优选的实施方案的概览图，其中高炉热风炉400包括燃烧室401、耐火材料402和端口406。

经由供应管道411、供应装置412和入口413供应低级燃料。经由供应管道414、供应装置415和包括喷嘴416的喷枪供应氧化剂。布置该喷枪，使得其喷嘴416布置在燃料入口413附近。该喷枪优选以与燃料入口413同轴的方式延伸，如图6所示。通过该临近的布置方式，尤其是在同轴的情况下，以及在以上述的高速喷射氧化剂时，通过对于部分的高速氧化剂的喷射器作用，有效地将燃料输送至燃烧区域内。由此在燃烧室401内实现燃烧产物的强烈的再循环，尤其是将燃烧气体再循环至燃烧区域内延伸火焰前锋。在将该高速喷枪布置在燃料入口413附近时，优选同时使用第二氧化剂喷枪312，在燃烧室401内燃料入口413下游的另一个位置提供全部供应的氧气的一部分，产生低级燃料的分级燃烧，从而有利于获得无火焰燃烧。

根据一个非常优选的实施方案，用于预先加热现有的热风炉400的现有的传统的空气燃烧器在初始步骤中被包括上述燃料入口413和氧化剂喷枪的氧燃料燃烧器410代替。在此，“氧燃料”燃烧器是指利用燃料和氧化剂驱动的燃烧器，其中该氧化剂包含大比例的氧气，优选至少85％的氧气，更优选至少95％的氧气。

根据一个非常优选的替代性实施方案，上述现有的空气燃烧器在初始步骤中用一个或多个上述的高速氧化剂喷枪加以补充，并停止空气供应。

如上所述，该高速喷射在燃烧室301、401内产生强烈的湍流，产生无火焰燃烧及由此产生足够低的峰值火焰温度。

然而，与使用空气作为氧化剂的情况相比，在使用高氧含量的氧化剂时燃烧气体的质量流率更低。这产生向耐火材料的更小的对流热传输，及因此获得更长的加热循环时间。因此，在为了高氧含量的氧化剂运行改造现有的热风炉时，优选将烟气从热风炉循环返回至燃烧区域内，如下面依照图5和6所述。

因此，图5所示为根据另一个优选的实施方案的热风炉500的概览图，其包括燃烧室501、耐火材料502和顶盖503。在以气体模式运行时，燃烧气体通过端口506离开热风炉500。然而，将部分的燃烧气体经由循环装置511循环返回至燃烧室501中的燃烧区域。反馈装置511可以包括推进装置，例如风扇，以将循环的燃烧气体送至燃烧室501。

还布置循环装置511以将循环的燃烧气体与经由供应管道512供应的如上所述组成的高氧含量的氧化剂混合。可以使用传统扩散器进行混合。然后将循环的燃烧气体与氧化剂的混合物经由入口513供应至燃烧室501。经由供应管道514、供应装置515和入口516提供低级燃料，例如炉顶气。因此，在燃烧区域内，在存在已经通过热风炉500之后又被循环至燃烧区域内的燃烧气体的情况下，利用氧化剂使燃料燃烧。以此方式，使燃烧室501内的火焰稀释。

已发现，利用该烟气循环装置可以获得足够高的对流热传输率，从而能够保持其中实施本发明方法的现有热风炉的加热循环时间。这是通过循环足够量的燃烧气体以保持单位时间通过热风炉500的气体质量或热能流量的水平至少与在现有的热风炉在改造成根据本发明的运行方式之前在不进行循环的情况下使用低氧含量的氧化剂运行时所采用的单位时间的气体质量或热能流量的水平相同而实现的。

这涉及使循环的燃烧气体的量与单位时间供应低级燃料和氧化剂的量平衡。表3所示为该平衡的一个例子，其中描述了第一运行模式，其中在不进行循环的情况下利用空气使焦炉煤气富集的高炉炉顶气燃烧，并与相应的第二运行模式进行比较，其中使用工业纯氧作为氧化剂并根据本发明引入一定量的循环。由表3可以看出，火焰温度和通过热风炉500的耐火材料502的气体质量流量保持在与实施本发明方法时基本上相同的水平，同时减少了燃烧热。

表3

在表3的“传统”运行模式中，运行四个热风炉以在1125℃的温度下输送195000Nm³/h的鼓风。为了从环境温度加热该体积的空气，需要通过具有两个“以鼓风”运行的热风炉提供每小时308GJ的能量。因此，被定义为(鼓风中的能量)/(供应至热风炉的燃烧热)的整体热风炉效率为308/(2·208)，或约为74％。该低效率部分地与烟气显热相关。

布置循环装置511以循环足够的燃烧气体，从而通过降低燃烧室501内的氧气浓度使燃烧区域内的燃烧无火焰。

已发现，为了使燃烧区域内的燃烧无火焰，不将燃料成分燃烧气体计算在内，燃烧室501内的气氛的惰性部分的总的氧气体积百分比为不大于约12％、优选不大于10％，这有效地获得无火焰燃烧。因此，优选循环足够多量的燃烧气体，以在燃烧室501内实现连续的氧气浓度，其等于或低于该百分比。

因为将所有的氧化剂经由循环装置511并且可能地通过一个或多个氧化剂喷枪310、311、312供应至燃烧室501，所以单位时间供应氧气的量是已知的。因此，本领域技术人员能够计算出单位时间循环燃烧气体的量，以达到上述的足够低的氧气浓度。

在表3的例子中，11％的O₂浓度是所期望的，所以对于每个单位体积的O₂，需要1/0.11–1≈8.1个单位的惰性气体。对于供应的每个体积单位的炉顶气，供应约0.14个体积单位的由工业纯氧组成的氧化剂的形式的O₂，以获得所期望的约1.125的λ。这意味着，对于每个单位的氧气，供应约1/0.14≈7.1个单位的燃料。因为约75体积％的炉顶气由惰性气体组成，并且保持来自之前计算步骤的小数精度，所以仅通过提供炉顶气燃料就已经将在燃烧室501内的每个体积单位的O₂用约7.1×0.75≈5.4个单位的惰性气体稀释。换而言之，每个单位喷射进入燃烧室501内的O₂需要额外的8.1–5.4=2.7个单位的循环燃烧气体的形式的惰性气体。这意味着，应当再循环至少约38％的燃烧气体，以达到11％的最大O₂浓度。

在使用转炉废气作为燃料达到燃烧室内的11％的O₂浓度的对应的实施例中，废气需要每个体积单位废气0.33个体积单位的O₂，并且包含每个体积单位的惰性气体仅约1/3，获得所要求的每个单位体积的喷射的O₂至少7.1个体积单位的燃烧气体的混合物，或者至少约234％的烟气再循环。

根据一个优选的实施方案，所有的氧化剂在进入燃烧区域之前与循环的燃烧气体预先混合。然而，也可以通过燃烧室501内的一个或多个喷枪供应额外的氧化剂。在此情况下，单位时间供应的氧气的总量必须用作计算循环的燃烧气体的量的基准。

此外，由表3中给出的数值可以得出，通过燃烧供应的热量可以减少约7％，同时基本上保持气体质量流率和火焰温度。已发现，通过根据该实施例在钢铁联合企业中以无火焰方式使用氧燃料并且在捕获来自烟气的CO₂的情况下运行热风炉，可以将来自该设备的排放量减少约20％。

根据一个优选的实施方案，循环足够的燃烧气体，以基本上保持或提高单位时间通过耐火材料的气体质量流量。

根据一个优选的替代性实施方案，循环足够的燃烧气体，以基本上保持或提高通过耐火材料的热能通过量。这考虑了燃烧气体中各种不同惰性成分的不同热容。在此情况下，优选还循环足够的燃烧气体，从而基本上保持或降低火焰温度。

也如表3中所示，由热风炉500排出的烟气的CO₂含量43％与传统运行模式的23％相比明显更高。传统碳捕获技术每单位重量捕获的CO₂的成本随着CO₂浓度从低水平上升至约为50至60％的水平而显著降低。上升超过该界限的浓度则提供较小的增益。因此，在根据本发明使用高氧含量的氧化剂时，可以显著降低用于处理热风炉烟气的碳捕获步骤每单位重量捕获的CO₂的成本。

根据一个非常优选的实施方案，用于预先加热现有的热风炉500的现有的传统的空气燃烧器在初始步骤中被燃料入口516和循环的燃烧气体的入口513代替，然后利用上述高氧含量的氧化剂使燃料燃烧。为此，优选通过与循环的燃烧气体预先混合而提供氧化剂。替代性地，优选将该预先混合与一个或多个上述喷枪相结合。图6所示为本发明的另一个优选的实施方案的概览图，显示了高炉热风炉600，其包括燃烧室601、耐火材料602、端口606、循环的燃烧气体的管道610、循环装置611、燃料供应管道616、燃料供应装置617和燃料入口618。

将氧化剂经由氧化剂供应管道613和氧化剂供应装置614供应至以如下方式布置的氧化剂喷枪，该喷枪的喷嘴615以接近用于供应循环的燃烧气体的喷嘴612的方式布置，其由循环装置611供应。氧化剂喷枪优选以与循环的燃烧气体的入口612同轴的方式延伸。以与依照图4所述的同轴喷枪喷嘴416的功能相似的方式，该临近的布置方式，尤其是在同轴的情况下，通过对于部分的高速氧化剂的喷射器作用，在燃烧室601内产生更多的燃烧气体再循环，有效地将循环的燃烧气体输送至燃烧区域内。同时在循环装置611内不需要分离的推进装置，因为通过在喷嘴615处的喷射器作用对循环的燃烧气体进行推进。

图6中所示的实施方案有利地与额外的氧化剂喷枪相结合，在位于距喷嘴615一定距离的燃烧区域内的位置提供额外的氧化剂，从而在燃烧区域内产生分级燃烧。

此外，如上所述，优选将热风炉300、400、500、600连接至各个碳捕获步骤350、450、550、650，它们本身可以是惯用的，在将燃烧气体排放至环境中之前降低由热风炉排出的燃烧气体的二氧化碳含量。

在高炉热风炉的寿命接近其预期的使用寿命时，优选对该热风炉实施一个在此所述的实施方案或者多个实施方案的组合。

以此方式，可以延长热风炉的使用寿命，使其以更低的火焰温度，在鼓风方面以保持的生产率、更佳的燃料经济性和更低的排放量运行。

因此，根据本发明的方法允许高炉热风炉仅利用低级燃料例如高炉炉顶气运行，无需更高发热值燃料的富集，不存在温度诱发的热风炉损坏的风险，同时产生更加适合于碳捕获的烟气。此外，还可以延长热风炉的使用寿命。

若采用燃烧气体的充分循环，则还可以在根据如上所述改造以利用高氧含量的氧化剂运行的现有热风炉中获得相同的量和品质的鼓风，该热风炉具有依照图5或6所述的燃烧气体循环布置方式。

上面描述了优选的实施方案。然而，对于本领域技术人员而言清楚的是，在不偏离本发明的思想的情况下可以对所述实施方案进行许多修改。

例如依照图4至6所述产生燃烧气体的再循环的方法之一可以有利地用一个或多个依照图3所述的不同的氧化剂喷枪加以补充。

此外，在依照图6所述的方法中，以与依照图5所述的方法相似的方式，可以有利地将喷射器推进的再循环的燃烧气体与一定量的高氧含量的氧化剂预先混合。

因此，依照图6所述的经预先混合或未经预先混合的循环的燃烧气体的喷射器推进可以有利地与依照图4所述的低级燃料的喷射器推进相结合。

因此，不应当将本发明限制于所述的实施方案，而是可以在所附的权利要求的范围内改变。

Claims

1.加热高炉热风炉（300，400，500，600）的方法，其是通过以下方式实施的：在位于热风炉中的燃烧室（301；401；501；601）内的燃烧区域内使具有9MJ/Nm³或更低的低热值（LHV）的燃料燃烧，并且使燃烧气体流动通过并由此加热热风炉中的耐火材料（302，402，502，602），其特征在于，利用包含至少85％氧气的氧化剂使燃料燃烧，将燃烧气体再循环至燃烧区域内，并由此充分稀释其中的燃料和氧化剂的混合物从而使燃烧无火焰。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，将燃烧气体从燃烧室（301；401）本身内部但是位于燃烧室被燃烧区域所占据的部分外部的位置进行再循环，通过喷枪（310，311，312）将氧化剂以高速供应至燃烧区域，从而将燃烧气体输送至燃烧区域内以对火焰进行稀释。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，以至少200m/s的速度喷射氧化剂。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，至少以声速喷射氧化剂。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，以接近燃料供应入口（413）的方式布置喷枪的喷嘴（416），从而通过喷射器作用将该燃料输送至燃烧区域内。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，在燃烧室（301）内位于燃料入口（413）下游的位置额外地提供氧化剂，从而在燃烧区域内实现分级燃烧。

7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，现有的空气燃烧器在初始步骤中用一个或多个喷射所述氧化剂的高速氧化剂喷枪加以补充。

8.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，将流动通过耐火材料（502，602）的燃烧气体循环返回至燃烧区域内。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，循环的燃烧气体在进入燃烧区域之前与所述氧化剂预先混合。

10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，循环足够的燃烧气体，使得在不将非惰性燃料成分计算在内的情况下在燃烧室（501，601）内的气氛的惰性部分的总的氧气体积百分比等于或小于12％。

11.根据权利要求8至10之一的方法，其特征在于，热风炉（500）中的现有的空气燃烧器在初始步骤中被燃料入口（516）和循环的燃烧气体的入口（513）代替，然后利用所述氧化剂使燃料燃烧。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，循环足够的燃烧气体，以保持单位时间通过耐火材料（502，602）的气体质量流量的水平至少与在不进行循环的情况下运行现有的空气燃烧器时所采用的单位时间的气体质量流量相同。

13.根据权利要求11的方法，其特征在于，与在不进行循环的情况下运行现有的空气燃烧器时所分别采用的火焰温度和单位时间的热能通过量相比，循环足够的燃烧气体以保持火焰温度在相同或更低的水平，并保持向耐火材料（502，602）的热能传输量在相同或更高的水平。

14.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述燃料是高炉炉顶气。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于，所述高炉炉顶气是取自高炉，通过热风炉（300，400，500，600）利用热空气供应的。