CZ20031436A3 - Dmyšna a způsob vytváření koherentního proudu s jediným věncem pro vytváření hořícího ochranného obalu - Google Patents
Dmyšna a způsob vytváření koherentního proudu s jediným věncem pro vytváření hořícího ochranného obalu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20031436A3 CZ20031436A3 CZ20031436A CZ20031436A CZ20031436A3 CZ 20031436 A3 CZ20031436 A3 CZ 20031436A3 CZ 20031436 A CZ20031436 A CZ 20031436A CZ 20031436 A CZ20031436 A CZ 20031436A CZ 20031436 A3 CZ20031436 A3 CZ 20031436A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- lance
- coherent
- nozzle
- oxidant
- gas stream
- Prior art date
Links
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 24
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 24
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 48
- 238000011017 operating method Methods 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N halofenozide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)N(C(C)(C)C)NC(=O)C1=CC=C(Cl)C=C1 CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
- C21C5/5217—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4606—Lances or injectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
Obecně se předkládaný vynález týká technologie koherentního proudu.
Dosavadní stav techniky
V současnosti představuje v oblasti dmýchání plynů významný pokrok objev a vyvinutí technologie koherentního proudu, která je podrobně popsaná například v patentových dokumentech US 5 814 125, původce Anderson a kol., a US 6 171 544, původce Anderson a kol. Při praktické realizaci této technologie se jeden nebo více, vysokou rychlostí z jedné nebo více trysek dmyšny vypuzovaných proudů plynu udržuje koherentní v rozsahu relativně velké délky prostřednictvím použití plamenem hořícího ochranného obalu vytvářeného kolem a podél proudu (proudů) plynu vysoké rychlosti. Hořící ochranný obal se vytváří spalováním paliva a okysličovadla, které jsou jednotlivě vypuzované z dmyšny, konkrétně z příslušného ze dvou věnců, vnitřního věnce a vnějšího věnce, přívodních kanálů, a obklopuje proud/proudy plynu vystupující vysokou rychlostí z trysky (trysek). Typicky je palivo pro vytváření plamenem hořícího ochranného obalu vypuzované z vnitřního věnce přívodních kanálů,
86073 (86078a)
- 2 zatímco okysličovadlo pro tento hořící ochranný obal je vypuzované z vnějšího věnce přívodních kanálů. Na vnějším obvodu dmyšny je upravený prodlužovací nástavec, který zajišťuje vytvoření chráněné recirkulační zóny, do které jsou z trysky (trysek) a přívodních kanálů zaváděné proud (proudy) plynu vysoké rychlosti a tekutiny pro vytváření hořícího ochranného obalu. Tato prodlužovacím nástavcem chráněná recirkulační zóna umožňuje určité vířivé cirkulování vypuzovaných tekutin, které zajišťuje zlepšené vznícení a spalování uvedených tekutin a zvýšenou stabilitu hořícího ochranného obalu, a v důsledku toho zdokonalení koherence a tím i zvětšení délky proudu (proudů) plynu vysoké rychlosti. Koherentní proud/proudy je možné použít pro přivádění plynu do kapalné látky, například roztaveného kovu, z relativně velké vzdálenosti vzhledem k povrchu uvedené kapalné látky. Jedno velmi významné uplatnění této technologie koherentního proudu představuje přivádění kyslíku do procesu výroby oceli například v elektrických obloukových pecích nebo zásaditých kyslíkových konvertorech.
Recirkulační prodlužovací nástavec, ačkoli představuje zdokonalení doposud známých, systémů koherentního proudu, vnáší do systému provedení dmyšny určité problémy ohledně konstrukčního a provozní životnosti této dmyšny, způsobené nutností zajistit chlazení její špičky vodou. Tyto problémy jsou obzvláště znepokojivé v případě, kdy se systém koherentního proudu použije ve velmi silně nepříznivém prostředí, například takovém, které se vyskytuje v zásaditém kyslíkovém konvertoru.
Cílem předloženého vynálezu je proto poskytnout systém, který je schopný zajistit vytváření účinných koherentních proudů plynu bez nutnosti použití prodlužovacího nástavce
86078(86078a) ·« ····
» * X «+ « dmyšny nebo dalších prostředků pro vytváření recirkulační zóny pro cirkulování plynů vypuzovaných z dmyšny.
Podstata vynálezu
Shora zmiňované a další cíle, které se osobám obeznámeným se stavem techniky stanou zřejmými po seznámení se s následujícím popisem, jsou dosažené prostřednictvím předloženého vynálezu, jehož jedním aspektem je:
Způsob vytváření alespoň jednoho koherentního proudu plynu, zahrnující:
(A) vypuzování alespoň jednoho proudu plynu z alespoň jedné trysky uspořádané v dmyšně vykazující čelo, kteréžto čelo dmyšny je · opatřené věncem přívodních kanálů obklopujícím uvedenou alespoň jednu trysku;
(B) vypuzování paliva z první sady přívodních kanálů věnce a vypuzování okysličovadla ze druhé sady přívodních kanálů věnce; a (C) spalování paliva a okysličovadla vypuzovaných z první a ze druhé sady přívodních kanálů uvedeného věnce za vytváření plamenem hořícího ochranného obalu kolem uvedeného alespoň jednoho proudu plynu.
Dalším aspektem předloženého vynálezu je:
Dmyšna s koherentním proudem, zahrnující:
(A) dmyšnu vykazující čelo dmyšny a opatřenou alespoň
86078 (86078a) *IF
- v jednou tryskou s výstupním otvorem na uvedeném čele dmyšny;
(B) věnec přívodních kanálů uspořádaný na dmyšně kolem výstupního otvoru (otvorů) trysky; a (C) prostředky pro poskytování paliva pro první sadu přívodních kanálů věnce a prostředky pro poskytování okysličovadla pro druhou sadu přívodních kanálů věnce.
Výrazem čelo dmyšny, použitým ve zde uváděných souvislostech, se míní vnější povrchová plocha dmyšny přivrácená do prostoru vstřikování.
Výrazem koherentní proud, použitým ve zde uváděných souvislostech, se míní proud plynu, který se vytváří vypuzováním plynu z trysky a jehož profil rychlosti a hybnosti se na délce alespoň 20d, kde d je výstupní průměr trysky, v podstatě shoduje s profilem rychlosti a hybnosti vypuzovaného proudu na výstupu z trysky. Podle jiného charakterizování koherentního proudu je tímto proudem proud plynu, který vykazuje malou nebo žádnou změnu svého průměru na délce alespoň 20d.
Výrazem délka, uváděným v souvislosti s koherentním proudem plynu, se v tomto popisu míní vzdálenost mezi tryskou, ze které je plyn vypuzovaný, a zamýšleným bodem dopadu koherentního proudu plynu nebo bodem, ve kterém uvedený proud plynu přestává být koherentní.
Přehled obrázků na výkresech
Předložený vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím
86078 (86078a)
• ♦ · ·· ·· konkrétních příkladů provedení znázorněných v připojených výkresech, ve kterých představuje:
óbr. 1 přednostní provedení čela dmyšny, znázorněné v čelním pohledu;
obr. 2 přednostní provedení dmyšny vykazující takové čelo dmyšny, které je možné použít pro uskutečňování předloženého vynálezu, znázorněné v pohledu v příčném řezu; a obr. 3 provedení vynálezu z obr. 1 a 2, znázorněné při provozní činnosti.
Pro shodující se dílčí součásti jsou v uvedených obrázcích použité stejné vztahové značky.
Příklady provedení vynálezu ]
Dále bude předložený vynález podrobně popsaný a .
objasněný ve spojení s připojenými výkresy.
S odvoláním na obr. 1, 2 a 3 proud plynu,' který je zde naznačený prostřednictvím směrové šipky 1, prochází skrze alespoň jednu trysku 2, s výhodou konvergentní/divergentní trysku, a následně vystupuje z dmyšny 3 skrze výstupní otvor nebo otvory 4 trysky na čele 6 dmyšny do prostoru 7 vstřikování za vytváření koherentního proudu nebo proudů 5 plynu. Rychlost proudu (proudů) 5 plynu se typicky pohybuje v rozmezí od 700 do 3000 stop za sekundu (fps) (od 213,5 do 915 m/s) . S výhodou je rychlost proudu (proudů) 5 plynu při vypuzování na výstupu na čele dmyšny nadzvuková a zůstává
86078 (86078a)
Λ “-1 » 2*' ···· nadzvuková na délce alespoň 20d. Ačkoli je na obrázcích připojených výkresů znázorněné provedení využívající čtyři koherentní proudy plynu vypuzované z dmyšny skrze čtyři trysky, může se, pro účely provádění předloženého vynálezu, počet proudů plynu vypuzovaných z dmyšny skrze uvedené trysky pohybovat v rozmezí od 1 do 6. Prostorem vstřikování, do kterého se koherentní proudy . plynu vstřikují, je s výhodou vnitřní prostor pece pro výrobu kovů, například ocelářské pece pro výrobu oceli. V případě, kdy se použije větší počet trysek, je nejvýhodnější, jestliže' je každá tryska uspořádaná ve sklonu orientovaném směrem vně vůči ostatním tryskám a vzhledem ke středové ose dmyšny.
Pro účely provádění předloženého vynálezu může být jako plyn pro vytváření koherentního proudu nebo proudů použitý jakýkoliv účinný plyn. Jako příklad takových plynů je možné uvést kyslík, dusík, argon, oxid uhličitý, vodík, hélium, pára a plynné uhlovodíky. Pro uvedené účely je rovněž tak možné použít směsí obsahující dva nebo více plynů, například vzduch.
Na čele dmyšny je v oblasti kolem výstupního otvoru nebo otvorů 4 trysky umístěný věnec 20 přívodních kanálů. Uvedený věnec 20 je s výhodou kruhový a vykazuje průměr v rozmezí od 1,5 do 16 palců (od 38,1 do 406,4 mm). Obvykle bude tento věnec 20 zahrnovat 12 až 48 přívodních kanálů. Každý přívodní kanál je s výhodou kruhový a vykazuje průměr v rozmezí od 0,05 do 0,5 palce (od 1,27 do 12,7 mm). Nejvíce výhodné je, jestliže, 'jak může být seznatelné z obrázků na připojených výkresech, je věnec, respektive jsou výstupní konce jeho přívodních kanálů uspořádané ve vybrání nebo zahloubené drážce 21 na čele 6 dmyšny.· Uvedená drážka 21 vykazuje typicky hloubku v rozmezí od 0,05 palce do 2 palců
35078 (86078a) ···· (od 1,27 do 50,8 mm) a šířku v rozmezí od 0,05 do 0,5 palce (od 1,27 do 12,7 mm) .
Palivo je poskytované první sadou přívodních kanálů 22 věnce 20 a okysličovadlo je poskytované druhou sadou přívodních kanálů 23 věnce 20. S výhodou se, jak může být seznatelné z obr. 1, na věnci 20 přívodní kanály 22 první sady střídají s přívodními kanály 23 druhé sady tak, že každému přívodnímu kanálu 22 paliva jsou na jeho dvou stranách přiřazené dva přívodní kanály 23 okysličovadla, a každému přívodnímu kanálu 23 okysličovadla jsou na jeho dvou stranách přiřazené dva přívodní kanály 22 paliva. Palivo a okysličovadlo jsou z jim přiřazených přívodních kanálů dmyšny 3 vypuzované do prostoru 7 vstřikování. Rychlost vypuzování paliva a okysličovadla z věnce přívodních kanálů může být podzvuková, je však nicméně výhodné, jestliže je touto rychlostí rychlost zvuku. Uvedená rychlost vstřikování paliva a okysličovadla zvyšuje schopnost'potlačování vnikání cizích látek do přívodních kanálů a jejich ucpávání, což je obzvláště významné v případech, kdy se předložený vynález použije v silně nepříznivém prostředí, například takovém, které představuje ocelářská pec. Pokud je to žádoucí, může být rychlostí vstřikování paliva a okysličovadla nadzvuková rychlost, to je rychlost větší než Mach 1 a pohybovat se až do rychlosti Mach 2.
Palivo vypuzované z přívodních kanálů 22 je s výhodou plynné a může jím být libovolné palivo, například metan nebo zemní plyn. Okysličovadlem vypuzovaným z přívodních kanálů 23 může být vzduch, kyslíkem obohacený vzduch se zvýšenou koncentrací kyslíku ve vzduchu, a technický kyslík obchodní jakosti s koncentrací kyslíku alespoň 90 molů. S výhodou je okysličovadlem tekutina s koncentrací kyslíku
36078 (86078a)
alespoň 25 molů.
Palivo a okysličovadlo vystupující z dmyšny obklopují proud (proudy) 5 plynu a tvoří kolem nich plynový obal, který se vzněcuje a hoří za vytváření plamenem hořícího ochranného obalu nebo ochranného pláště 24, obklopujícího v prostoru vstřikování, například ve vnitřním prostoru tavící pece pro výrobu kovů, proud (proudy) 5 plynu. Funkcí plamenem hořícího ochranného obalu 24 obklopujícího proudy 5 plynu je zabránění nasávání plynů z okolního prostředí do uvedených proudů plynu, a tím jednak udržování odpovídající rychlosti proudů plynu a zabránění jejího podstatného poklesu, a jednak udržování odpovídajících průměrů proudů plynu a zabránění jejich podstatnému zvětšování, na vzdálenosti alespoň 20d od příslušného výstupního konce trysky. Jinak řečeno, funkcí plamenem hořícího ochranného obalu nebo ochranného pláště 24 je vytvořit a udržovat proudy 5 plynu jako koherentní proudy na délce alespoň 20d od příslušného výstupního konce trysky.
Významnou výhodou předloženého vynálezu je schopnost vytvářet na výstupu z dmyšny vysoce účinné koherentní proudy plynu bez nutnosti použití prodlužovacího nástavce. Až doposud se pro vytváření chráněné recirkulační zóny přilehlé k čelu dmyšny, za účelem zlepšení vzněcování a spalování plynů vytvářejících hořící ochranný plášť, vstřikovaných do této chráněné recirkulační zóny, a tím zdokonalení koherence proudů plynu, používal prodlužovací nástavec opatřený na vnějším obvodu dmyšny. Ačkoli opatření takových prodlužovacích nástavců dmyšny představuje při praktickém použití podstatné zdokonalení koherentního proudu plynu na jeho výstupu z dmyšny, vyskytuje se ve spojení s těmito nástavci řada problémů. Při uskutečňování předloženého
86078 (86078a) • · 0 0»·' • » » ·.
Φ » - » • · >··· 0 0 * vynálezu vystupují plyny vypuzované z dmyšny přímo do prostoru vstřikování aniž by procházeli skrze chráněnou recirkulační zónu vytvořenou prostřednictvím prodlužovacího nástavce, a přesto se dosahuje koherence proudu plynu dokonalejší než v případě použití prodlužovacího nástavce dmyšny.
Za účelem vyhodnocení účinnosti předloženého vynálezu bylo provedeno testování řady různých konstrukčních provedení systémů přivádění plynu pro vytváření plamenem hořícího ochranného pláště. Palivem použitým při testování byl zemní plyn a použitým okysličovadlem byl technický kyslík s koncentrací kyslíku alespoň 99 molů, který je zde dále označovaný jako sekundární kyslík. Při každém testování byla pro vytváření proudů plynu použita dmyšna se čtyřmi tryskami. Plynem použitým pro vytváření uvedených proudů byl kyslík s čistotou 99 molů, který je zde dále označovaný jako primární kyslík. Výsledky zjištěné při testování jsou zaznamenané dále a tyto jsou uváděné pouze pro ilustrační, účely a nikterak neomezují nárokovaný rozsah vynálezu.
Toto testování bylo, jak již bylo uvedeno, prováděno za účelem vyhodnocování účinností předloženého vynálezu a, dále, za účelem lepšího pochopení funkce vzájemné vzdálenosti přívodních kanálů, určených pro přivádění zemního plynu a okysličovadla. Testování bylo prováděno při konstantním počtu, celkem 16, přívodních kanálů (8 pro zemní plyn a 8 pro okysličovadlo), zatímco vzájemná vzdálenost přívodních kanálů se měnila prostřednictvím měnění průměru věnce, na kterém jsou tyto přívodní kanály umístěné. Průměr věnce hlavních trysek byl konstantní. Při testování byl také zjišťován vliv přítomnosti prstencové drážky na stabilizaci hoření. Koeficient odstupu (KO) je definovaný jako vzájemná
86078 (86078a) ί* »·*·
4 » * ·' • · · ·
A · · vzdálenost obvodů přívodních kanálů (odstup), dělená součtem poloměrů těchto přívodních kanálů, a jeho matematické vyjádření je následující:
KO = (odstup) / (Rqx + RZp) ·
Palivo a okysličovadlo bylo při každém testování poskytované prostřednictvím střídavě uspořádaných přívodních kanálů jediného věnce uspořádaného kolem trysek.
Konstrukční provedení injektoru:
Inj ektor #1 vyká zoval konstrukční provedení s celkem 16 přívodními kanály. Průměr věnce přívodních kanálů, byl 2,125 palce (53,96 mm) a koeficient odstupu KO 0,67 .
Inj ektor #2 vykazoval konstrukční provedení s celkem 16' přívodními kanály. Průměr věnce přívodních kanálů byl
3.25 palce (82,55 mm) a koeficient KO 1,65.
Injektor #3 vykazoval konstrukční provedení s celkem 16 přívodními kanály. Průměr věnce přívodních kanálů byl
4.25 palce (107,95 mm) a koeficient KO 2,34.
Podmínky testování:
primární kyslík: 40.000 krychlových stop za normální teploty a tlaku za hodinu (scfh) (1132,668 m3/hod) kyslíku (o přívodním tlaku 165 psig (1,137634 MPa)); velikost trysek: výstupní průměr 0,38 palce (9,652 mm), vstupní průměr 0,26 palce (6,604 mm), úhel sklonu trysky 12°;
86078 (86078a) r— i - •''-V.· ££ i ± sysu • ·* ·
·.
» »«♦· • · • ··· rychlost zemního plynu: 670 fps (204,35 m/s) (@ 5.000 scfh (141,584 m3/hod));
rychlost sekundárního kyslíku: 320 fps (97,6 m/s) (@ 4.000 scfh (113,267 m3/hod));
žádný recirkulační prodlužovací nástavec dmyšny; velikost drážky: šířka 0,281 palce (7,1374 mm), hloubka 0,25 palce (6,35 mm).
zemního plynu byly docíleny typicky délku
Injektor #1: Při konstantním průtoku v množství 5.000 scfh (141,584 m3/hod) dokonalé koherentní proudy, vykazující palců (508 mm), která značně převyšuje délku proudu při použití obvyklého konstrukčního provedení se dvěma věnci přívodních kanálů. Hoření bylo stabilní v širokém rozmezí podmínek. Tento injektor nebyl při testování opatřený prstencovou drážkou.
Injektor #2: Bez drážky; délka koherentních proudů v porovnání s injektorem #1 mírně poklesla. Po doplnění této drážky se délka koherentních proudů zvýšila a přesahovala výsledky docílené ve spojení s injektorem #1.
Injektor #3: Bez drážky; délka koherentních proudů byla podstatně kratší. Hoření se uskutečňuje v přerušovaném režimu, jehož příčinou je vytváření koherentních proudů kratší délky. Doplnění drážky zajistilo stabilizaci ochranného pláště, čehož výsledkem bylo úplné zotavení délky koherentních proudů.
S cílem eventuálně eliminovat ucpávání přívodních kanálů v zásaditém kyslíkovém konvertoru bylo prováděno testování, jeho účelem bylo zjistit, zda by bylo možné přívodní kanály provozovat při podmínkách průtoku, proudu
86078 (86078a) >φ φφφφ φφ φφφφ * · Φ » ΦΦΦΦ φφ φφφφ
rychlostí zvuku. Testování bylo podrobeno několik konstrukčních provedení systému s jediným věncem přívodních kanálů. Přívodní kanály zemního plynu a sekundárního kyslíku byly rozměrově dimenzovány pro jejich provozování při rychlosti Mach 1 a při průtokové rychlosti zemního plynu a sekundárního' kyslíku, v uvedeném pořadí, 5.000 scfh (141,584 m3/hod) a 4.000 scfh (113,267 m3/hod). Za účelem stabilizování plamenem hořícího ochranného pláště byly přídavně upraveny prstencové drážky různé hloubky.
Konstrukční provedení injektoru:
Injektor #4 vykazoval konstrukční provedení s jediným věncem s celkem 32 přívodními kanály. Průměry přívodních kanálů zemního plynu a sekundárního kyslíku byly 0,10 palce (2,54 mm) . Průměr' věnce byl 2,0 palce (50,8 mm) a koeficient KO 0,96 palce (24,384 mm).
Injektor #5 vykazoval konstrukční provedení s jediným věncem s celkem 26 přívodními kanály. Průměry přívodních' kanálů zemního plynu a sekundárního kyslíku byly 0,115 palce (2,921 mm). Průměr věnce byl 2,0 palce (50,8 mm) a.koeficient KO 1,28 palce (32,512 mm).
Injektor #6 vykazoval konstrukční provedení s jediným věncem s celkem 16 přívodními kanály. Průměry přívodních kanálů zemního plynu a sekundárního kyslíku byly 0,141 palce (3,5814 mm). Průměr věnce byl 2,0 palce (50,8 mm) a koeficient KO 1,79 palce (45,466 mm).
Inj ektor #7 vykazoval konstrukční provedení s jediným věncem s celkem 32 přívodními kanály. Průměry přívodních kanálů zemního plynu a sekundárního kyslíku
86078 (86078a) •4 4 4 44
4 4 4 44'· » · * » 4 444 »4 · • 4 4
4. 4 4 4
4444 byly 0,10 palce (2,54 mm). Průměr věnce byl 2,75 palce (69,85 mm) a koeficient KO 1,70 palce (43,18 mm).
Podmínky testování:
primární kyslík = 40.000 scfh (1132,668 mJ/hod) kyslíku (o přívodním tlaku 165 psig (1,137634 MPa)); velikost trysek: výstupní průměr 0,38 palce (9,652 mm), vstupní průměr 0,26 palce (6,604 mm), úhel sklonu trysky 12°;
rychlost zemního plynu: 1364 fps (416,02 m/s) (Mach 1) (@ 5.000 scfh (141,584 m3/hod) ) ;
rychlost sekundárního kyslíku: 982 fps (299,51 m/s) (Mach 1) (@ 4.000 scfh (113,267 m3/hod));
žádný prodlužovací nástavec dmyšny;
velikost drážky: různá (šířka x hloubka).
Injektor #4: Bez drážky; délka koherentních proudů byla nedostatečná, čehož výsledkem bylo od proudu odtržené hoření. Vyhovující koherentní proudy byly docíleny s drážkou o velikostech l,25Dxl,25D a l,25Dx2D.
[Formát velikosti drážky - šířka x hloubka; D = průměr přívodních kanálů] .
Injektor #5: Bez drážky; zapálení dmyšny bylo obtížné (nestabilní hoření). Vyhovující koherentní proudy byly docíleny s drážkami o velikostech lDxlD, lDxl,5D a 1Dx2D.
Injektor #6: Bez drážky; zapálení dmyšny bylo obtížné, délky koherentních proudů byly v podstatě nezakryté ochranný obalem. Nicméně, při použití drážky pro stabilizování hoření ochranného pláště byly docíleny dosti slabě koherentní proudy dokonce i v případě opatření poměrně hlubokých drážek
86078 (86078a) Γ9 9 » * • · «.
9· 9 «· ·9 9
ο velikosti 1Dx2D.
Injektor #7: Bez drážky; byly docíleny nedostatečně koherentní proudy. Vyhovující koherentní proudy byly docíleny s drážkou o velikosti l,25Dxl,25D.
Ačkoli byl předložený vynález podrobně popsán s odvoláním na určitá, konkrétní upřednostňovaná provedení, bude osobám obeznámeným se stavem techniky zřejmé, že je možné vytvořit i další, do podstaty a nárokovaného rozsahu připojených patentových nároků spadající jeho provedení.
Claims (10)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob vytváření alespoň jednoho koherentního proudu plynu, zahrnující (A) vypuzování alespoň jednoho proudu (05) plynu z alespoň jedné trysky (02) uspořádané v dmyšně (03) vykazující čelo- (06), kteréžto čelo dmyšny je opatřené věncem (20) přívodních kanálů (22, 23) obklopujícím uvedenou alespoň jednu trysku (02) ;(B) vypuzování paliva z první sady přívodních kanálů (22) věnce (20) a vypuzování okysličovadla ze druhé sady přívodních kanálů (23) věnce (20); a (C) spalování paliva a okysličovadla vypuzovaných z první a ze druhé sady přívodních kanálů uvedeného věnce za vytváření plamenem hořícího ochranného obalu (24) kolem uvedeného alespoň jednoho proudu plynu.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že z dmyšny (03) vystupuje množství proudů plynu.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že palivo a okysličovadlo jsou, v uvedeném pořadí, vypuzované z první sady přívodních kanálů (22) a ze druhé sady přívodních kanálů (23), kteréžto přívodní kanály (22, 23) jsou na věnci (20) navzájem prostřídané.
- 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden proud (05) plynu, palivo a okysličovadlo jsou z dmyšny (03) vypuzované přímo do prostoru (07) vstřikování aniž by procházeli skrze recirkulační zónu16 86078 (86078a) ··«· ‘0 0 000 0 0.0 0 • * · *i?0 0» 000 tf 0K0 0 * 0, 0 5 ·'0 0' 0 0’ 0 0 vytvořenou prostřednictvím prodlužovacího nástavce na dmyšně (03) .
- 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden proud plynu prochází na délce alespoň 20d, kde d je průměr trysky na výstupním konci, ze kterého je uvedený proud plynu vypuzovaný, zatímco se průměr uvedeného proudu plynu udržuje v podstatě konstantní.
- 6. Dmyšna s koherentním proudem, zahrnující (A) dmyšnu (03) vykazující čelo (06) dmyšny a opatřenou alespoň jednou tryskou (02) s výstupním otvorem (04) na uvedeném čele dmyšny;(B) věnec (20) přívodních kanálů (22, 23) uspořádaný na dmyšně kolem výstupního otvoru (otvorů) (04) trysky; a (C) prostředky pro poskytování paliva pro první sadu přívodních kanálů (22) věnce a prostředky pro poskytování okysličovadla pro druhou sadu přívodních -kanálů (23) věnce.
- 7. Dmyšna s koherentním proudem podle nároku 6, vyznačující se tím, že vykazuje množství trysek (02).
- 8. Dmyšna s koherentním proudem podle nároku 6, vyznačující se tím, ie věnec (20) přívodních kanálů (22, 23) je upravený v drážce (21) na čele dmyšny.
- 9. Dmyšna s koherentním proudem podle nároku 6, vyznačující se tím, že přívodní kanály (22) první sady jsou prostřídané s přívodními kanály (23) druhé sady.
- 10. Dmyšna s koherentním proudem podle nároku 6, vyznačující se tím, že není opatřená žádným prodlužovacím nástavcem pro vytváření recirkulační zóny16 86078 (86078a) přilehlé k čelu dmyšny.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/153,669 US6604937B1 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Coherent jet system with single ring flame envelope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20031436A3 true CZ20031436A3 (cs) | 2004-01-14 |
Family
ID=22548206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20031436A CZ20031436A3 (cs) | 2002-05-24 | 2003-05-22 | Dmyšna a způsob vytváření koherentního proudu s jediným věncem pro vytváření hořícího ochranného obalu |
Country Status (27)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6604937B1 (cs) |
| EP (1) | EP1365193B1 (cs) |
| JP (1) | JP2004003839A (cs) |
| KR (1) | KR20030091747A (cs) |
| CN (1) | CN1307385C (cs) |
| AR (1) | AR039844A1 (cs) |
| AT (2) | AT412651B (cs) |
| AU (1) | AU2003204347B2 (cs) |
| BG (1) | BG107838A (cs) |
| BR (1) | BR0302056B1 (cs) |
| CA (1) | CA2429548C (cs) |
| CZ (1) | CZ20031436A3 (cs) |
| DE (2) | DE60327018D1 (cs) |
| ES (1) | ES2323304T3 (cs) |
| FR (1) | FR2839904B1 (cs) |
| GB (1) | GB2389648B (cs) |
| IT (1) | ITRM20030251A1 (cs) |
| MX (1) | MXPA03004552A (cs) |
| NL (1) | NL1023519C2 (cs) |
| PL (1) | PL194359B1 (cs) |
| RO (1) | RO121923B1 (cs) |
| RU (1) | RU2319072C2 (cs) |
| SE (1) | SE526296C2 (cs) |
| SK (1) | SK6232003A3 (cs) |
| TR (1) | TR200300722A1 (cs) |
| TW (1) | TWI272355B (cs) |
| ZA (1) | ZA200303986B (cs) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6773484B2 (en) | 2002-06-26 | 2004-08-10 | Praxair Technology, Inc. | Extensionless coherent jet system with aligned flame envelope ports |
| US6875398B2 (en) * | 2003-01-15 | 2005-04-05 | Praxair Technology, Inc. | Coherent jet system with outwardly angled flame envelope ports |
| US6932854B2 (en) * | 2004-01-23 | 2005-08-23 | Praxair Technology, Inc. | Method for producing low carbon steel |
| US7438848B2 (en) * | 2004-06-30 | 2008-10-21 | The Boc Group, Inc. | Metallurgical lance |
| US7297180B2 (en) * | 2005-07-13 | 2007-11-20 | Praxair Technology, Inc. | Method for operating a vacuum vessel with a coherent jet |
| SE531788C2 (sv) * | 2006-06-22 | 2009-08-04 | Aga Ab | Förfarande vid förbränning med syrgas, jämte brännare |
| US7452401B2 (en) * | 2006-06-28 | 2008-11-18 | Praxair Technology, Inc. | Oxygen injection method |
| US7959708B2 (en) * | 2006-12-15 | 2011-06-14 | Praxair Technology, Inc. | Injection method for inert gas |
| US8408197B2 (en) * | 2008-10-13 | 2013-04-02 | Corning Incorporated | Submergible combustion burner |
| US8142711B2 (en) * | 2009-04-02 | 2012-03-27 | Nu-Core, Inc. | Forged copper burner enclosure |
| US8603203B2 (en) | 2010-04-12 | 2013-12-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Burner nozzle assembly and fuel reformer having the same |
| CN102214829B (zh) * | 2010-04-12 | 2014-06-11 | 三星Sdi株式会社 | 燃烧喷嘴组件及具有该燃烧喷嘴组件的燃料重整器 |
| EP2612073A1 (de) * | 2010-06-11 | 2013-07-10 | Gesellschaft Für Autogenmaschinen Und -Geräte MbH | Flämmkopf zum flämmen von brammen |
| CN102777900B (zh) * | 2012-07-27 | 2014-06-25 | 慈溪市神驹节能科技有限公司 | 群射流补燃式燃气器 |
| JP6431052B2 (ja) * | 2013-06-13 | 2018-11-28 | コーニング インコーポレイテッド | 液中燃焼溶融炉及びそのバーナー |
| CN104848217B (zh) * | 2015-04-29 | 2017-09-26 | 中国科学院力学研究所 | 一种高超声速高焓地面模拟设备的燃烧室头部 |
| WO2017023530A1 (en) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | Nuvera Fuel Cells, LLC | Burner assembly with low nox emissions |
| JP6399458B2 (ja) * | 2015-09-14 | 2018-10-03 | 大陽日酸株式会社 | 酸素バーナ及び酸素バーナの運転方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB957110A (en) * | 1961-11-22 | 1964-05-06 | British Oxygen Co Ltd | Process and jet for the treatment of metal |
| US4622007A (en) | 1984-08-17 | 1986-11-11 | American Combustion, Inc. | Variable heat generating method and apparatus |
| CN1027290C (zh) * | 1989-05-10 | 1995-01-04 | 上海第三钢铁厂 | 一种顶吹氧气转炉炼钢法及该方法使用的氧枪 |
| US5714113A (en) * | 1994-08-29 | 1998-02-03 | American Combustion, Inc. | Apparatus for electric steelmaking |
| US5772421A (en) * | 1995-05-26 | 1998-06-30 | Canadian Gas Research Institute | Low nox burner |
| US5814125A (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Praxair Technology, Inc. | Method for introducing gas into a liquid |
| US6096261A (en) | 1997-11-20 | 2000-08-01 | Praxair Technology, Inc. | Coherent jet injector lance |
| US6176894B1 (en) * | 1998-06-17 | 2001-01-23 | Praxair Technology, Inc. | Supersonic coherent gas jet for providing gas into a liquid |
| US6171544B1 (en) | 1999-04-02 | 2001-01-09 | Praxair Technology, Inc. | Multiple coherent jet lance |
| US6142764A (en) * | 1999-09-02 | 2000-11-07 | Praxair Technology, Inc. | Method for changing the length of a coherent jet |
| US6261338B1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-07-17 | Praxair Technology, Inc. | Gas and powder delivery system and method of use |
| US6139310A (en) | 1999-11-16 | 2000-10-31 | Praxair Technology, Inc. | System for producing a single coherent jet |
| US6241510B1 (en) * | 2000-02-02 | 2001-06-05 | Praxair Technology, Inc. | System for providing proximate turbulent and coherent gas jets |
| JP2001248802A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Nippon Steel Corp | 煤吹き装置 |
| US6254379B1 (en) * | 2000-09-27 | 2001-07-03 | Praxair Technology, Inc. | Reagent delivery system |
| US6450799B1 (en) * | 2001-12-04 | 2002-09-17 | Praxair Technology, Inc. | Coherent jet system using liquid fuel flame shroud |
-
2002
- 2002-05-24 US US10/153,669 patent/US6604937B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-05-14 AT AT0074103A patent/AT412651B/de not_active IP Right Cessation
- 2003-05-21 RO ROA200300438A patent/RO121923B1/ro unknown
- 2003-05-22 SK SK623-2003A patent/SK6232003A3/sk unknown
- 2003-05-22 SE SE0301498A patent/SE526296C2/sv unknown
- 2003-05-22 GB GB0311735A patent/GB2389648B/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 DE DE60327018T patent/DE60327018D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 IT IT000251A patent/ITRM20030251A1/it unknown
- 2003-05-22 PL PL360305A patent/PL194359B1/pl not_active IP Right Cessation
- 2003-05-22 CZ CZ20031436A patent/CZ20031436A3/cs unknown
- 2003-05-22 DE DE10323233A patent/DE10323233B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 BR BRPI0302056-8A patent/BR0302056B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2003-05-22 RU RU2003115308/06A patent/RU2319072C2/ru active
- 2003-05-22 TR TR2003/00722A patent/TR200300722A1/xx unknown
- 2003-05-22 AR ARP030101780A patent/AR039844A1/es active IP Right Grant
- 2003-05-22 JP JP2003144657A patent/JP2004003839A/ja active Pending
- 2003-05-22 BG BG107838A patent/BG107838A/xx unknown
- 2003-05-22 CN CNB031409474A patent/CN1307385C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 ES ES03011643T patent/ES2323304T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 TW TW092113888A patent/TWI272355B/zh not_active IP Right Cessation
- 2003-05-22 MX MXPA03004552A patent/MXPA03004552A/es active IP Right Grant
- 2003-05-22 AT AT03011643T patent/ATE428090T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-05-22 CA CA002429548A patent/CA2429548C/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 FR FR0306169A patent/FR2839904B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 EP EP03011643A patent/EP1365193B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 AU AU2003204347A patent/AU2003204347B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 ZA ZA200303986A patent/ZA200303986B/xx unknown
- 2003-05-22 KR KR10-2003-0032543A patent/KR20030091747A/ko active Search and Examination
- 2003-05-23 NL NL1023519A patent/NL1023519C2/nl not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ20031436A3 (cs) | Dmyšna a způsob vytváření koherentního proudu s jediným věncem pro vytváření hořícího ochranného obalu | |
| ES2199718T3 (es) | Lanza de multiples chorros coherentes. | |
| JP3806295B2 (ja) | 凝集噴流の長さを変更する方法 | |
| EP1122492B1 (en) | System and method for providing proximate turbulent and coherent gas jets | |
| AU2003219332B2 (en) | Lance for injecting particulate material into liquid metal | |
| US6875398B2 (en) | Coherent jet system with outwardly angled flame envelope ports | |
| US7591876B2 (en) | Injection of solids into liquids by means of a shrouded supersonic gas jet | |
| US6773484B2 (en) | Extensionless coherent jet system with aligned flame envelope ports | |
| US20030108834A1 (en) | Gas lance system for molten metal furnace | |
| US6334976B1 (en) | Fluid cooled coherent jet lance | |
| MXPA00003210A (es) | Lanza de chorro coherente multiple |