CZ292927B6 - Zařízení a způsob pro řízený kontinuální ohřev materiálu - Google Patents

Zařízení a způsob pro řízený kontinuální ohřev materiálu Download PDF

Info

Publication number
CZ292927B6
CZ292927B6 CZ1998203A CZ20398A CZ292927B6 CZ 292927 B6 CZ292927 B6 CZ 292927B6 CZ 1998203 A CZ1998203 A CZ 1998203A CZ 20398 A CZ20398 A CZ 20398A CZ 292927 B6 CZ292927 B6 CZ 292927B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
combustion chamber
oxidant
combustion
fuel
crucible
Prior art date
Application number
CZ1998203A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20398A3 (cs
Inventor
William C. Andrews
James K. Nabors
Original Assignee
Xothermic, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xothermic, Inc. filed Critical Xothermic, Inc.
Publication of CZ20398A3 publication Critical patent/CZ20398A3/cs
Publication of CZ292927B6 publication Critical patent/CZ292927B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • C03B5/2353Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/12Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in shaft furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/26Outlets, e.g. drains, siphons; Overflows, e.g. for supplying the float tank, tweels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08Details specially adapted for crucible or pot furnaces
    • F27B14/14Arrangements of heating devices
    • F27B14/143Heating of the crucible by convection of combustion gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08Details specially adapted for crucible or pot furnaces
    • F27B14/20Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B2014/008Continuous casting
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

Zařízení (10) s vytápěným kelímkem (11) umožňuje řízení tepelného profilu uvnitř spalovací komory (12) obklopující kelímek (11), přiváděním substechiometrické a superstechiometrické směsi paliva a okysličovadla do spalovací komory (12) a změnou proudu okysličovadla pro substechiometrickou a změnou proudu paliva pro superstechiometrickou směs po proudu počátečního spalování, k řízení uvolňování tepla v určitých oblastech uvnitř spalovací komory (12). Zařízení obsahuje přívod (54) okysličovadla a přívod (25) paliva v primárním místě (32) vstřikování, za kterým následuje sekundární vstřikování zbylého okysličovadla v určených intervalech, aby se získal požadovaný tepelný profil. Zařízení (10) je opatřeno tepelným výměníkem (51) pro předehřívání okysličovadla a chladicím tepelným výměníkem (49) pro chlazení materiálu odváděného z kelímku (11).ŕ

Description

Předložený vynález se týká zařízení a způsobu pro řízený kontinuální ohřev materiálu v kelímku, majícího okolo sebe uspořádanou spalovací komoru pro vytváření řízeného tepelného profilu uvnitř spalovací komory a tím řízení teploty v kelímku.
Dosavadní stav techniky
Je známo, že čím je větší množství kyslíku v proudu okysličovadla, tím je větší teplota plamene f vznikajícího při spalování okysličovadla a paliva. Obvykle bude mít kyslík použitý pro stechiometrické spalování vyšší teplotu plamene než stechiometrické spalování stejného paliva používá- <
jícího jako okysličovadlo vzduch. Tato situace vede k místnímu přehřívání a poruchám. Použití spalování kyslík/palivo je obtížné u slitiny, která má bod tavení hluboko pod bodem tavení vysokoteplotní žáruvzdorné hmoty. I při spalování vzduch/palivo se musí pečlivě sledovat, aby nedošlo k tomuto místnímu přehřátí. Je dále známo, že při spalování paliva a vzduchu vzniká větší množství s tím spojených nečistot, než při spalování podobného množství paliva a kyslíku.
Je proto třeba, je-li to možné, nahradit tento proud vzduchu proudem kyslíku, aby se snížil vznik nečistot bez přehřívání během procesu. Je známo, že substechiometrické nebo superstechiometrické spalování nastává při podstatně nižších teplotách než spalování při stechiometrických poměrech. Proto se primární palivo a okysličovadlo vstřikuje v sub nebo super stechiometrickém poměru, kde za vstupním otvorem okysličovadla je vstupní otvor paliva. Přivádí-li se okysličovadlo jako první, tvoří okysličovací okrajovou vrstvu, kterou se vstřikuje palivo a která uvnitř spalovací komory palivo obaluje. Tato oblast spalování, v případě substechiometrického poměru palivo/okysličovadlo, bude vytvářet nízkou teplotu plamene, aby se chránil okolní materiál. Plyn vytvářený při tomto substechiometrickém (s přebytkem paliva) spalování je reformní plyn z vodíku, kysličníku uhelnatého a malých množství metanu, vody a kysličníku uhličitého. Teplota plynu bude dostatečná k tomu, aby snadno hořel s kterýmkoliv dalším po proudu přidaným okysličovadlem. Přidá-li se okysličovadlo jako první a vytvořením oxidační obalové vrstvy jako v případě 100% kyslíku, nevytvoří se štěpením paliva žádný uhlík, protože všechen reaguje k vytvoření reformního plynu. V případě superstechiometrického spalování, kdy je přebytek okysličovadla, výsledný plyn, tvořící se z primárních vstřikovacích vstupních otvorů, bude kyslík, voda, kysličník uhličitý s malým množstvím ostatních druhů. Tento plyn bude mít také dostatečnou teplotu, aby rychle reagoval s kterýmkoliv palivem vstřikovaným po proudu. Umožněním řízeného přivádění zbytkového okysličovadla, se substechiometrickým spalováním, nebo zbytkového paliva, se superstechiometrickým spalováním, se může teplo ze spalování uvolnit do okolí spalovací komory, a tím se zabrání místnímu přehřívání. Dále, řízení uvolňování tepla umožňuje podle potřeby pružně profilovat uvolňování tepla.
Dva US patenty 5 215 455 a 5 085 156 (Dykem), popisují způsob spalování paliv obsahující i dusík nebo síru a dusík, přičemž spalování paliva se provádí postupným přiváděním kyslíku ve formě vzduchu vstřikovaného do dvou nebo více spalovacích oblastí. První spalovací oblast vyžaduje stechiometrické podmínky bohaté na palivo, při kterých je dusík chemicky vázaný v palivu v podstatě přeměněn na molekulární dusík. Druhá a koncová spalovací oblast má nejméně dva stupně, ve kterých produkty spalovací oblasti jsou dále spalovány za podmínek stechiometrie bohaté na palivo a produkt z prvního spalování je spalován při stechiometrickém poměru kyslík/palivo. V patentu 4 927 349 (Schrimer a kol.) je popsán způsob spalování paliva obsahujícího dusík dvoustupňovým spalováním, mající bohatý-chudý spalovací proces, který obsahuje přivedení paliva a nejméně jednoho proudu primárního vzduchu do první spalovací oblasti, kde poměr palivo vzduch je vyšší než stechiometrický poměr, aby se vytvořil stabilizovaný plamen a udržení plamene v první spalovací oblasti po určitou dobu a ukončení primárního spalování,
-1 CZ 292927 B6 přičemž se nejméně jeden proud sekundárního vzduchu přivádí do druhé oblasti. Dva US patenty 5 013 236 a 5 158 445 (Khinkis) popisují spalovací proces s ultranízkou emisí nečistot a zařízení pro spalování pevných paliv v podlouhlé cyklonové primární spalovací komoře, mající první stupeň spalování a druhý stupeň spalovací komory, mající větší množství paliva s přebytkem 5 vzduchu. V patentu 4 453 913 (Gitman) je popsán rekuperativní hořák, opatřený střední trubkou hořáku, kde ve střední trubce hořáku je poměr palivovzduch bohatý a ve vnější trubce hořáku je poměr palivovzduch chudý. V patentu 4 801261 (Hagar) je popsáno zařízení a způsob pro rozdělení spalování vzduchu v několikanásobné zóně a spalovací vzduch se přivádí do zážehové zóny a ostatní přívody vzduchu jsou do vnější pomocné zóny, kde probíhá hlavní spalování.
Následující definice jsou uvedeny ve spojení současné technologie a vynálezu. Primární vstřikovací oblast je v místě, kde se přivádí palivo a část okysličovadla do spalovací komory. Spalovací komora je primární komora, kam se přivádí palivo a okysličovadlo, kde se směšuje a spaluje. Substechiometrické hoření nastává, když je přítomno více paliva než může úplně reagovat 15 s okysličovadlem, které je k dispozici. Superstechiometrické hoření nastává, když je přítomno více okysličovadla než může úplně regovat s palivem, které je k dispozici. Reformní plyn se vytvoří v procesu částečné oxidace uhlíkatého paliva s kyslíkem z vody, kysličníkem uhličitým, molekulárním kyslíkem nebo jiným na kyslík bohatým zdrojem při vzniku kysličníku uhelnatého a molekulárního vodíku. To nastává bez vzniku a usazování atomického uhlíku. Obohacování 20 kyslíkem je přidávání kyslíku do vzduchu za účelem zvýšení obsahu kyslíku a snížení obsahu dusíku. Výraz po proudu je definován jako výfuková cesta produktů spalování směrem k výstupu z výstupního otvoru a může být přímý nebo uspořádaný okolo obvodu komory. V případě jedno nebo vícezónové komory každá zóna začíná oblastí primárního vstřikování a končí stechiometrickým spalováním v této zóně. Nestechiometrické je sub nebo super stechiometrické spalování. 25 Okysličovadlo je definováno jako takové, které obsahuje kyslík v jakémkoliv poměru, který podporuje spalování.
Podstata vynálezu
Nevýhody dosud známých zařízení odstraňuje zařízení pro kontinuální ohřev podle předloženého vynálezu. Zařízení sestává ze spalovací komory, mající samostatné vstupní přívody spalovací reakční směsi, obsahující palivovou a okysličovací složku, do spalovací komory pro vyvolání nestechiometrického spalování. Spalovací komora je dále opatřena jednak množinou přívodů 35 složek, umístěných po proudu od vstupních přívodů spalovací reakční směsi a uspořádaných vzájemně v předem stanovených vzdálenostech, pro přívod složky spalovací reakční směsi do spalovací komory k vyvolání výsledného stechiometrického spalování. Spalovací komora je dále opatřena výstupním otvorem pro vyfukování tepla. Uvnitř spalovací komory je umístěn kelímek, opatřený vstupním a výstupním otvorem, pro průchod materiálu kelímkem, a tím pro jeho ohřev 40 podél délky kelímku, v souladu s teplotním profilem podél spalovací komory.
Zařízení podle vynálezu dovoluje použití spalování kyslík/palivo se řízeným tepelným profilem ve spalovací komoře, obklopující kelímek, které má nízké emise znečistění a které zabraňuje přehřívání ve spalovací komoře a v kelímku. V mnoha případech, u kterých se používá spalování 45 vzduch/palivo, vzduch je předehříván použitím odpadního kouřového plynu vyfukovaného ze spalovacího procesu. Vynález může využít předehřáté proudy okysličovadla nebo paliva i v případě, kdy jako proud okysličovadla se použije 100 % kyslík. Tím, že spalovací systém pracuje při nízké teplotě, není potřeba pro výrobu kelímku použít žádný materiál odolávající mimořádně vysoké teplotě jako je běžně potřeba, je-li proudem okysličovadla 100 % kyslík.
Úkolem předloženého vynálezu je vytvořit vytápěné zařízení s kelímkem, majícím spalovací zařízení, které má řízený tepelný profil přes celou délku plochy, uvolňující teplo bez vytváření místního přehřívání v kelímku.
Dalším úkolem předloženého vynálezu je vytvořit spalovací zařízení, jehož spalovací komora je opatřena uvnitř množinou čidel pro měření teploty v řadě míst uvnitř spalovací komory.
Jiné výhodné provedení zařízení se vyznačuje tím, že výstupní otvor spalovací komory je opatřen tepelným výměníkem pro ochlazování ohřátého materiálu.
Je výhodné, je-li u zařízení výstupní otvor spalovací komory opatřen tepelným výměníkem pro předehřívání alespoň okysličovadla.
S výhodou je spalovací komora v podstatě válcovitého tvaru a je opatřena v podstatě tangenciálními, kolmými nebo šikými přívody.
Je výhodné, je-li kelímek vyroben z vysoce teplotně odolné slitiny nebo žáruvzdorného mate- I riálu.
I
Další výhodná varianta zařízení se vyznačuje tím, že alespoň část z přívodů je spojena s přívodním potrubím okysličovadla přes řídicí ventily.
Jiné výhodné řešení má alespoň část z přívodů spojenou s přívodním potrubím paliva přes řídicí ventily.
Zařízení podle vynálezu je výrobně a provozně ekonomické.
Další výhodou zařízení podle vynálezu je, že používá předehřátý kyslík nebo palivo, zvyšující tepelnou účinnost při vytápění kelímku.
Spalovací komora obklopuje kelímek, přičemž obojí jsou ze slitiny nebo žáruvzdorného materiálu s primárním vstřikovacím místem pro palivo a okysličovadlo (poměr na základě sub nebo super stechiometrie), opatřená přívodním kanálem pro přivádění paliva dovnitř spalovací komory palivovým vstupním otvorem, přívodním kanálem okysličovadla do vstupního otvoru okysličovadla následovaným po proudu několika sekundárními vstřikovacími místy pro zbývající palivo nebo okysličovadlo (dané sub nebo super stechiometrií) k ukončení stechiometrického spalování. Vstřikovací otvor primárního okysličovadla spalovací komory je umístěn před vstřikovacím otvorem paliva tak, aby se vytvořila vrstva okysličovadla proti stěně před vstupním otvorem paliva a vstřikováním paliva. Podle použití, vstřikovací otvory pro primární palivo a okysličovadlo mohou být buď tangenciálně, kolmo nebo šikmo umístěné k výfukové dráze produktů spalování a/nebo kolmé nebo šikmé k hlavnímu směru výfukové dráhy produktů spalování. Vícenásobné vstřikovací otvory ležící za primárními vstřikovacími otvory přivádějí zbytek okysličovadla nebo paliva, které jsou, v závislosti na použití, tangenciální, sdružený úhel je tangenciální nebo kolmý ke stěnám. Spalovací komora má výfuk do předehřívací komory, kde se okysličovadlo a/nebo palivo předehřívá ve výměníku tepla před tím, než se vstřikuje do příslušného vstupního otvoru spalovací komory.
I
Vytápěný kelímek umožňuje nastavení tepelného profilu uvnitř spalovací komory obklopující kelímek, přiváděním substechiometrické nebo superstechiometrické směsi paliva a okysličovadla do spalovací komory a změnou proudu okysličovadla pro substechiometrickou směs nebo proudu paliva pro superstechiometrickou směs, po proudu od prvotního spalování a tím se ovládá uvolňování tepla v daných oblastech uvnitř spalovací komory. Nastavitelný systém řídící teplotu umožňuje stejnoměrné uvolňování tepelné energie nebo změnu uvolňování tepelné energie po celé délce kelímku. Kelímek má vstupní otvor a výstupní otvor obklopený spalovací komorou, která má přívod okysličovadla a paliva v primárním vstřikovacím místě, za kterým je sekundární vstřikování zbylého okysličovadla pro substechiometrické (nebo paliva pro superstechiometrické) spalování, v určitých intervalech, aby se dosáhl požadovaný tepelný profil a vytopení kelímku. Proud okysličovadla a/nebo paliva může být předehříván, aby se dosáhlo co nej lepší
-3 CZ 292927 B6 tepelné účinnosti. Spalovací systém dovoluje použití plynného, kapalného a tuhého paliva stejně tak jako proudů okysličovadla s měnící se koncentrací kyslíku. Kelímek má chladicí tepelný výměník umístěný vedle výstupu pro řízení teploty materiálů odváděných z kelímku.
Způsob kontinuálního ohřevu materiálu s řízenu teplotou se vyznačuje tím, že do spalovací komory se nejdříve vstřikuje palivo a okysličovadlo v předem stanoveném poměru pro dosažení nestechiometrické spalovací reakce, palivo a okysličovadlo se zapálí a poté se do spalovací komory vstřikuje palivo nebo okysličovadlo v předem stanoveném množství, pro dosažení v podstatě stechiometrického spalování atak řízení teploty ve spalovací komoře podél její délky 10 a tím nastavení teplotního profilu v širokém rozsahu, načež se materiál při průchodu kelímkem ohřívá podél jeho délky na teplotní profil spalovací komory.
Je výhodné když prvotním vstřikováním paliva a okysličovadla se vyvolá podstechiometrická spalovací reakce, načež se druhotným vstřikováním okysličovadla vyvolá v podstatě stechiomet15 rické spalování.
Jiné výhodné provádění způsobu se vyznačuje tím, že prvotním vstřikováním paliva a okysličovadla se vyvolá nadstechiometrická spalovací reakce, zatímco v podstatě stechiometrická spalovací reakce se vyvolá druhotným vstřikováním okysličovadla.
Podle jiného výhodného řešení se alespoň okysličovadlo předehřívá teplem odváděným ze spalovací komory.
Je výhodné je-li teplotní profil automaticky řízen v závislosti na měření teploty čidly, umístěný25 mi ve spalovací komoře.
Popis obrázků na výkrese
Příkladná provedení kelímku podle vynálezu jsou znázorněna na připojených výkresech, kde na obr. 1 je řez vytápěným kelímkem, obklopeným spalovací komorou podle předloženého vynálezu, obr. 2 je řez 2-2 z obr. 1, znázorňující tangenciální vstup, obr. 3 je částečný řez druhým provedením podle předloženého vynálezu se středními vstupy, ležícími mezi tangenciálním a kolmým vstupem. Obr. 4 je částečný řez jiným provedením předloženého vynálezu opatřeným 35 kolmými vstupy. Na obr. 5 je částečný řez jiným provedením předloženého vynálezu opatřeným šikmými vstupy.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 a 2 je znázorněno vytápěné zařízení 10, opatřené kelímkem 11, obklopeným spalovací komorou 12, tvořenou stěnami 13 spalovací komory 12. Kelímek 11 má stěny 14, tvořící podlouhlou komoru 15 a je opatřen vstupním otvorem 16 a výstupním otvorem Γ7. Materiály, jako jsou nekovy, včetně skla, železné a neželezné materiály jako je hliník, a ostatní čerstvé nebo 45 recyklované materiály se přivádí do kelímku 11 vstupním otvorem 16, kde se roztaví v komoře a odvedou se ven otvorem 17. Kelímek 11 se vytápí spalovací komorou 12. která ho obklopuje a která ho vytápí řízeným způsobem po celé délce, a to řízeným tepelným profilem, vytvářejícím stejnoměrný tepelný profil podél celé délky kelímku U. Znázorněná spalovací komora je opatřena dvěma zónami, první spalovací zónou 18 a druhou zónou 20. ale je zřejmé, že 50 může být použit jakýkoliv počet zón, včetně použití jedné zóny, a to podle účelu použití kelímku.
Ve spalovací komoře 12 se okysličovadlo přivádí do primárního vstřikovacího otvoru 21 okysličovadla první spalovací zónou 18, vytvořenou ve stěnách 13, trubkou 22 a ovládacím ventilem
23. z přívodního potrubí 54 okysličovadla. Palivo, jako např. zemní plyn, vstupuje do spalovací komory 12 první spalovací zónou 18 palivovým vstupním otvorem 24 z palivového potrubí 25,
-4CZ 292927 B6 opatřeného ovládacím ventilem 26 paliva. Pro reakci s palivem se pro spalovací komoru 12 přidává do primární vstřikovací oblasti první spalovací zóny 18 pouze část okysličovadla, ve stechiometrickém poměru, dostatečném pro vyvíjení reformního plynu složeného z kysličníku uhelnatého a vodíku. Poměry primární směsi vstřikované z primárních vstřikovacích vstupních otvorů 21 a 24, v místě vstřikování primárního paliva/primámího okysličovadla, se mohou měnit od 0,05 do 2,0 při substechiometrickém poměru okysličovadla a paliva nebo se může pracovat s poměrem kyslík ku palivu od 2,0 do 10,0 při superstechiometrickém poměru kyslíku a paliva. Každý ze dvou sekundárních přívodů 27 a 28 kyslíku pro první spalovací zónu 18 má první ovládací ventil 30 pro sekundární přívod 27 a druhý ovládací ventil 31 pro sekundární přívod 28. kterými se ovládá přívod kyslíku z hlavního přívodního potrubí 54 kyslíku. Sekundární vstřikovací místa mohou sloužit pro obohacování kyslíkem, palivem, vzduchem nebo směsí vzduchu a kyslíku. Palivo vstupuje palivovým vstřikovacím otvorem 21 do primární vstřikovací oblasti 32 pro zónu 18. Všechno palivo se vstřikuje do primární vstřikovací oblasti 32 pro první spalovací <
zónu 18, jakmile se směs zažehne zažehovačem 29. Jak palivo tak okysličovadlo se mohou přivádět v tangenciálním úhlu, jak je znázorněno na obr. 2, po obvodu, a točí se okolo středu komory * po stěnách 13 komory 12 a stěnách 14 kelímku 11. Palivo a okysličovadlo se může přivádět do spalovací komory 12 kolmo, jak je znázorněno na obr. 4, nebo v mezilehlém úhlu, jak je znázorněno na obr. 3, nebo v úhlu, jak je znázorněno na obr. 5. Pro dosažení stechiometrického hoření se zbytek okysličovadla pro první spalovací zónu 18 přivádí do sekundárních přívodů 27 a 28 a ovládá se prvním ovládacím ventilem 30 a druhým ovládacím ventilem 3L Reformní plyn vznikající v primární vstřikovací oblasti 32 první spalovací zóny 18 spalovací komory 12 se vede dolů po stěnách komory 12 do sekundární vstřikovací oblasti 33 první spalovací zóny 18, kde pokračuje v reakci s okysličovadlem, vstřikovaným do sekundární vstřikovací oblasti 33.
V provedení podle obr. 1 a 2 jsou vytvořeny dvě zóny spalovací komory 12 a toto provedení je opatřeno zónou 20. mající primární vstřikovací oblast 34 a sekundární vstřikovací oblast 35.
V zóně 20 spalovací komory 12 vstupuje okysličovadlo do primárního vstřikovacího otvoru 36 okysličovadla vytvořeného ve stěnách 13 komory 12 trubkou 37 a ovládacím ventilem 38 z přívodního potrubí 54 okysličovadla. Palivo vstupuje do spalovací komory 12 zóny 20 přívodem 40 paliva z palivového potrubí 41 opatřeného ovládacím ventilem 42 paliva. Pouze část okysličovadla pro spalovací komoru 12 se přidává do primární vstřikovací oblasti 34 zóny 20, aby reagovalo s palivem, v substechiometrickém poměru, dostatečném ke vzniku reformního plynu složeného z kysličníku uhelnatého a vodíku, stejným způsobem jako v první spalovací zóně 18. Každý z řady sekundárních vstřikovacích otvorů 43 a 44 kyslíku pro zónu 20 je opatřen ovládacím ventilem 45 vstupního otvoru 43 a 46 pro vstupní otvor 44, ovládajícím přívod kyslíku z hlavního přívodního potrubí 54 kyslíku. Palivo vstupuje přívodem 40 paliva do primární vstřikovací oblasti 34 pro zónu 20. Všechno palivo se vstřikuje do primární vstřikovací oblasti 34 pro spalovací zónu 20. Jak palivo tak okysličovadlo mohou vstoupit po obvodu tangenciálně a otáčet se okolo středu komory 12 a proti stěnám 13 komory 12 a stěnám 14 kelímku 11. Aby se získalo stechiometrické hoření, přivádí se zbytek okysličovadla pro zónu 20 do přívodů 43 a 44 a ovládá se ovládacími ventily 45 a 46. Reformní plyn, vznikající v primární vstřikovací oblasti 34 zóny 20 spalovací komory 12, se vede dolů po stěnách komory 12 do sekundární vstřikovací oblasti 35 zóny 20. kde pokračuje jeho reakce s okysličovadlem vstřikovaným do sekundární vstřikovací i oblasti 35.
Spalovací komora 12 má odvod 47. procházející předehřívací komorou 48 okysličovadla, která má přívod z přívodního potrubí 50 okysličovadla, vedený spirálou výměníku tepla 51 a do přívodního potrubí 54 okysličovadla. Okysličovadlo je tak předehřáto výfukovým teplem ze spalovacího procesu, probíhajícího ve spalovací komoře 12, přičemž ochlazený výfuk opouští výstupní otvor 52. Vstřikovací tekutiny včetně paliva a okysličovadla mohou být pro větší účinnost předehřívány. Předehřívání závisí na teplotě procesu, zvoleném materiálu a použitém palivu.
-5CZ 292927 B6
Stěny 13 spalovací komory 12 jsou opatřeny řadou čidel 53 teploty, umístěných ve stěnách 13. pro měření teploty podél spalovací komory 12 tak, aby bylo možno ventily 23, 26, 30 a 31 pro první spalovací zónu 18 a ventily 38, 42. 45 a 46 pro zónu 20 nastavit tak, aby se po celé délce spalovací komory 12 vytvořil tepelný profil, kterým se kelímek 11 podél stěn vytopí předem 5 stanoveným způsobem, přičemž se současně ve spalovací komoře 12 podél jejích stěn vytvoří stechiometrické hoření. Je samozřejmé, že čidla 53 teploty mohou být spojena s počítačem, aby automaticky řídila tepelný profil ovládáním ventilů 23, 26, 30, 31. 38, 42, 45 a 46. Chladicí tepelný výměník 49, znázorněný na obr. 1, je uspořádán okolo výstupního otvoru 17 kelímku Π.. Může to být vodou chlazený výměník tepla, kde voda proudí spirálou. V uvedeném případě je 10 použit k chlazení roztaveného materiálu, kterým je zde sklo, opouštějící výstupní otvor 17 a k ovládání teploty skla proudícího z kelímku. Toto chlazení skla zpomaluje vytékání skla z kelímku.
Je zřejmé, že v uvedeném příkladu provedení je kelímek, umístěný uvnitř spalovací komory, 15 vytvořen tak, aby měl řízený tepelný profil uvnitř spalovací komory a tím řízenou teplotu.
Předložený vynález však není omezen pouze na znázorněná a popsaná provedení, která jsou pouze ilustrativní.

Claims (14)

  1. 25 1. Zařízení pro řízený kontinuální ohřev materiálu, vyznačující se tím, že sestává ze spalovací komory (12), mající samostatné vstupní přívody (21, 24, 36, 40) spalovací reakční směsi, obsahující palivovou a okysličovací složku, do spalovací komory (12) pro vyvolání nestechiometrického spalování, kde spalovací komora (12) je dále opatřena jednak množinou přívodů (27, 28, 43, 44) složek, umístěných po proudu od vstupních přívodů (21, 24, 36, 40) spalovací
    30 reakční směsi a uspořádaných vzájemně v předem stanovených vzdálenostech, pro přívod složky spalovací reakční směsi do spalovací komory (12) k vyvolání výsledného stechiometrického spalování; a jednak výstupním otvorem (47) pro vyfukování tepla ze spalovací komory (12); přičemž dále sestává z kelímku (11), umístěného ve spalovací komoře (12) a obklopeného touto komorou (12), kdy kelímek (11) je opatřen vstupním otvorem (16) a výstupním otvorem (17) pro
    35 průchod materiálu kelímkem (11) a tím pro jeho ohřev podél délky kelímku (11) v souladu s teplotním profilem ve spalovací komoře (12).
  2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že spalovací komora (12) je opatřena uvnitř množinou čidel (53) pro měření teploty v řadě míst uvnitř spalovací komory (12).
    40
  3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že výstupní otvor (17) kelímku (11) je opatřen tepelným výměníkem (49) tepla pro ochlazování ohřátého materiálu.
  4. 4. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že výstupní
    45 otvor (47) spalovací komory (12) je opatřen tepelným výměníkem (51) pro předehřívání alespoň okysličovadla.
  5. 5. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že spalovací komora (12) je v podstatě válcovitého tvaru a je opatřena v podstatě tangenciálními, kolmými
    50 nebo šikmými přívody.
  6. 6. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že kelímek (11) je vyroben z vysoce teplotně odolné slitiny nebo žáruvzdorného materiálu.
    -6CZ 292927 B6
  7. 7. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že alespoň část z přívodů (21, 24, 36, 40, 27, 28, 43, 44) je spojena s přívodním potrubím (54) okysličovadla přes řídicí ventily (23,28, 30, 31,45,46).
  8. 8. Zařízení podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že alespoň část z přívodů (21, 24, 36, 40, 27, 28, 43, 44) je spojena s přívodním potrubím (54) paliva přes řídicí ventily (25,41).
  9. 9. Zařízení podle nároku 2 a některého z nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že čidla (53) pro měření teploty a řídicí ventily (25, 41, 23, 38, 30, 31, 45, 46) jsou propojeny s počítačem pro automatické řízení teplotního profilu spalovací komory (12).
  10. 10. Způsob kontinuálního ohřevu materiálu s řízenou teplotou, vyznačující se tím, že do spalovací komory (12) se nejdříve vstřikuje palivo a okysličovadlo v předem stanoveném poměru pro dosažení nestechiometrické spalovací reakce; palivo a okysličovadlo se zapálí a poté se do spalovací komory (12) vstřikuje palivo nebo okysličovadlo v předem stanoveném množství, pro dosažení v podstatě stechiometrického spalování a tak řízení teploty ve spalovací komoře (12) podél její délky a tím nastavení teplotního profilu v širokém rozsahu, přičemž se materiál při průchodu kelímkem (11) ohřívá podél jeho délky na teplotní profil spalovací komory (12).
  11. 11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že prvotním vstřikováním paliva a okysličovadla se vyvolá podstechiometrická spalovací reakce, načež se druhotným vstřikováním okysličovadla vyvolá v podstatě stechiometrické spalování.
  12. 12. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že prvotním vstřikováním paliva a okysličovadla se vyvolá nadstechiometrická spalovací reakce, zatímco v podstatě stechiometrická spalovací reakce se vyvolá druhotným vstřikováním okysličovadla.
  13. 13. Způsob podle některého z nároků lOaž 12, vyznačující se tím, že alespoň okysličovadlo se předehřívá teplem odváděným ze spalovací komory (12).
  14. 14. Způsob podle některého z nároků lOaž 13,vyznačující se tím, že teplotní profil se automaticky řídí v závislosti na měření teploty čidly (53), umístěnými ve spalovací komoře (12).
CZ1998203A 1995-07-26 1996-05-17 Zařízení a způsob pro řízený kontinuální ohřev materiálu CZ292927B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/507,120 US5599182A (en) 1995-07-26 1995-07-26 Adjustable thermal profile heated crucible method and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20398A3 CZ20398A3 (cs) 1998-06-17
CZ292927B6 true CZ292927B6 (cs) 2004-01-14

Family

ID=24017336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ1998203A CZ292927B6 (cs) 1995-07-26 1996-05-17 Zařízení a způsob pro řízený kontinuální ohřev materiálu

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5599182A (cs)
EP (1) EP0840877B1 (cs)
AT (1) ATE216484T1 (cs)
AU (1) AU5752096A (cs)
BR (1) BR9609938A (cs)
CA (1) CA2227405A1 (cs)
CZ (1) CZ292927B6 (cs)
DE (1) DE69620764D1 (cs)
WO (1) WO1997005440A1 (cs)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10060729A1 (de) * 2000-12-07 2002-06-20 Messer Griesheim Gmbh Schmelzofen
DE10060728A1 (de) * 2000-12-07 2002-06-20 Messer Griesheim Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Einschmelzen von Glas
DE10107553A1 (de) * 2001-02-17 2002-09-05 Messer Griesheim Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Pulverisieren von Werkstoffen, insbesondere Gläsern
DE10133056B4 (de) * 2001-07-07 2009-09-10 Air Liquide Deutschland Gmbh Verfahren zum Einschmelzen und/oder Verglasen von Filterstäuben und Verwendung einer Vorrichtung dafür
DE10353410A1 (de) * 2003-11-15 2005-06-23 Air Liquide Deutschland Gmbh Schmelzvorrichtung
DE102004015055B4 (de) * 2004-03-25 2008-04-17 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zur Zufuhr einer Glasschmelze zu einem Verarbeitungsprozess sowie Verwendung der Vorrichtung
DE102004043458B4 (de) * 2004-09-06 2009-06-04 Schott Ag Vorrichtung und Verfahren zum Transport und zur Konditionierung von Schmelzen
US8915733B2 (en) 2010-11-11 2014-12-23 Air Products And Chemicals, Inc. Selective adjustment of heat flux for increased uniformity of heating a charge material in a tilt rotary furnace
FR2969266B1 (fr) * 2010-12-21 2013-01-04 Finaxo Environnement Module de chauffage, systeme de chauffage comprenant plusieurs modules de chauffage et installation comprenant un tel systeme de chauffage.
FR2986605B1 (fr) 2012-02-08 2018-11-16 Saint-Gobain Isover Bruleur immerge a injecteurs multiples
US20140141382A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Neil Simpson Oxygen injector for furnace and regenerator
CN110842168B (zh) * 2019-09-10 2023-10-27 浙江大学 搭载于超重力离心机的定向凝固熔铸系统
RU194479U1 (ru) * 2019-09-11 2019-12-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Устройство для плавления перфорированной базальтовой шихты

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB128417A (en) * 1918-06-29 1919-06-26 John Ernest Morfett Improvements in or relating to Furnaces for Melting Lead, and other Soft Metals, and for other purposes.
GB135247A (en) * 1918-10-21 1919-11-21 Colin Frederick Price Improvements in and relating to Crucible Furnaces for Melting Aluminium and the like for Casting Purposes.
US2253707A (en) * 1939-12-09 1941-08-26 Fisher Furnace Company Crucible furnace
US2673728A (en) * 1950-04-24 1954-03-30 Clarence B Hoak Apparatus for and method of annealing
AT283416B (de) * 1965-04-17 1970-08-10 Indugas Ges Fuer Ind Gasverwen Vorrichtung zur konvektiven Schnellerwärmung von zylindrischen Blöcken und Rohren
US4927349A (en) * 1977-05-25 1990-05-22 Phillips Petroleum Company Method for burning nitrogen-containing fuels
US4453913A (en) * 1982-05-21 1984-06-12 The Cadre Corporation Recuperative burner
US4801261A (en) * 1987-03-19 1989-01-31 Eagleair, Inc. Apparatus and method for delivery of combustion air in multiple zones
GB8826142D0 (en) * 1988-11-08 1988-12-14 British Gas Plc Apparatus for & method of heating container
US5013236A (en) * 1989-05-22 1991-05-07 Institute Of Gas Technology Ultra-low pollutant emission combustion process and apparatus
US5158445A (en) * 1989-05-22 1992-10-27 Institute Of Gas Technology Ultra-low pollutant emission combustion method and apparatus
US5215455A (en) * 1990-01-08 1993-06-01 Tansalta Resources Investment Corporation Combustion process
US5085156A (en) * 1990-01-08 1992-02-04 Transalta Resources Investment Corporation Combustion process

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997005440A1 (en) 1997-02-13
EP0840877A4 (en) 1999-03-24
CZ20398A3 (cs) 1998-06-17
MX9800696A (es) 1998-09-30
DE69620764D1 (de) 2002-05-23
BR9609938A (pt) 1999-12-21
AU5752096A (en) 1997-02-26
CA2227405A1 (en) 1997-02-13
ATE216484T1 (de) 2002-05-15
US5599182A (en) 1997-02-04
EP0840877B1 (en) 2002-04-17
EP0840877A1 (en) 1998-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6705849B2 (ja) 二段式酸素燃料バーナ
USRE33464E (en) Method and apparatus for flame generation and utilization of the combustion products for heating, melting and refining
US4642047A (en) Method and apparatus for flame generation and utilization of the combustion products for heating, melting and refining
US4797087A (en) Method and apparatus for generating highly luminous flame
EP0432153B1 (en) Method and apparatus for generating highly luminous flame
US5871343A (en) Method and apparatus for reducing NOx production during air-oxygen-fuel combustion
US8485813B2 (en) Three stage low NOx burner system with controlled stage air separation
RU2508502C2 (ru) Узел горелки и способ сжигания
US6363868B1 (en) Combustors and burners with high turndown ratio
CZ292927B6 (cs) Zařízení a způsob pro řízený kontinuální ohřev materiálu
KR940011377A (ko) 복열식 유리 용해로, 그 작동 방법 및, 그 유리 용해로를 나오는 폐가스중의 유해물질 배출을 감소시키는 방법
US5080577A (en) Combustion method and apparatus for staged combustion within porous matrix elements
EP0643020B1 (en) Flue system combustion
CZ284914B6 (cs) Způsob redukování škodlivých emisí při spalování a hořák k jeho provádění
JP2013509561A (ja) バーナーで粒状の固形燃料を燃焼する方法
AU656806B2 (en) Burner and method for burning low calorific gas
US6398546B1 (en) Combustion in a porous wall furnace
US6450800B1 (en) Regenerative thermal oxidizer incorporating a venturi style burner
MXPA98000696A (en) Method and apparatus of reinforced crisol of adjustable thermal profile
HU210661B (en) Ignition set
TWI299077B (en) Combustion method and system
CA1300483C (en) Method and apparatus for generating highly luminous flame
GB2148481A (en) Burners
Flamme et al. Effect of combustion air preheating on NOx emissions from gas burners in high‐temperature industrial applications

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20060517