ES2265402T3 - Configuraciones y metodos de encendido de la combustion de oxi-combustibles. - Google Patents
Configuraciones y metodos de encendido de la combustion de oxi-combustibles. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2265402T3 ES2265402T3 ES01400721T ES01400721T ES2265402T3 ES 2265402 T3 ES2265402 T3 ES 2265402T3 ES 01400721 T ES01400721 T ES 01400721T ES 01400721 T ES01400721 T ES 01400721T ES 2265402 T3 ES2265402 T3 ES 2265402T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- valve
- burners
- burner
- fuel
- oven
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/20—Bridges, shoes, throats, or other devices for withholding dirt, foam, or batch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2205/00—Pulsating combustion
- F23C2205/10—Pulsating combustion with pulsating fuel supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/08—Microprocessor; Microcomputer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/02—Controlling two or more burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/24—Controlling height of burner
- F23N2237/26—Controlling height of burner oxygen-air ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/24—Controlling height of burner
- F23N2237/28—Controlling height of burner oxygen as pure oxydant
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- 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
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
-
- 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
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Un sistema (130) útil para tratar un material utilizando calor, que comprende: un horno (100) que tiene un espacio (104) interior, una pared (102) lateral, y una salida (110) de gas de escape, al menos un quemador (112) colocado para dirigir una llama (16) en el espacio (104) interior del horno cuando se suministra combustible y un oxidante a el al menos un quemador (112), al menos una válvula (114) en comunicación fluida con el al menos un quemador (112), teniendo la al menos una válvula (114) un estado abierto y un estado cerrado, haciendo pasar la al menos una válvula (114) combustible (20) a el al menos un quemador (112) cuando la al menos una válvula (114) está en el estado abierto y cuando está conectada de manera fluida a una fuente de combustible, siendo movible la al menos una válvula entre los estados abierto y cerrado, y un dispositivo (118) de control lógico automatizado conectado operativamente a la al menos una válvula para abrir y cerrar la al menos una válvula, incluyendo eldispositivo de control lógico automatizado un sistema lógico configurado para controlar al menos una de una frecuencia a la que la al menos una válvula (114) se abre y se cierra, el ciclo de servicio de la al menos una válvula (114) y la amplitud del caudal de flujo a través de la al menos una válvula (114); caracterizado porque comprende adicionalmente al menos una lanza (300) de oxidante en comunicación con el espacio interior del horno y colocada adyacente a la salida (110) de gas de escape.
Description
Configuraciones y métodos de encendido de la
combustión de oxi-combustibles.
La presente invención se refiere a un sistema y
un procedimiento según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 13.
Un sistema y un procedimiento de este tipo se conocen del documento
US-A-5522721.
En el pasado se ha propuesto la combustión
oscilante (CO) para reducir las emisiones de NOx. Véase Shamp, D. y
otros, "Improving Oxy-fuel Furnace Operating
Efficiency: An Operator's Perspective", presentada en la 59th
Conference on Glass Problems (59ª Conferencia sobre los problemas
del vidrio), Ohio State University, Columbus, OH,
27-28 de octubre de 1998; Wagner, J. y otros,
"Oscillaiting Combustion Increases Productivity and Decreases NOx
emissions from industrial furnaces", 1998
American-Japanese Flame Research Committees
International Symposium (Simposio internacional de los comités de
investigación de la llama estadounidense - japonés), Maui, Hawaii,
11-15 de octubre de 1998; Charon, O. y otros,
"Pulsated O_{2}/Fuel flame as a new technique for low NOx
emissions", Combustion Science and Tech., Vol. 90, págs.
1-1 (1993); y patentes de los EE.UU. números
4.846.665 y 5.302.111.
La teoría de la combustión oscilante (véanse,
por ejemplo, las figuras 1 y 2 de la patente de los EE.UU. número
4.846.665) supone la creación de zonas sucesivas retardantes de NOx,
ricas en combustible y pobres en combustible dentro y a lo largo de
la longitud de la llama. Esta técnica supone la oscilación forzada
del caudal de combustible hacia el quemador. El calor se elimina de
las zonas antes de que se mezclen para reducir la temperatura total
máxima de la llama, reduciendo así la formación de NOx.
La tecnología anterior de la combustión
oscilante se basaba en la válvula oscilante, que se utilizaba para
introducir las oscilaciones deseadas ricas en combustible y pobres
en combustible en el flujo. En el trabajo realizado por Shamp y
otros, anteriormente, se utilizaba una válvula tal como la descrita
en la patente de los EE.UU. número 5.222.713 y disponible de
CeramPhysics, Inc.
El trabajo de Shamp y otros se llevó a cabo con
el objetivo de reducir las emisiones de NOx. Sin embargo, el
controlador de válvula utilizado en el trabajo de Shamp no
proporcionaba un mecanismo para proporcionar una configuración
deseada de encendido del quemador, ni proporcionaba ningún mecanismo
para controlar o variar los parámetros de oscilación de la válvula,
tales como el ciclo de servicio, la amplitud y la frecuencia de
oscilación para los quemadores individuales.
Hay pocas técnicas de combustión conocidas o
modificaciones de combustión que puedan mejorar la eficacia del
combustible en los hornos de oxi-combustión. La
mayoría de los procedimientos de combustión de
oxi-combustible utilizan quemadores de
oxi-combustible de mezcla de boquilla habituales,
que incluyen conductos separados para el combustible y para el
oxígeno. El combustible y el oxidante generalmente se mezclan en sus
extremos de boquilla respectivos para crear la mezcla y una llama
cuando se inflama.
La llama se crea utilizando difusión uniforme de
combustible y oxígeno a lo largo de toda la longitud de la llama.
La mayor parte de los procedimientos de difusión no son eficaces al
100% en el mezclado y, por tanto, es necesario oxígeno en exceso
(es decir, más de la cantidad teóricamente correcta). Por tanto, se
ha convertido en práctica habitual suministrar de aproximadamente
el 5% a aproximadamente el 10% de oxígeno extra al quemador. No
suministrar oxígeno en exceso en estas cantidades ha resultado en el
pasado en la combustión total incompleta y la producción de CO y/o
hidrocarburos (HC) no quemados no deseados.
Se ha propuesto utilizar
oxi-quemadores de llama planos, véanse las patentes
de los EE.UU. números 5.545.031 y 5.575.637, que pueden
proporcionar un mayor área superficial de la llama y, por tanto, una
radiación mejorada para la carga. Sin embargo, estos quemadores de
llama planos obtenían mejoras en la eficacia del combustible con
respecto a los quemadores de llama cilíndricos tradicionales, por
ejemplo la patente de los EE.UU. número 5.199.866 y la patente de
los EE.UU. número 5.620.316, sólo del orden del 3% al 4%. Dado que
la precisión de los instrumentos de medición de flujo del
combustible no es grande, estas mejoras en la eficacia del
combustible de llama plana han sido como mucho, mínimas.
Otras técnicas propuestas para reducir el
consumo de oxígeno en un horno de oxi-combustible
incluyen la recuperación de calor utilizando gases residuales para
precalentar el oxígeno/combustible y/o el material de partida.
Estas técnicas requieren una inversión de capital, y el coste del
equipo para llevar a cabo la recuperación de calor debe
proporcionar un reembolso razonable en lo que se refiere a ahorros
de energía con el fin de que estas técnicas sean eficaces, un
reembolso que podría resultar difícil de conseguir.
Todavía otro método propuesto incluye utilizar
la combustión de aire/oxi-combustible. Esto supone
un método simple de combustión enriquecida por aire en el que el
consumo de oxígeno industrial es inferior debido a la utilización
de aire precalentado o ambiental (que contiene nitrógeno). Sin
embargo, el consumo de combustible y las emisiones de NOx son mucho
mayores en comparación con la combustión de
oxígeno-combustible al 100%, dependiendo del nivel
de enriquecimiento de oxígeno.
Los documentos US-5.522.721 y
EP-962704 describen procedimientos para la
combustión utilizando un quemador en el que la válvula para
suministrar el combustible al quemador depende de un dispositivo de
control y calibración.
Los documentos DE-19619919 y
US-4.583.936 describen un procedimiento de
combustión en el que se controlan las válvulas que suministran el
combustible y el oxidante.
La invención se refiere a un sistema y un
procedimiento según las reivindicaciones 1 y 13,
respectivamente.
Según una segunda realización ejemplar, un
procedimiento para controlar al menos un quemador en un horno,
recibiendo combustible el al menos un quemador de al menos una
válvula y recibiendo oxidante de una fuente de oxidante, comprende
las etapas de determinar un ciclo de servicio de válvula, una
frecuencia de oscilación de válvula, y una amplitud de flujo de
combustible a través de la válvula, y hacer oscilar el flujo de
combustible a través de la válvula hasta el quemador según el ciclo
de servicio, la frecuencia de oscilación y la amplitud del flujo de
combustible.
La invención de la presente solicitud se
describirá ahora en más detalle con referencia a realizaciones
ejemplares del aparato y del método, facilitándolas sólo a modo de
ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 ilustra una vista esquemática en
planta desde arriba de un horno;
la figura 2 ilustra esquemáticamente una primera
realización de un controlador según la presente invención;
la figura 3 ilustra esquemáticamente una forma
de onda del caudal frente al tiempo según la presente invención;
la figura 4 ilustra una vista esquemática en
planta desde arriba de una realización de un horno según la presente
invención;
la figura 5 ilustra una vista esquemática en
planta desde arriba de otra realización de un horno;
la figura 6 y 7 ilustran una vista esquemática
en planta desde arriba de todavía otra realización de un horno;
la figura 8 ilustra una vista esquemática en
planta desde arriba de todavía otra realización de un horno.
En referencia a las figuras de los dibujos, los
números de referencia similares designan elementos idénticos o
correspondientes en las diversas figuras.
Una configuración, procedimiento y aparato
novedosos de encendido de oxi-combustión según la
presente invención pueden reducir el consumo de oxígeno y
combustible en un procedimiento de combustión de
oxi-combustible. Los procedimientos según la
presente invención incluyen el funcionamiento de un dispositivo de
control lógico automatizado que controla una válvula oscilante y un
controlador. La válvula y el controlador se utilizan para hacer
oscilar el combustible y/o el oxígeno suministrado a los quemadores
individuales en un horno. Los parámetros de oscilación, tales como
frecuencia, amplitud, ciclo de servicio, y diferencia de fase entre
quemadores individuales y su estequiometría (razón de oxidante
frente a combustible, o estequiométrica: RE) se establecen para
iniciar la oxi-combustión preferible en el
horno.
Mediante la selección de la colocación del
quemador de oxi-combustible, los parámetros de
oscilación, la estequiometría del quemador individual y la
composición deseada del gas de humero, la combustión resultante
puede ofrecer ahorros en el consumo total de oxígeno y combustible,
proporcionar temperaturas refractarias inferiores (dando como
resultado una duración mayor), calidad mejorada del producto y
emisiones reducidas de NOx en el horno dado. Según la presente
invención, una ubicación de quemador preseleccionada en el horno
puede crear una zona especial dentro del horno que tiene un
procedimiento de deflagración cíclico que tiene lugar en la
frecuencia de la llama oscilante. Esta deflagración cíclica puede
dar como resultado un mezclado vigoroso y una evolución del calor
que, a su vez, proporciona velocidades de llama mucho mayores. Las
mayores velocidades de llama, el límite de inflamabilidad mayor y
las temperaturas en el procedimiento de deflagración de
oxi-combustible pueden precalentar la mezcla de
combustible y oxígeno que, por tanto se quema con poco o sin exceso
de oxidante necesario en el procedimiento de combustión total. Las
llamas oscilantes también mejoran el aumento de la transferencia de
calor a la carga debido a una mayor área de cobertura de la carga y,
por tanto, proporcionan una mayor eficacia del combustible. El
control lógico automatizado de una válvula oscilante y un único
controlador ofrece flexibilidad para optimizar la
oxi-combustión en el interior del horno.
Volviendo ahora a las figuras de los dibujos, la
figura 1 ilustra esquemáticamente un horno 100 que incluye una
pared 102 de horno, un espacio 104 interior abierto, entradas 106
que permiten que se añada o se introduzca el material 10 en el
espacio interior del horno, una salida 108 de material que permite
que el material 12 tratado salga o en caso contrario se elimine del
interior del horno, y una salida 110 o humero de escape que permite
que los gases 14 de escape salgan del horno. Tal como un experto
habitual en la técnica apreciará fácilmente, el horno 100 está
provisto de al menos uno y preferiblemente una pluralidad de
quemadores 112 orientados para dirigir cada uno una llama 16 en el
interior del horno.
Aunque la figura 1 ilustra dos quemadores 112 y
los quemadores están desviados entre sí, también son posibles los
hornos con más de dos quemadores, así como los hornos con quemadores
que se oponen directamente entre sí, y las combinaciones de pares
de quemadores opuestos directamente y pares de quemadores desviados.
La colocación de los quemadores desviados entre sí a lo largo de la
dirección longitudinal del horno reduce o elimina la incidencia de
la llama durante el encendido de los quemadores. La distancia
escogida entre las líneas centrales de los quemadores opuestos
dependerá de la longitud total del horno, la capacidad de encendido
del quemador individual y la longitud total del horno, la capacidad
de encendido del quemador individual y el número total de
quemadores, y preferiblemente puede variar entre 90 cm y 300 cm.
La figura 1 ilustra áreas o zonas 18 en el
interior 104 del horno en las que se opone directamente la llama 16
de cada quemador. Las zonas 18 son áreas en el horno en las que
puede lograrse la combustión de combustible y un oxidante como
resultado de la intensa temperatura del interior del horno y la
presencia de combustible no quemado y oxidante suficiente como para
permitir la combustión. Esta combustión puede denominarse
deflagración y, por tanto, las zonas 18 pueden denominarse zonas de
deflagración. Este tipo de combustión puede denominarse
alternativamente autoignición o detonación. Si la combustión se
denomina deflagración, autoignición, detonación o mediante
cualquier otro término, se caracteriza por la combustión muy rápida
y casi o enteramente completa del combustible y del oxidante
disponibles en la zona sin necesidad de una fuente
\hbox{de
llama o ignición distinta de la temperatura latente de los gases en
la zona.}
El horno 100 también incluye un dispositivo 118
de control lógico automatizado que controla el flujo de combustible
a cada uno de los quemadores 112 del horno. El dispositivo 118 de
control lógico automatizado está en comunicación de control con un
controlador 116, que controla el funcionamiento de una válvula 114 a
través de la cual fluye el combustible 20 hasta los quemadores 112.
La válvula 114 puede ser cualquier válvula adecuada que puede
hacerse oscilar entre posiciones abierta, cerrada e intermedias para
controlar el flujo de un fluido a través de la válvula. Aunque, por
tanto, pueden utilizarse muchas válvulas de este tipo en la presente
invención, se considera una válvula adecuada para 500 kW (1,7 mm
Btu/h) de capacidad de velocidad de encendido nominal.
Opcionalmente, cada válvula 114 puede estar provista de un
transductor de presión que monitoriza la presión del combustible en
la salida de la válvula y genera una señal de datos indicativa de
esta presión. Por tanto, puede monitorizarse la función de cada
válvula. Adicionalmente, la señal de datos procedente del
transductor de presión en cada válvula puede realimentarse a un
dispositivo de monitorización central, tal como un osciloscopio de
múltiples canales, realimentarse al dispositivo 118 de control
lógico automatizado para el funcionamiento de las válvulas (tratado
en mayor detalle más adelante) para proporcionar un control de
realimentación automática, o ambos.
Por tanto, el dispositivo 118 de control lógico
automatizado controla el caudal del combustible 20 en el horno 100.
El dispositivo 118 de control lógico automatizado también puede
controlar, simultánea o alternativamente, el flujo del oxidante 22,
por ejemplo oxígeno industrial, aire enriquecido en oxígeno, gas (no
aire) enriquecido en oxígeno o aire, a cada uno de los quemadores
112. Por tanto, el dispositivo 118 de control lógico automatizado
controla la RE para cada uno de los quemadores 112 y para el horno
100 como conjunto. La RE preferida para la deflagración y las
emisiones mínimas varía entre aproximadamente 1,85 y aproximadamente
2,05. Más preferiblemente, la RE es de aproximadamente 1,95 para
aproximadamente 1000 Btu/cf de gas natural de PCS (poder calorífico
superior) y oxígeno puro al 100%.
El dispositivo 118 de control lógico
automatizado puede implementarse en cualquiera de numerosas formas,
tal como apreciará fácilmente uno de los expertos habituales en la
técnica. Por ejemplo, el dispositivo 118 de control lógico
automatizado puede ser un controlador numérico computerizado (CNC),
en forma analógica, digital o híbrida analógica/digital, un
ordenador de uso general que incluye un sistema lógico implementado
en equipo lógico informático almacenado en un dispositivo de
memoria o cualquier otra implementación tal como será fácilmente
evidente para un experto habitual en la técnica. Por tanto, aunque a
continuación se describirá una realización ejemplar, es meramente
un ejemplo del dispositivo 118 de control lógico automatizado y se
describe para ilustrar ciertas características de la presente
invención.
Los parámetros de oscilación (tales como la
amplitud de flujo, la frecuencia y el ciclo de servicio, tratados
en mayor detalle a continuación) de cada válvula 112 y la
composición del gas de humero se ajustan de manera que se creen
varias zonas 18 para la deflagración tipo combustión de
oxi-combustible. En las zonas 18, se obtiene un
procedimiento de deflagración cíclica. En una zona 18 de
deflagración, una bolsa de combustible (inyectado durante una parte
rica en combustible del ciclo de oscilación del quemador) se
encuentra con la bolsa de oxígeno en exceso en el siguiente ciclo
para crear un frente de llama dinámica. Este procedimiento de
deflagración consume muy eficazmente todas o casi todas las
moléculas de oxígeno disponibles. El procedimiento es muy rápido
debido a las altas velocidades de la llama, a la presencia de
combustible precalentado y volúmenes de oxígeno precalentado, a un
entorno de horno de temperatura superior (normalmente de 1427ºC
(2600ºF) a 1649ºC (3000ºF)), y genera un buen mezclado debido a
pulsos de presión creados por las llamas oscilantes.
El procedimiento de deflagración es eficaz y no
requiere moléculas de oxígeno en exceso, como se requiere en la
mayoría de las llamas de difusión uniforme. El calor se libera casi
instantáneamente de una ráfaga rápida debido a la deflagración. La
eficacia de la combustión puede alcanzar la combustión completa
utilizando la cantidad teóricamente correcta de oxígeno. Tal
combustión completa no es posible con los procedimientos de
combustión habituales utilizando quemadores de mezcla de boquilla
habituales. Además, la colocación del quemador según la presente
invención puede reducir la cantidad de oxidante industrial, por
ejemplo oxígeno, suministrado al horno.
Tal como se ilustra en la figura 1, los
quemadores 112 están escalonados para permitir espacio suficiente o
una zona 18 para la acumulación de volúmenes de combustible y
oxígeno durante ciclos de oscilación consecutivos (ciclos ricos en
combustible y pobres en combustible). El horno de alta temperatura,
tal como un horno de fusión de vidrio, proporciona condiciones casi
ideales para una combustión o deflagración rápidas dependiendo del
tiempo de permanencia (frecuencia de oscilación) y los volúmenes
reales de combustible y oxígeno presentes en estas zonas. Tal como
se describe más adelante con referencia a la figura 2, los
parámetros de oscilación de los quemadores, tales como la amplitud
del flujo de combustible (volumen de flujo) y la frecuencia (tiempo
de permanencia para la acumulación de gases) se seleccionan para
potenciar este procedimiento de deflagración.
Tal como se describe a continuación con
referencia a la figura 2, los parámetros de oscilación para
cualquier quemador individual, tales como la frecuencia de
oscilaciones, la amplitud de flujo, el ciclo de servicio y la
estequiometría del quemador individual se seleccionan para adaptar
el funcionamiento de la zona de deflagración. Una zona de
deflagración cuidadosamente optimizada puede proporcionar la
combustión completa con un uso mínimo de oxígeno en el
procedimiento. Al mismo tiempo, la liberación calor de la
deflagración mejorará la calidad del producto y la productividad
del horno. Aunque otras medidas del establecimiento de la eficacia
de las zonas 18 de deflagración en un horno también están dentro
del alcance de la presente invención, minimizar la producción total
de CO y maximizar el O_{2} en los gases de humero de escape es una
medida de tener zonas de deflagración establecidas que en las que
se produce eficazmente la combustión de combustible y oxidante en
el horno.
Los procedimientos y sistemas según la presente
invención también permiten la aparición del oxígeno en el horno
variando el ciclo de servicio y la frecuencia de los quemadores,
permite el control riguroso de la temperatura refractaria variando
el ciclo de servicio, permite el control sobre diversos estados de
la llama, tales como si la llama se reduce o se oxida, mediante la
variación del ciclo de servicio. Otros avances incluyen permitir
diversas longitudes de llama mediante el control de la amplitud del
flujo de combustible, el control del calentamiento variable
mediante la variación de la frecuencia, estabilidad mejorada de la
llama (en el caso de la combustión de aire enriquecido en oxidante)
mediante el control de la frecuencia. Adicionalmente, la presente
invención proporciona una interfaz humano - máquina (IHM) simple
para cambiar diversos parámetros para el funcionamiento eficaz del
horno en tiempo real.
La figura 2 ilustra esquemáticamente una
realización ejemplar del sistema 130 que puede utilizarse como
dispositivo 118 de control lógico automatizado. El sistema 130
incluye un ordenador 132 de uso general que incluye dispositivos
142 (HDD) (unidad de disco duro) y 144 (FDD) (unidad de disco
flexible) de almacenamiento de memoria, y pueden incluir además
dispositivos de almacenamiento de memoria adicionales tales como
CD-ROM, memoria flash y similares, tal como
apreciará fácilmente un experto habitual en la técnica. Un
convertidor 134 de digital a analógico (DAC) está en comunicación
con el ordenador 132 para recibir una señal de control. El DAC 134
está en comunicación con al menos un amplificador por quemador 112.
En la realización ilustrada en la figura 2, sólo se ilustran dos
amplificadores 136, 138 de los diez amplificadores de la presente
realización, un amplificador por cada quemador. Cada amplificador
136, 138 incluye salidas 146, 148, 150, 152 de alta tensión y
corriente que están en comunicación con cada controlador 116 de
válvula. El ordenador 132 incluye preferiblemente un canal 154 de
entrada, tal como un canal en serie, paralelo, bus
EEE-488, u otro canal de entrada, que permite que el
ordenador reciba datos o instrucciones lógicas de una fuente
distinta de sus propios dispositivos de memoria.
Una implantación ejemplar del sistema 130
incluye un puerto de entrada, por ejemplo una entrada de puerto en
serie RS-232, al sistema. El ordenador 132 incluye
un conjunto lógico de instrucciones, por ejemplo una aplicación de
equipo lógico informático, que mapea una función de las variables de
oscilación de cada quemador, tal como la frecuencia de oscilación,
la amplitud, el ciclo de servicio y la fase para una representación
digital de una forma de onda del caudal del combustible. El
ordenador 132 comunica entonces las señales de forma de onda
digitales al DAC 134. El DAC 134 convierte la señal digital de la
forma de onda, que incorpora los parámetros de oscilación de
entrada, en señales de forma de onda analógicas equivalentes
(tensión o corriente). Dado que el DAC 134 incluye preferiblemente
canales de salida plurales, uno por cada uno de los quemadores en
el horno, la forma de onda de flujo de combustible análoga por cada
quemador es la salida al amplificador respectivo. A su vez, los
amplificadores 136, 138 generan formas de onda de alta tensión o
corriente según la señal digital procedente del ordenador 132.
La figura 3 ilustra esquemáticamente un gráfico
o diagrama del caudal de combustible (R) a través de un quemador
frente al tiempo (t), teniendo ambas variables unidades arbitrarias,
que ayudarán en la comprensión de un control de quemador según la
presente invención. Según la presente invención, el dispositivo 118
de control lógico automatizado controla al menos un quemador del
horno 110 y preferiblemente todos los quemadores, de modo que el
caudal de combustible a través del quemador varía con el tiempo, por
ejemplo es oscilatorio. Aunque la figura 3 ilustra una relación
funcional oscilatoria entre caudal de combustible y tiempo que no es
puramente sinusoidal, también está dentro del alcance de la
presente invención proporcionar una oscilación puramente
sinusoidal, de onda cuadrada y en forma de dientes de sierra del
caudal de combustible. Más preferiblemente, en la presente
invención se utiliza una oscilación de onda cuadrada.
Tal como se ilustra en la figura 3, la relación
entre R y t puede caracterizarse en parte con varias variables:
- R_{AVE}
- = caudal de combustible promedio por ciclo
- D
- = ciclo de servicio, el tiempo en porcentaje por ciclo que R > R_{AVE}, en comparación con el ciclo entero
- T
- = tiempo por un ciclo = l/f
- f
- = frecuencia de ciclo = 1/T
- A
- = amplitud máxima de caudal, en porcentaje, por encima de R_{AVE}
- \quad
- = desplazamiento de fase de cualquier ciclo de quemador particular con respecto al de otro quemador
D puede expresarse como un porcentaje del tiempo
T total mediante
(D/T)
100
puede expresarse tanto en grados
como en radianes, o convertirse en tiempo en segundos, y se
determina seleccionando primero un quemador de todos los quemadores
como el quemador principal y determinando después la diferencia en
tiempo entre los puntos correspondientes en el gráfico de R frente a
t o la función para cada
quemador.
Tal como se trató brevemente antes, D para el
gráfico ejemplar en la figura 3 es superior al 50%, lo que indica
un ciclo de quemador rico en combustible. Dicho de otro modo, para
más del 50% del tiempo por ciclo en que el quemador está
funcionando, el quemador se hace funcionar en un modo rico en
combustible, pobre en oxidante, mientras que para menos del 50% del
tiempo por ciclo, el quemador se hace funcionar en un modo pobre en
combustible, rico en oxidante. Por tanto, D > 50% también
significa que el quemador producirá una atmósfera reductora local,
y D < 50% significa que el quemador producirá una atmósfera
oxidante local. Mediante el ajuste del ciclo de servicio D, la
amplitud A del caudal, y la frecuencia f (o el tiempo característico
T), puede hacerse funcionar cualquier quemador particular por
encima de un amplio intervalo de razones estequiométricas y, por
tanto, puede controlarse la presencia de oxidante, combustible en
exceso, y ambos, en el horno 100.
Preferiblemente, D está entre aproximadamente el
30% y aproximadamente el 70%, A está entre aproximadamente el 30% y
aproximadamente el 80%, f está entre aproximadamente 0,2 Hz y
aproximadamente 2 Hz, y es aproximadamente 180 grados. Además, es
preferible que la RE esté entre aproximadamente 1,95 y
aproximadamente 2,05.
El sistema lógico proporcionado en el sistema
118 permite que un usuario introduzca un conjunto de variables de
funcionamiento del quemador utilizando un dispositivo de entrada
habitual, por ejemplo un teclado, un dispositivo señalador (por
ejemplo un ratón), una pantalla tactil o similar (en general, la
IHM), con el cual el sistema lógico se hará funcionar para
traducirlas en una forma de onda de flujo de combustible para un
quemador particular o un conjunto de quemadores. Por ejemplo, la
entrada del usuario puede ser tan simple como una línea de comando
desde un teclado, o a distancia a través de un puerto de entrada al
ordenador 132, que se ajusta a una sintaxis predeterminada, que el
sistema lógico puede interpretar. A modo de ejemplo y no de
limitación, el sistema lógico puede configurarse para permitir que
un usuario programe canales individuales (quemadores), visualice
los parámetros funcionales de corriente de un canal (quemador), y
visualice los datos de tensión y corriente más recientes de
cualesquiera canales programados. El sistema lógico también puede
estar provisto opcionalmente de pruebas de sistema y comprobaciones
de error en la puesta en marcha y durante el funcionamiento
\hbox{normal, tal como será evidente fácilmente por el experto
habitual en la técnica.}
También a modo de ejemplo y no de limitación,
una entrada simple al sistema lógico en el ordenador 132 puede
incluir valores para: el canal/quemador cuyo funcionamiento va a
cambiarse; el caudal máxima de combustible; el caudal mínimo de
combustible; el ciclo de servicio; la frecuencia; si el quemador
particular tiene que sincronizarse o no con otro quemador; el
número o canal del quemador con el que tiene que sincronizarse el
quemador particular; y un valor de en cuánto dentro o fuera de fase
está el quemador particular con respecto al quemador principal.
Como será fácilmente evidente para el experto habitual en la
técnica, pueden controlares parámetros de funcionamiento
adicionales mediante la entrada del usuario mediante la
configuración habitual del sistema lógico residente en el ordenador
132, tal como reiniciando todos los canales, incluyendo los comandos
de desactivación ("all-off") y activación
("all-on"), la generación de códigos de avería
para el mal funcionamiento del componente, y similares. Según una
realización preferida, el ordenador 132 es un ordenador personal
basado en Pentium®, plataforma AT, que incluye un teclado y un
monitor convencionales que incluye un conjunto lógico de
instrucciones de equipo lógico informático, contenidas en una
memoria del ordenador, codificadas para implementar las funciones
anteriores.
La tabla 1 presenta los datos obtenidos de una
prueba comparativa utilizando un horno de vidrio equipado con un
sistema oscilante de combustión según la presente invención. La
colocación del quemador fue escalonada, tal como se ilustra en la
figura 1. Se ajustaron diez oxi-quemadores para la
oscilación, tal como se describió anteriormente. La tabla 1
presenta los parámetros de oscilación utilizados, el consumo de
combustible y oxígeno, la entrada de energía eléctrica y las
emisiones del horno, así como la reducción de NOx en comparación con
el funcionamiento no oscilante convencional de los
oxi-quemadores.
| Pruebas paramétricas | Funcionamiento | Combustión |
| no oscilante | oscilante | |
| Tasa de tracción (ton/día) | {nominal} | {nominal} |
| Vidrio de desecho (%) | 7 | 7 |
| Refuerzo elect. (KWh) | 600 | 600 |
| Uso de combustible (m^{3}/h NG) | 560 | 535 |
| Razón de oxígeno frente a combustible | 2,10 | 2,00 |
| Uso de combustible (m^{3}/h) | 1,175 | 1,065 |
| Presión del horno (Pa) | 7,45 | 7,45 |
| Infiltración de aire (m^{3}/h) | 330 | 345 |
| Parámetros de oscilación | ||
| Frecuencia de oscilación (f) (Hz) | - | 0,8 |
| Amplitud de oscilación (A) (%) | - | 50 |
| Ciclo de servicio de oscilación (D) (%) | - | 50 |
| Emisiones promedio (en seco) | ||
| O_{2} (%) | 5,0 | 3,6 |
| CO_{2}(%) | 70,5 | 70,1 |
| CO (ppmv en humero) | < 100 | < 100 |
| CO (ppmv en pila) | < 5 | < 5 |
| NOx (ppmv) | 1.225 | 717 |
| NOx (kg/ton de vidrio) | 0,46 | 0,253 |
| Reducción de NOx (%) | - | 45 |
Tal como se detalla en la tabla 1, se logró una
reducción del 10% en el suministro de oxígeno y una disminución del
5% en el consumo de combustible mediante la combustión oscilante de
la presente invención. Para un operario de un horno de vidrio, esto
representa un tremendo ahorro en los costes de funcionamiento.
Además, estos ahorros de oxígeno y combustible se llevaron a cabo
con más del 45% de reducción de NOx, en comparación con las
emisiones de NOx iniciales no oscilantes para el horno.
La figura 4 ilustra una realización ejemplar de
un horno 200 que incluye diez quemadores dispuestos en pares
opuestos: 212, 214; 216, 218; 220, 222; 224, 226; y 228, 230. Tal
como se describió anteriormente, cada par de quemadores puede
alinearse en una de dos formas: desviados y opuestos directamente.
En la realización ilustrada en la figura 4, los pares de quemadores
están desviados entre sí, es decir, el eje 240 de línea central del
quemador 212 está desviado longitudinalmente del eje 242 de la línea
central del quemador 214. Los ejes de línea central de los pares de
quemadores restantes están desviados de manera similar. Tal como se
describió anteriormente con referencia a la figura 1, la desviación
de los quemadores de un par de quemadores se ajusta fácilmente a la
formación y la presencia de zonas de deflagración, tales como las
zonas 234, 238 de deflagración, debido a que las llamas 232, 236 de
los quemadores 212, 214, respectivamente, están desviadas y, por
tanto, no afectarán a la zona del quemador opuesto.
La figura 4 ilustra cómo puede hacerse funcionar
un horno, y más particularmente la serie de quemadores del horno,
según una realización de la presente invención. Tal como se ilustra
en las figuras 4 y 5, todos los respectivos ciclos de caudal de
combustible de quemador están en fase, alcanzando cada uno su
R_{MAX} máxima al mismo tiempo que los otros quemadores (véase la
figura 4), y alcanzado cada uno su R_{MIN} mínima al mismo tiempo
(véase la figura 5). Opcionalmente además, los ciclos de caudal de
combustible de quemador pueden ser iguales, es decir, pueden tener
todos la misma forma de onda. Por tanto, la carga de material en el
horno puede exponerse cíclicamente a diferentes velocidades de
transferencia de calor, lo que puede dar como resultado de manera
beneficiosa un rendimiento mejorado del horno.
Las figuras 6 y 7 ilustran un horno 250 que, por
lo demás, es idéntico al horno 200, con la excepción de que los
quemadores en un lado del horno están controlados y se hacen
funcionar 180 grados fuera de fase con los quemadores opuestos. Por
tanto, designando el quemador 212 como quemador maestro, el quemador
214 y los del mismo lado del horno se hacen funcionar con 180
grados, mientras que el quemador 212 y los del mismo lado del horno
se hacen funcionar cada uno con 0 grados. Por tanto, la llamas 232,
236 de los quemadores 212, 214 oscilan hacia delante y hacia atrás
lateralmente a través de la anchura del horno de una forma
sincronizada.
La figura 8 ilustra un horno 260 que, por lo
demás, es idéntico a los hornos 200, 250, con la excepción de que
los quemadores están controlados y se hacen funcionar de una manera
diferente. Tal como se ilustra en la figura 8, los quemadores 212,
216, 220 se hacen funcionar en sincronización con los quemadores
214, 218, 222, es decir, los quemadores 214, 218, 222 están 180
grados fuera de fase con los quemadores 212, 216, 220, de manera
similar al funcionamiento de los quemadores del horno 250. Los
quemadores 224, 228 se hacen funcionar fuera de fase con los
quemadores 226, 230, y también fuera de fase con los quemadores 212,
216, 220. Por tanto, diferentes partes longitudinales del horno 260
se calientan de diferentes maneras, lo que puede tener efectos
beneficiosos sobre la calidad del producto.
Las ventajas del encendido en fase o fuera de
fase de un grupo de quemadores frente a otro grupo de quemadores
incluyen optimizar la liberación de calor de la carga, minimizando
los puntos calientes refractarios, creando condiciones ideales para
desestabilizar cierto tipo de espuma sobre el vidrio, reduciendo las
emisiones de optimización de NOx y CO, y reduciendo el consumo
total de oxígeno y combustible.
Otra realización ejemplar adicional de la
presente invención se refiere al uso de combustión oscilante en un
horno de vidrio. En un horno de vidrio, una llama reductora pulsante
sobre la superficie del vidrio puede afectar significativamente a
la composición química del vidrio de tipo sulfato. La espuma es un
producto natural que resulta de la descomposición del lote de
vidrio durante el procedimiento de fundido. Es deseable una rápida
disminución de la capa de espuma para el fabricante de vidrio, ya
que la espuma tiene una conductividad térmica muy escasa y al
reducirse el espesor de la espuma, puede transferirse un porcentaje
mayor de calor al fundido de vidrio.
La formación de la espuma es principalmente
dependiente de la temperatura. Un calentamiento localizado excesivo
de la superficie del vidrio, por ejemplo a partir de un quemador,
puede acelerar la formación de espuma. La llama pulsante de la
presente invención, que tiene una temperatura de llama inferior y un
área de cobertura de la llama mayor en comparación con una llama
convencional, da como resultado una firma de temperatura inferior
en la superficie del vidrio. Esta temperatura inferior da como
resultado una menor formación de espuma. Además, la
desestabilización acelerada de las burbujas de espuma se produce en
atmósferas reductoras. Laimbock, P.R., "Foaming of Glass
Melts", Eindhoven, Technisches Universiteit Eindhoven, 1998,
págs. 41-51. Sin embargo, el vidrio obtenido en
atmósferas reductoras puede ser propenso a cambios de color no
deseados. Mediante la pulsación de la llama según la presente
invención, puede estabilizarse una atmósfera localizada y
momentáneamente reductora sobre la superficie del vidrio, para
potenciar el procedimiento de desestabilización de la burbuja que
todavía no afecta al color del vidrio, puesto que la estequiometría
de la combustión total en el horno como conjunto todavía puede
seguir siendo oxidante.
Otra realización ejemplar de la presente
invención se refiere al uso de combustión oscilante en un horno de
recalentamiento de acero. Según la presente invención, la zona de
calentamiento en un horno de recalentamiento de acero puede hacerse
funcionar con un grupo de quemadores fuera de fase entre sí. Los
quemadores en la zona de calentamiento pueden encenderse a una
velocidad de encendido mucho mayor con oscilaciones para
proporcionar una transferencia de calor eficaz a una carga
relativamente fría. Esta configuración también permite un aumento
de la cobertura de la carga (debido a mayores longitudes de la llama
y transferencia de calor de deflagración) y un perfil de calor más
homogéneo para la carga que con el calentamiento mediante quemador
no oscilante. Debido a la mejora de la transferencia de calor, los
productos de acero pueden tardar menos tiempo en el calentamiento
de parte del horno de recalentamiento. Los quemadores en la zona de
remojado aguas abajo pueden tener un grupo de quemadores que
funcionan con un encendido relativamente regular (oscilaciones muy
largas o ausencia de las mismas) a una velocidad de encendido mucho
menor para mantener un perfil de temperatura constante (producto
final) en la
carga.
carga.
La formación de cascarilla en los lingotes de
acero en tales hornos de recalentamiento es una consecuencia no
deseada del procedimiento de recalentamiento. La evolución de la
cascarilla en la superficie del acero sigue una ley parabólica:
dX^{2}{}_{ox}/dt = 2\
k_{ox}
La constante de velocidad k_{ox} viene dada
por:
Log_{10}(1.877\ k_{ox}) = -\
8868/T\ (K) +
0.977
Sheasby, J.S. y otros, "Scale growth on steels
at 1200 C: Rationale of reate and morphology", Metal Science,
Vol. 18, págs. 127-136, marzo de 1984.
Dado que la formación de cascarilla es
estrictamente una función de la temperatura, cuanto más deprisa
alcanza el producto la temperatura del procedimiento, mayor
cantidad de cascarilla se formaría. Mediante la pulsación de los
quemadores en la zona de calentamiento según la presente invención,
puede generarse una transferencia de calor mejorada, dando como
resultado así un producto con menos formación de cascarilla.
Además, las llamas oscilantes con una
estequiometría reductora pueden afectar al procedimiento de
formación de cascarilla en un horno de recalentamiento de acero. La
presión parcial de la atmósfera de combustión contribuye a las
reacciones químicas de la formación de cascarilla. Ormerod, R.C. y
otros, "Effects of process variables on scale formation in steel
reheating", The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol.
75, págs. 401-413 (1997). Las principales especies
químicas que participan son oxígeno, dióxido de carbono y agua.
Aunque las rutas de reacción y las cinéticas varían para cada
especie, todas estas especies contribuyen al procedimiento de
formación de cascarilla total. Tal como se describió anteriormente,
la pulsación de un quemador según la presente invención puede
lograr la combustión completa casi o en condiciones
estequiométricas. En comparación con el funcionamiento de un
quemador de encendido continuo convencional (no oscilante) con
oxígeno en exceso al 5%, un quemador oscilante de la presente
invención puede funcionar en un estado de oxidación reducido, por
ejemplo oxígeno en exceso <2%. La atmósfera estequiométrica
reductora generada por la llama oscilante y la menor temperatura de
la llama total pueden reducir la tasa de formación de cascarilla y,
por tanto, el espesor de la cascarilla. Tal como apreciará
fácilmente un experto habitual en la técnica, una mejor calidad del
acero y una menor cantidad de residuos debido a la presencia de una
capa de cascarilla sobre el producto, son ventajas atribuibles a la
presente invención.
Según la presente invención, el horno 100, 200,
250 y 260 está provisto de lanzas 300 de oxidante, que se dirigen
preferiblemente hacia la línea central del horno en, por ejemplo, 30
hacia el eje longitudinal del horno. Las lanzas 300 comunican
fluidamente una fuente de un oxidante, por ejemplo oxígeno, aire
enriquecido en oxígeno, gas (no aire) enriquecido en oxígeno y/o
aire (no ilustrado), con el espacio interior del horno. Las lanzas
300 pueden utilizarse para hacer funcionar cualquiera de los hornos
anteriores con combustión oscilante por fases.
La combustión oscilante según la presente
invención puede utilizarse además opcionalmente con un procedimiento
de combustión por fases para reducir las emisiones de NOx. Según la
presente invención, al menos hay dos realizaciones que incluyen la
combustión por fases en un oxi-horno que utiliza
combustión oscilante: variación del ciclo de servicio y perforación
con lanza de oxidante.
Según la presente invención, puede variarse el
ciclo de servicio de los quemadores en un horno. Más
particularmente, al menos uno, y preferiblemente una serie de
oxi-quemadores, colocados preferiblemente lejos del
tubo de escape del horno, se hacen funcionar a un ciclo de servicio
superior (por ejemplo, D > 50%) o en condiciones ricas en
combustible (RE < 2,00) y el oxi-quemador o la
serie de oxi-quemadores restantes, preferiblemente
cerca del tubo de escape del horno, pueden hacerse funcionar a un
ciclo de servicio inferior (por ejemplo, D < 50%). Los
oxi-quemadores de ciclo de servicio alto o ricos en
combustible pueden reducir el NOx debido a las condiciones de
temperaturas de llama inferiores. Aunque los quemadores ricos en
combustible pueden producir emisiones excesivas de CO, los
quemadores de ciclo de servicio bajo o pobres en combustible cerca
de la ubicación del tubo de escape, pueden proporcionar oxígeno en
exceso, debido a su ciclo de servicio inferior, lo que puede quemar
la mayor parte o todo el CO producido por los quemadores de ciclo de
servicio alto.
La reducción total de NOx de un horno según la
presente invención puede ser de hasta el 60% sin producción
significativa de CO. Tal como apreciará fácilmente un experto
habitual en la técnica, el número de quemadores que funcionan con
un ciclo de servicio inferior y el número de quemadores que
funcionan con un ciclo de servicio superior pueden seleccionarse
según las necesidades particulares del horno, incluyendo la
velocidad de encendido individual y la reducción de NOx necesaria.
Mediante el ajuste manual de la razón estequiométrica de los
quemadores, o preferiblemente utilizando un dispositivo de control
lógico automatizado, tal como el dispositivo 118, para controlar el
funcionamiento de los oxi-quemadores, basándose en
las mediciones de la composición del gas de humero, pueden
mejorarse el rendimiento y la eficacia del horno con respecto a los
hornos anteriores. De nuevo a modo de ejemplo y no de limitación,
una combinación de una serie de quemadores (incluyendo al menos un
quemador) que funcionen al 70% de ciclo de servicio y una serie de
quemadores (incluyendo al menos un quemador) que funcionen al 30%
de ciclo de servicio, pueden proporcionar un rendimiento
mejorado.
Además de las realizaciones anteriores de la
presente invención, pueden incorporarse una o más lanzas 300 de
oxidante en un horno de la presente invención. Tal como se describió
brevemente antes, al menos se hace funcionar un
oxi-quemador a un ciclo de servicio superior (D >
50% o RE < 2,00) y al menos se coloca una lanza de oxidante
adyacente al tubo de salida del horno. La inyección de un oxidante
en el interior del horno puede quemar la mayor parte, y
preferiblemente la totalidad del CO producido por los
oxi-quemadores. Por tanto, la presente invención
también puede reducir el NOx pese a las temperaturas de llama
inferiores en condiciones ricas en combustible.
Tal como se ilustra en la figura 4, las lanzas
300 de inyección de oxidante se colocan cerca del tubo de escape
del horno para quemar cualquier CO, combustible no quemado u otro
hidrocarburo producido durante el encendido del
oxi-quemador rico en combustible. Aunque cualquier
caudal adecuado de oxidante en el horno está dentro del alcance de
la presente invención, los caudales de oxidante pueden estar entre
aproximadamente 56 m^{3}/h y aproximadamente 840 m^{3}/h,
dependiendo del tamaño del oxi-horno. La cantidad de
oxígeno inyectado a través de las lanzas 300, como un porcentaje de
la estequiometría total del horno, puede estar entre el 2% y el
15%. Una cantidad próxima al 5% de la estequiometría total es óptima
para la inyección de oxidante. La RE total de la combustión de
oxi-combustible no oscilante está normalmente entre
aproximadamente 2,10 y aproximadamente 2,15, dando como resultando
normalmente desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 7%
de oxígeno en exceso en el humero.
Por el contrario, el consumo de oxígeno total
para un horno de fusión de vidrio de
oxi-combustible según la presente invención puede
estar entre aproximadamente 140 m^{3}/h (5 ton/día) y
aproximadamente 8.400 m^{3}/h (300 ton/día), dependiendo del
tamaño del horno (entre 10 ton/día y 600 ton/día de vidrio). Las
lanzas 300 de oxidante inyectan preferiblemente entre
aproximadamente el 5% y aproximadamente el 10% del oxidante total
utilizado en el horno como oxígeno de combustión por fases. Las
lanzas 300 de oxidante también pueden incorporarse en un horno en
el que están funcionando menos de todos los
oxi-quemadores con combustión oscilante. Esto daría
como resultado cierta reducción de NOx y cierta producción de CO
(debido al ciclo de servicio superior o al funcionamiento rico en
combustible).
Los parámetros de oscilación, tales como la
frecuencia de oscilación del quemador, la amplitud de flujo, el
ciclo de servicio y la diferencia de fase pueden determinarse
basándose en la velocidad de encendido del quemador individual, la
RE del quemador individual y el volumen del horno. La medición de
la(s) temperatura(s) del horno, la medición de la
composición del gas de humero y el producto producido por un horno,
incluyendo los hornos según la presente invención, se entienden
bien por un experto habitual en la técnica y no se detallarán en el
presente documento. Haciendo funcionar un horno según la presente
invención con una carga modelo o una carga real, evaluando las
salidas anteriores del horno y modificando el funcionamiento de las
series de quemadores, preferiblemente con un dispositivo 118 de
control lógico automatizado según la presente invención, y
realimentando las salidas del horno para poner a punto
adicionalmente el funcionamiento del mismo, pueden lograrse uno o
más de los beneficios de la presente invención.
A partir del ejemplo anterior, cuyos resultados
se detallan en la tabla 1, se hizo funcionar un horno de vidrio
según los aspectos de la presente invención, bajo las condiciones
siguientes:
- Frecuencia de oscilación (f):
- 0,5 Hz
- Amplitud de flujo (A):
- 90% (desviación de A por encima de R_{AVE}, como porcentaje de R_{MAX} - R_{MIN}))
- Ciclo de servicio (D):
- 50%
- Sincronización:
- quemadores opuestos fuera de fase (véanse las figuras 6 y 7)
La composición del gas de escape (en seco) se
midió para los siguientes constituyentes:
- \quad
- O_{2} en exceso (%)
- \quad
- CO (ppm, vol.)
- \quad
- NOx (ppm, vol.)
- \quad
- CO_{2} (%)
Aproximadamente se mantuvo un oxígeno en exceso
del 3% y menos de 100 ppm (vol.) de CO tanto para la combustión
inicial (no oscilante) como para la oscilante.
Tal como se detalla en la tabla 1, un horno
según la presente invención, cuando se compara con un rendimiento
de combustión no oscilante, logró ahorros de combustible (4%) y
ahorros de oxígeno (12%). Además, el horno se hizo funcionar a una
temperatura de corona refractaria del refrigerador de 28ºC (50ºF),
en una ubicación de punto caliente, y sin ninguna reducción en las
temperaturas de fondo del vidrio.
En el ejemplo anterior, las llamas oscilantes
también ayudaron a desestabilizar la espuma sobre la superficie del
vidrio. La espuma generalmente está presente en diversos espesores
(1,2 cm a 14,9 cm) debido a ciertas reacciones químicas que
implican componentes de vidrio fundido y la evolución de gases tales
como SO_{2}, H_{2}O, CO_{2}, y oxígeno procedentes de la
composición del baño de vidrio. La espuma no se desea en el fundido
de vidrio, puesto que protege de la energía térmica de la llama del
quemador y que la corona refractaria penetre en la capa de vidrio.
Durante el funcionamiento del horno en el ejemplo anterior se
observó que mediante la selección de los parámetros de oscilación
en la tabla 1, los pulsos ricos en combustible, incluyendo la
concentración de CO superior inyectada mediante los
oxi-quemadores, redujo realmente esta capa de
espuma. Sin limitarse a ninguna teoría particular, se cree que las
condiciones reductoras localizadas creadas por los pulsos
oscilantes hicieron que la capa de espuma fuera inestable y, por
tanto, redujeron el espesor de la espuma total del vidrio.
En resumen, la presente invención tiene varios
aspectos. Mediante la desviación de los quemadores de
oxi-combustible en el horno, pueden mantenerse
varias zonas de deflagración opuestas a los quemadores oscilantes de
oxi-combustible. Los parámetros de oscilación del
quemador, tales como la amplitud de flujo, la frecuencia, el ciclo
de servicio y la diferencia de fases entre lados opuestos y/o
quemadores vecinos, pueden seleccionarse y controlarse dinámicamente
para maximizar los efectos del procedimiento de deflagración
cíclica. Los beneficios pueden incluir ahorros de combustible,
ahorros de oxígeno, temperatura refractaria inferior, productividad
mejorada del horno y calidad mejorada del producto.
Los parámetros de funcionamiento del horno,
tales como la razón estequiométrica y la composición del gas de
humero, también se varían para obtener emisiones mínimas (incluyendo
de CO, CO_{2}, SOx, y NOx) procedentes del horno. La reducción de
CO_{2} se debe al menor consumo de combustible y oxígeno que
resulta del procedimiento de deflagración. Las emisiones menores de
NOx y SOx pueden atribuirse a las menores temperaturas de la llama
en la llama oscilante y al menor consumo de combustible.
La presente invención también se refiere a
configuraciones de encendido novedosas (en fase, fuera de fase,
puestas en fase de grupo, puestas en fase globales) implementadas
basándose en el tipo de horno, tal como un horno de fusión de
vidrio, un horno de tratamiento con calor del metal, un horno de
recalentamiento de acero, etc., y en el tamaño geométrico del
horno. La sincronización del control lógico automatizado puede
utilizarse además para el funcionamiento del horno. La introducción
por fases del oxígeno en el horno mediante la variación del ciclo
de servicio también puede incorporarse, en la que las ventajas de la
combustión por fases pueden obtenerse cambiando el ciclo de
servicio. Haciendo funcionar selectivamente algunos quemadores en
un ciclo de servicio superior para la combustión rica en combustible
y algunos de los quemadores restantes en un ciclo de servicio
inferior, pueden obtenerse emisiones bajas de NOx y temperatura de
llama baja y, por tanto, una temperatura refractaria baja.
El control de la temperatura refractaria
mediante la variación del ciclo de servicio, la generación de
diversas condiciones de la llama (reducción, oxidación) mediante la
variación del ciclo de servicio, el control de la longitud de la
llama mediante el control de la amplitud del flujo de combustible,
el ciclo de servicio y la frecuencia, el control del calentamiento
convectivo mediante la variación de la frecuencia, la mejora de la
estabilidad de la llama mediante el control de la frecuencia,
también son aspectos de la presente invención. Proporcionar un
controlador basado en un sistema lógico automatizado, o que se puede
automatizar, y una interfaz humano - máquina para cambiar varios
parámetros para el funcionamiento eficaz del horno, también es un
aspecto de la presente invención, así como cambiar la frecuencia,
amplitud, puestas en fase y ciclo de servicio, alternativamente,
entre los pares de quemadores para controlar la atmósfera del horno
local sobre la carga del horno desde reductora hasta oxidante.
Además, la razón estequiométrica de los pares opuestos de quemadores
puede alternarse periódicamente controlando los caudales inicial y
final de combustible y después invirtiendo los caudales, lo que
puede establecer zonas locales de condiciones oxidantes o
reductoras con estequiometría total del horno equilibrada.
Claims (33)
1. Un sistema (130) útil para tratar un material
utilizando calor, que comprende:
un horno (100) que tiene un espacio (104)
interior, una pared (102) lateral, y una salida (110) de gas de
escape,
al menos un quemador (112) colocado para dirigir
una llama (16) en el espacio (104) interior del horno cuando se
suministra combustible y un oxidante a el al menos un quemador
(112),
al menos una válvula (114) en comunicación
fluida con el al menos un quemador (112), teniendo la al menos una
válvula (114) un estado abierto y un estado cerrado, haciendo pasar
la al menos una válvula (114) combustible (20) a el al menos un
quemador (112) cuando la al menos una válvula (114) está en el
estado abierto y cuando está conectada de manera fluida a una
fuente de combustible, siendo movible la al menos una válvula entre
los estados abierto y cerrado, y
un dispositivo (118) de control lógico
automatizado conectado operativamente a la al menos una válvula para
abrir y cerrar la al menos una válvula, incluyendo el dispositivo
de control lógico automatizado un sistema lógico configurado para
controlar al menos una de una frecuencia a la que la al menos una
válvula (114) se abre y se cierra, el ciclo de servicio de la al
menos una válvula (114) y la amplitud del caudal de flujo a través
de la al menos una válvula (114);
caracterizado porque comprende
adicionalmente al menos una lanza (300) de oxidante en comunicación
con el espacio interior del horno y colocada adyacente a la salida
(110) de gas de escape.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el sistema comprende un primer quemador (112) y un
segundo quemador (112), y una primera válvula (114) y una segunda
válvula (114) en comunicación fluida con el primer quemador (112) y
el segundo quemador (112), respectivamente.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el horno (100) incluye un humero de escape en
comunicación fluida con el espacio (104) interior del horno.
4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el dispositivo (118) de control lógico automatizado
comprende:
un ordenador (132) de uso general que tiene una
memoria (142, 144), residiendo el sistema lógico en la memoria;
un convertidor (134) de digital a analógico de
múltiples canales en comunicación con el ordenador (132);
al menos un amplificador (136, 138) en
comunicación con el convertidor (134) de digital a analógico; y
al menos un controlador (116) de válvula,
estando cada uno de el al menos un controlador (116) de válvula en
comunicación con una de la al menos una válvula (114).
5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
4, en el que el ordenador (132) incluye una entrada, y el sistema
lógico está configurado para recibir datos de la entrada y convertir
los datos en una representación digitalizada de una forma de onda
para cada una de la al menos una válvula (114).
6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
5, en el que el ordenador (132) y el sistema lógico están
configurados para comunicar cada representación digitalizada de una
forma de onda al convertidor (134) de digital a analógico, al
convertidor (134) de digital a analógico para convertir cada forma
de onda de una forma digital a una analógica.
7. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
6, en el que el convertidor (134) de digital a analógico comunica
cada forma de onda analógica con un amplificador (136, 138)
separado.
8. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el sistema lógico está configurado para controlar una
diferencia de fase de una forma digitalizada de una forma de onda de
un valor predeterminado.
9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el dispositivo de control lógico automatizado
comprende un controlador (116) lógico programable.
10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la pared (102) lateral del horno comprende partes que
se extienden longitudinalmente primera y segunda que se enfrentan
entre sí, el al menos un quemador comprende una primera serie (214,
218, 222, 226, 230) de quemadores y una segunda serie de quemadores,
colocándose la primera serie de quemadores a lo largo de la primera
parte que se extiende longitudinalmente de la pared lateral del
horno, colocándose la segunda serie de quemadores (216, 220, 224,
228) a lo largo de la segunda parte que se extiende
longitudinalmente de la pared lateral del horno.
11. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
10, en el que la primera serie de quemadores incluye un quemador
que tiene un primer eje (242) central y la segunda serie de
quemadores incluye un quemador que tiene un segundo eje (240)
central, estando el primer eje (242) central y el segundo eje (240)
central desviados longitudinalmente.
12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación
10, en el que la primera serie de quemadores incluye una pluralidad
de quemadores separados igualmente, y la segunda serie de quemadores
incluye una pluralidad de quemadores separados igualmente.
13. Un procedimiento para controlar al menos un
quemador (112) en un horno (100), recibiendo el al menos un
quemador combustible de la al menos una válvula (114) y recibiendo
oxidante de una fuente de oxidante, que comprende las etapas
de:
determinar un ciclo de servicio de válvula, una
frecuencia de oscilación de válvula y una amplitud del flujo de
combustible a través de la válvula, y
hacer oscilar el flujo de combustible a través
de la válvula (114) hasta el quemador (112) de acuerdo con el ciclo
de servicio, la frecuencia de oscilación y la amplitud del flujo de
combustible;
caracterizado porque comprende la etapa
de inyectar un oxidante (300) en el interior del horno, a través de
al menos una lanza de oxidante, que está en comunicación con el
espacio interior del horno y colocada adyacente al gas de escape
fuera del horno.
14. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, que comprende adicionalmente determinar el
desplazamiento de fase de la oscilación de la válvula desde un
valor predeterminado, y en el que la etapa de hacer oscilar el
flujo de combustible a través de la al menos una válvula comprende
adicionalmente hacer oscilar de acuerdo con el desplazamiento de
fase de la oscilación de la válvula.
15. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que dicha etapa de determinación comprende
formar una representación digital de una forma de onda a partir del
ciclo de servicio de válvula, la frecuencia de oscilación de
válvula y la amplitud del flujo de combustible.
16. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15, en el que dicha etapa de formación comprende
adicionalmente formar una representación digital de una forma de
onda a partir del desplazamiento de fase de la forma de onda.
17. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15, que comprende adicionalmente convertir la
representación digital de una forma de onda en una forma de onda
analógica.
18. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, que comprende adicionalmente:
amplificar la forma de onda analógica, y
controlar la válvula con la forma de onda
analógica amplificada.
19. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que el al menos un quemador comprende una
primera serie (214, 218, 222, 226, 230) de quemadores colocados en
una primera parte que se extiende longitudinalmente del horno, y
una segunda serie (216, 220, 224, 228) de quemadores colocados en
una segunda parte que se extiende longitudinalmente del horno de
frente a la primera parte, incluyendo cada serie de quemadores al
menos un quemador (112), cada quemador de cada serie en
comunicación con una válvula (114) de flujo de combustible, y en el
que la etapa de determinación comprende determinar, para cada
válvula, un ciclo de servicio de válvula, una frecuencia de
oscilación de válvula y una amplitud del flujo de combustible a
través de la válvula, y en el que la etapa de hacer oscilar
comprende hacer oscilar el flujo de combustible a través de cada
válvula hacia cada quemador de acuerdo con el ciclo de servicio, la
frecuencia de oscilación y la amplitud del flujo de combustible
para ese
quemador.
quemador.
20. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, que comprende adicionalmente determinar un
desplazamiento de fase de la oscilación de la válvula de un valor
predeterminado para cada válvula, y en el que la etapa de hacer
oscilar el flujo de combustible a través de cada válvula comprende
adicionalmente hacer oscilar de acuerdo con el desplazamiento de
fase de la oscilación de la válvula de cada válvula.
21. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar cada válvula para los quemadores en la primera serie
de quemadores con el mismo desplazamiento de fase.
22. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar cada válvula para los quemadores en la segunda serie
de quemadores con el mismo desplazamiento de fase.
23. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar cada válvula para los quemadores en la primera serie
de quemadores con el mismo desplazamiento de fase, hacer oscilar
cada válvula para los quemadores en la segunda serie de quemadores
con el mismo desplazamiento de fase, y en el que el primer
desplazamiento de fase y el segundo desplazamiento de fase son
diferentes.
24. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar cada válvula para los quemadores en la primera serie
de quemadores en un desplazamiento de fase de 180 grados a partir
de cada válvula para los quemadores en la segunda serie de
quemadores.
25. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, en el que la primera serie de quemadores incluye
los subconjuntos de quemadores primero y segundo, y la segunda serie
de quemadores incluye los subconjuntos de quemadores tercero y
cuarto, y la etapa de hacer oscilar comprende hacer oscilar los
subconjuntos primero y tercero en fase, y hacer oscilar los
subconjuntos segundo y cuarto en fase.
26. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 25, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar los subconjuntos primero y tercero fuera de fase con
los subconjuntos segundo y cuarto.
27. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar el flujo de combustible en una razón estequiométrica
rica en combustible.
28. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, que comprende adicionalmente eliminar por quemado
el monóxido de carbono en exceso en el horno antes de salir del
horno.
29. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que el al menos un quemador comprende un
primer y un segundo quemadores, y en el que la etapa de hacer
oscilar comprende hacer oscilar el flujo de combustible hacia el
primer quemador con un ciclo de servicio superior al 50%, y hacer
oscilar el flujo de combustible hacia el segundo quemador con un
ciclo de servicio inferior al 50%.
30. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que el al menos un quemador comprende un
primer y un segundo quemadores, y en el que la etapa de hacer
oscilar comprende hacer oscilar el flujo de combustible hacia el
primer quemador con una razón estequiométrica rica en combustible, y
hacer oscilar el flujo de combustible hacia el segundo quemador con
una razón estequiométrica pobre en combustible.
31. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 30, en el que los quemadores primero y segundo se
colocan longitudinalmente desviados a lo largo de una longitud del
horno.
32. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar el flujo de combustible para producir una atmósfera
reductora en una parte del horno.
33. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 32, en el que la etapa de hacer oscilar comprende
hacer oscilar el flujo de combustible para producir una atmósfera
oxidante en una parte del horno.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US542055 | 2000-03-31 | ||
| US09/542,055 US6398547B1 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Oxy-fuel combustion firing configurations and methods |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2265402T3 true ES2265402T3 (es) | 2007-02-16 |
Family
ID=24162158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01400721T Expired - Lifetime ES2265402T3 (es) | 2000-03-31 | 2001-03-20 | Configuraciones y metodos de encendido de la combustion de oxi-combustibles. |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6398547B1 (es) |
| EP (1) | EP1139022B1 (es) |
| JP (1) | JP2001311505A (es) |
| AT (1) | ATE327475T1 (es) |
| BR (1) | BR0101252A (es) |
| CA (1) | CA2342499A1 (es) |
| DE (1) | DE60119820T2 (es) |
| ES (1) | ES2265402T3 (es) |
| ID (1) | ID29738A (es) |
| PT (1) | PT1139022E (es) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6436337B1 (en) | 2001-04-27 | 2002-08-20 | Jupiter Oxygen Corporation | Oxy-fuel combustion system and uses therefor |
| US20030134241A1 (en) * | 2002-01-14 | 2003-07-17 | Ovidiu Marin | Process and apparatus of combustion for reduction of nitrogen oxide emissions |
| FR2847969B1 (fr) * | 2002-11-29 | 2005-01-07 | Air Liquide | Procede de chauffage d'un four continu |
| US6913457B2 (en) | 2003-07-30 | 2005-07-05 | American Air Liquide, Inc. | Method and apparatus for optimized CO post-combustion in low NOx combustion processes |
| US20060177785A1 (en) * | 2004-12-13 | 2006-08-10 | Varagani Rajani K | Advanced control system for enhanced operation of oscillating combustion in combustors |
| FR2880410B1 (fr) * | 2005-01-03 | 2007-03-16 | Air Liquide | Procede de combustion etagee produisant des flammes asymetriques |
| US7581948B2 (en) * | 2005-12-21 | 2009-09-01 | Johns Manville | Burner apparatus and methods for making inorganic fibers |
| US7802452B2 (en) * | 2005-12-21 | 2010-09-28 | Johns Manville | Processes for making inorganic fibers |
| BRPI0822010A2 (pt) * | 2008-01-18 | 2019-11-12 | Adolfo Hartschuh Schaub Ernesto | sistema aperfeiçoado de combustão |
| US9353945B2 (en) | 2008-09-11 | 2016-05-31 | Jupiter Oxygen Corporation | Oxy-fuel combustion system with closed loop flame temperature control |
| US20100242545A1 (en) * | 2009-03-30 | 2010-09-30 | Richardson Andrew P | Cyclical stoichiometric variation of oxy-fuel burners in glass furnaces |
| DE102009039893B4 (de) | 2009-09-03 | 2012-03-29 | Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM) | Verwendung eines Brennstoffs in einem selbstunterhaltenden pulsierenden Sauerstoff-Brennstoff-Verbrennungsprozess |
| JP5717754B2 (ja) * | 2009-11-26 | 2015-05-13 | リンデ アクチエンゲゼルシャフトＬｉｎｄｅ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 高炉熱風炉を加熱する方法 |
| DE102010000248A1 (de) | 2010-01-28 | 2011-08-18 | Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), 12205 | Brenner für Peroxy-Brennstoffe und Ofen mit einem solchen Brenner |
| JP5451455B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2014-03-26 | 大陽日酸株式会社 | バーナの燃焼方法 |
| US9032760B2 (en) | 2012-07-03 | 2015-05-19 | Johns Manville | Process of using a submerged combustion melter to produce hollow glass fiber or solid glass fiber having entrained bubbles, and burners and systems to make such fibers |
| US8769992B2 (en) | 2010-06-17 | 2014-07-08 | Johns Manville | Panel-cooled submerged combustion melter geometry and methods of making molten glass |
| US9021838B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-05-05 | Johns Manville | Systems and methods for glass manufacturing |
| US8997525B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-04-07 | Johns Manville | Systems and methods for making foamed glass using submerged combustion |
| US9096452B2 (en) | 2010-06-17 | 2015-08-04 | Johns Manville | Methods and systems for destabilizing foam in equipment downstream of a submerged combustion melter |
| US8707740B2 (en) | 2011-10-07 | 2014-04-29 | Johns Manville | Submerged combustion glass manufacturing systems and methods |
| JP5357108B2 (ja) | 2010-06-29 | 2013-12-04 | 大陽日酸株式会社 | バーナの燃焼方法 |
| JP5485193B2 (ja) | 2011-01-26 | 2014-05-07 | 大陽日酸株式会社 | バーナの燃焼方法 |
| US20120214115A1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-23 | Cameron Andrew M | Method for heating a blast furnace stove |
| US9863013B2 (en) * | 2011-02-22 | 2018-01-09 | Linde Aktiengesellschaft | Apparatus and method for heating a blast furnace stove |
| US20130180289A1 (en) * | 2011-04-07 | 2013-07-18 | Rainer Mieth | Method and device for melting meltable stock |
| US9533905B2 (en) | 2012-10-03 | 2017-01-03 | Johns Manville | Submerged combustion melters having an extended treatment zone and methods of producing molten glass |
| US9366189B2 (en) * | 2012-06-29 | 2016-06-14 | General Electric Company | System and method for reducing pressure oscillations within a gas turbine engine |
| WO2014055199A1 (en) | 2012-10-03 | 2014-04-10 | Johns Manville | Methods and systems for destabilizing foam in equipment downstream of a submerged combustion melter |
| US9360257B2 (en) | 2014-02-28 | 2016-06-07 | Air Products And Chemicals, Inc. | Transient heating burner and method |
| US10570045B2 (en) | 2015-05-22 | 2020-02-25 | John Hart Miller | Glass and other material melting systems |
| US10246362B2 (en) | 2016-06-22 | 2019-04-02 | Johns Manville | Effective discharge of exhaust from submerged combustion melters and methods |
| US10301208B2 (en) | 2016-08-25 | 2019-05-28 | Johns Manville | Continuous flow submerged combustion melter cooling wall panels, submerged combustion melters, and methods of using same |
| US10196294B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-02-05 | Johns Manville | Submerged combustion melters, wall structures or panels of same, and methods of using same |
| US10233105B2 (en) | 2016-10-14 | 2019-03-19 | Johns Manville | Submerged combustion melters and methods of feeding particulate material into such melters |
| WO2018208695A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-15 | Clearsign Combustion Corporation | Combustion system including a mixing tube and a perforated flame holder |
| US10495303B2 (en) * | 2017-10-31 | 2019-12-03 | Vitro Flat Glass Llc | Nitrogen oxide (NOx) emission reduction in an oxy-combustion furnace |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5222133A (en) * | 1975-08-12 | 1977-02-19 | Nippon Steel Corp | Nox controlend method in fuel furnace |
| JPS5270434A (en) * | 1975-12-09 | 1977-06-11 | Hitachi Zosen Corp | Method of three-stage burning for suppressing generation of nitrogen |
| JPS6039924B2 (ja) * | 1977-07-07 | 1985-09-09 | 石川島播磨重工業株式会社 | 加熱炉の温度補償装置 |
| JPS5461327A (en) * | 1977-10-22 | 1979-05-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Burner combustion control process |
| JPS58159A (ja) * | 1981-06-25 | 1983-01-05 | Nec Corp | 半導体装置 |
| US4583936A (en) * | 1983-06-24 | 1986-04-22 | Gas Research Institute | Frequency modulated burner system |
| JPH0314521A (ja) * | 1989-06-12 | 1991-01-23 | Cosmo Oil Co Ltd | 抗腫瘍性物質の製造法 |
| JP2965096B2 (ja) * | 1991-12-20 | 1999-10-18 | 東京瓦斯株式会社 | 炉内燃焼方法 |
| JPH0642715A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-18 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 間欠噴射燃焼装置 |
| KR0130635B1 (ko) * | 1992-10-14 | 1998-04-09 | 모리시타 요이찌 | 연소 장치의 적응 소음 시스템 |
| JPH06213411A (ja) * | 1993-01-14 | 1994-08-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 濃淡燃焼方法 |
| FR2711769B1 (fr) * | 1993-10-29 | 1995-12-08 | Air Liquide | Procédé de combustion dans un four industriel. |
| FR2722272B1 (fr) * | 1994-07-08 | 1996-08-23 | Air Liquide | Ensemble de combustion pour un four et procede de mise en oeuvre |
| DE19619919A1 (de) * | 1996-05-17 | 1997-08-14 | Sorg Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Beheizen von Schmelzöfen und Brenneranordnung hierfür |
| FR2757845B1 (fr) * | 1996-12-31 | 1999-01-29 | Air Liquide | Procede pour ameliorer le profil thermique des fours de verre et four de fusion de verre pour sa mise en oeuvre |
| US6560967B1 (en) * | 1998-05-29 | 2003-05-13 | Jeffrey Mark Cohen | Method and apparatus for use with a gas fueled combustor |
-
2000
- 2000-03-31 US US09/542,055 patent/US6398547B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-20 ES ES01400721T patent/ES2265402T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-20 DE DE60119820T patent/DE60119820T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-20 AT AT01400721T patent/ATE327475T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-03-20 PT PT01400721T patent/PT1139022E/pt unknown
- 2001-03-20 EP EP01400721A patent/EP1139022B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-29 CA CA002342499A patent/CA2342499A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-30 BR BR0101252-5A patent/BR0101252A/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-03-30 JP JP2001099692A patent/JP2001311505A/ja active Pending
- 2001-03-30 ID IDP20010284A patent/ID29738A/id unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60119820T2 (de) | 2007-04-26 |
| BR0101252A (pt) | 2001-10-30 |
| EP1139022B1 (en) | 2006-05-24 |
| CA2342499A1 (en) | 2001-09-30 |
| ATE327475T1 (de) | 2006-06-15 |
| ID29738A (id) | 2001-10-04 |
| DE60119820D1 (de) | 2006-06-29 |
| JP2001311505A (ja) | 2001-11-09 |
| EP1139022A1 (en) | 2001-10-04 |
| US6398547B1 (en) | 2002-06-04 |
| PT1139022E (pt) | 2006-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2265402T3 (es) | Configuraciones y metodos de encendido de la combustion de oxi-combustibles. | |
| US4642047A (en) | Method and apparatus for flame generation and utilization of the combustion products for heating, melting and refining | |
| USRE33464E (en) | Method and apparatus for flame generation and utilization of the combustion products for heating, melting and refining | |
| US5570679A (en) | Industrial burner with low NOx emissions | |
| BRPI0701280B1 (pt) | dispositivo queimador e método de combustão | |
| US20030134241A1 (en) | Process and apparatus of combustion for reduction of nitrogen oxide emissions | |
| CA2038796C (en) | Apparatus and method of lowering nox emissions using diffusion processes | |
| PL200214B1 (pl) | Sposób spalania w piecu, do którego wtryskuje się oddzielnie co najmniej jedno paliwo i co najmniej jeden utleniacz oraz zespół palnikowy do oddzielnego wtryskiwania | |
| RU2433343C2 (ru) | Горелка с изменяемым направлением и/или раствором факела и способ нагревания шихты с использованием этой горелки | |
| ES2838008T3 (es) | Horno de tambor giratorio y método de funcionamiento | |
| US5217366A (en) | Process for heating a thermic enclosure and burner | |
| ES2727309T3 (es) | Quemador de llama plana y procedimiento de funcionamiento de un quemador de llama plana | |
| ES2211082T3 (es) | Procedimiento para producir materiales solidos carbonosos y gases ricos en hidrogeno. | |
| WO2018160869A1 (en) | Fuel nozzle with augmented fuel/air mixing | |
| RU2429414C2 (ru) | Плоскопламенная сводовая горелка с низким уровнем загрязняющих выбросов | |
| ES2457044T3 (es) | Procedimiento de combustión escalonada de un combustible líquido y de un oxidante en un horno | |
| ES2684818T3 (es) | Método para homogeneizar la distribución de calor así como para disminuir la cantidad de NOx | |
| JP3522506B2 (ja) | 酸素燃焼バーナと該バーナを持つ燃焼炉 | |
| RU2756280C2 (ru) | Способ и устройство для нагревания печи | |
| ES2349012T3 (es) | Quemador flexible de flujos paralelos con camara de vortice. | |
| CN102869796B (zh) | 提高井式炉中温度均匀性的方法 | |
| CN205261541U (zh) | 一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器 | |
| ES2896929T3 (es) | Procedimiento de combustión, y quemador para su implementación | |
| ES2792044T3 (es) | Un método de combustión aplicado a materiales de fusión tales como el vidrio en un horno de llama longitudinal | |
| JPH01167502A (ja) | 低ＮＯｘバーナ |