JP2000193215A - ガラスおよび金属を製造するための燃焼方法ならびにその使用 - Google Patents
ガラスおよび金属を製造するための燃焼方法ならびにその使用Info
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】火炎の長さと、火炎中の化学種、特にＣＯおよ
びＯ2とを精密に調整可能にする、バーナーを用いた燃
焼方法を提供する。 【解決手段】内側の第１の酸化剤供給通路（８）と、前
記第１の酸化剤供給通路を外側から包囲する中間の燃料
供給通路（９）と、前記燃料供給通路を外側から包囲す
る外側の第２の酸化剤供給通路（１０）とを少なくとも
含む、少なくとも１つのインジェクタ（２）を備えるタ
イプのバーナー（１）における燃料の燃焼方法であっ
て、燃料供給通路（９）は、この通路を流出する燃料の
速度が約１および１５ｍ／ｓの間であるように供され
る。
びＯ2とを精密に調整可能にする、バーナーを用いた燃
焼方法を提供する。 【解決手段】内側の第１の酸化剤供給通路（８）と、前
記第１の酸化剤供給通路を外側から包囲する中間の燃料
供給通路（９）と、前記燃料供給通路を外側から包囲す
る外側の第２の酸化剤供給通路（１０）とを少なくとも
含む、少なくとも１つのインジェクタ（２）を備えるタ
イプのバーナー（１）における燃料の燃焼方法であっ
て、燃料供給通路（９）は、この通路を流出する燃料の
速度が約１および１５ｍ／ｓの間であるように供され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の主題は、内側の第１
の酸化剤供給通路と、前記第１の酸化剤供給通路を外側
から包囲する中間の燃料供給通路と、前記燃料供給通路
を外側から包囲する外側の第２の酸化剤供給通路を少な
くとも含むインジェクタを備えたタイプのバーナーにお
ける燃料の燃焼方法である。
の酸化剤供給通路と、前記第１の酸化剤供給通路を外側
から包囲する中間の燃料供給通路と、前記燃料供給通路
を外側から包囲する外側の第２の酸化剤供給通路を少な
くとも含むインジェクタを備えたタイプのバーナーにお
ける燃料の燃焼方法である。
【０００２】この発明は特に、材料の製造方法における
熱の供給に適用する。
熱の供給に適用する。
【０００３】
【従来の技術】ガラスおよび、鉄または非鉄金属のよう
な材料を製造するための多くの方法は、前述のタイプの
バーナーが、例えば燃料としてのメタンと酸化剤として
の酸素とを用いて使用される加熱工程を含む。
な材料を製造するための多くの方法は、前述のタイプの
バーナーが、例えば燃料としてのメタンと酸化剤として
の酸素とを用いて使用される加熱工程を含む。
【０００４】これらのバーナーによって生成された火炎
は、或る一定の制限に従わなければならない。
は、或る一定の制限に従わなければならない。
【０００５】例えば、ガラスの製造方法において、溶融
ガラスは、通常、フィーダによる２つの連続した処理工
程間で移送される。そのようなフィーダにおいて、フィ
ーダの壁面近傍に在するガラスは、これら壁面からより
離れたガラスよりも一層急速に冷却する傾向がある。そ
の結果として、溶融材料の断面においてほぼ均質の温度
プロファイルを維持するために、後者のコア部を再加熱
することなく前記ガラスの周縁を再加熱できることが望
ましい。
ガラスは、通常、フィーダによる２つの連続した処理工
程間で移送される。そのようなフィーダにおいて、フィ
ーダの壁面近傍に在するガラスは、これら壁面からより
離れたガラスよりも一層急速に冷却する傾向がある。そ
の結果として、溶融材料の断面においてほぼ均質の温度
プロファイルを維持するために、後者のコア部を再加熱
することなく前記ガラスの周縁を再加熱できることが望
ましい。
【０００６】この目的のために、前述のタイプのバーナ
ーは、これら移送フィーダの壁面に設けられる。不都合
にも、前述のタイプのバーナーを用いる既知の燃焼方法
は、供給された溶融材料の断面を十分に加熱するため
に、生成された火炎の長さを常に調整可能にするわけで
はない。
ーは、これら移送フィーダの壁面に設けられる。不都合
にも、前述のタイプのバーナーを用いる既知の燃焼方法
は、供給された溶融材料の断面を十分に加熱するため
に、生成された火炎の長さを常に調整可能にするわけで
はない。
【０００７】そのようなことは、公報ＥＰ−Ａ−７６
３，６９２に記載された方法の場合であり、この公報に
おいては、インジェクタを流出する燃料および内部酸素
の各速度は比較的高い。
３，６９２に記載された方法の場合であり、この公報に
おいては、インジェクタを流出する燃料および内部酸素
の各速度は比較的高い。
【０００８】同様に、既知の燃焼方法は、酸化性種のＣ
ＯおよびＯ2の濃度に関連する制限に従うことを可能に
せず、これらは、金属の製造方法における溶融材料の浴
の近傍に設けられたバーナーの出口での火炎の長さに関
連される。
ＯおよびＯ2の濃度に関連する制限に従うことを可能に
せず、これらは、金属の製造方法における溶融材料の浴
の近傍に設けられたバーナーの出口での火炎の長さに関
連される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、火
炎の長さと、火炎中の化学種、特にＣＯおよびＯ2の濃
度とを精密に調整可能にする、前述のタイプのバーナー
用の燃焼方法を提供することによってこれらの問題を解
決することである。
炎の長さと、火炎中の化学種、特にＣＯおよびＯ2の濃
度とを精密に調整可能にする、前述のタイプのバーナー
用の燃焼方法を提供することによってこれらの問題を解
決することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的のために、この
発明の主題は、燃料供給通路が、この通路を流出する燃
料の速度が約１および１５ｍ／ｓの間であるように供さ
れることを特徴とする、前述のタイプのバーナーにおけ
る燃料の燃焼方法である。
発明の主題は、燃料供給通路が、この通路を流出する燃
料の速度が約１および１５ｍ／ｓの間であるように供さ
れることを特徴とする、前述のタイプのバーナーにおけ
る燃料の燃焼方法である。
【００１１】この発明による方法を実施する特定の方法
によれば、次の特徴のうち１つ以上を、別々にされるか
或いは技術的に可能な組み合わせにされて含み得る。
によれば、次の特徴のうち１つ以上を、別々にされるか
或いは技術的に可能な組み合わせにされて含み得る。
【００１２】−前記燃料供給通路は、この通路を流出す
る燃料の速度が約５ｍ／ｓよりも高くなるように供され
る； −前記第１の酸化剤供給通路および前記燃料供給通路
は、前記燃料供給通路を流出する燃料の速度に対する前
記第１の酸化剤供給通路を流出する酸化剤の速度の比Ｒ
が約３よりも大きくなるように供される； −前記第１の酸化剤供給通路および前記燃料供給通路
は、前記比Ｒが約２０よりも小さくなるように供され
る； −前記第１の酸化剤供給通路および前記燃料供給通路
は、前記比Ｒが約１０よりも小さくなるように供され
る； −前記第２の酸化剤供給通路は、この第２の通路を流出
する酸化剤の速度が約０．１および５０ｍ／ｓの間であ
り、好ましくは約１および５ｍ／ｓの間であるように供
される。
る燃料の速度が約５ｍ／ｓよりも高くなるように供され
る； −前記第１の酸化剤供給通路および前記燃料供給通路
は、前記燃料供給通路を流出する燃料の速度に対する前
記第１の酸化剤供給通路を流出する酸化剤の速度の比Ｒ
が約３よりも大きくなるように供される； −前記第１の酸化剤供給通路および前記燃料供給通路
は、前記比Ｒが約２０よりも小さくなるように供され
る； −前記第１の酸化剤供給通路および前記燃料供給通路
は、前記比Ｒが約１０よりも小さくなるように供され
る； −前記第２の酸化剤供給通路は、この第２の通路を流出
する酸化剤の速度が約０．１および５０ｍ／ｓの間であ
り、好ましくは約１および５ｍ／ｓの間であるように供
される。
【００１３】−前記第１の酸化剤供給通路および前記第
２の酸化剤供給通路は、全酸化剤の流れの５０％未満、
好ましくは約２０％未満が前記第１の酸化剤供給通路を
通過するように供される； −前記第２の酸化剤供給通路を外側から包囲する、前記
インジェクタの外周の通路は、空気を供給される； −前記第１の酸化剤供給通路および前記第２の酸化剤供
給通路は、８０％よりも高い純度を有する酸素を供給さ
れる； −前記燃料供給通路は、ガス状の炭化水素、特にメタン
またはブタンを本質的に供給される。
２の酸化剤供給通路は、全酸化剤の流れの５０％未満、
好ましくは約２０％未満が前記第１の酸化剤供給通路を
通過するように供される； −前記第２の酸化剤供給通路を外側から包囲する、前記
インジェクタの外周の通路は、空気を供給される； −前記第１の酸化剤供給通路および前記第２の酸化剤供
給通路は、８０％よりも高い純度を有する酸素を供給さ
れる； −前記燃料供給通路は、ガス状の炭化水素、特にメタン
またはブタンを本質的に供給される。
【００１４】また、本発明の主題は、前記第１の酸化剤
供給通路を通過する全酸化剤の流れの割合を変えること
によって、ガラスの製造における溶融ガラスの移送フィ
ーダを加熱するための火炎の長さを調整可能にする、上
記に規定されるような方法の使用である。
供給通路を通過する全酸化剤の流れの割合を変えること
によって、ガラスの製造における溶融ガラスの移送フィ
ーダを加熱するための火炎の長さを調整可能にする、上
記に規定されるような方法の使用である。
【００１５】さらに、本発明の主題は、前記第１の酸化
剤供給通路を通過する全酸化剤の流れの割合を変えるこ
とによって、金属の製造において生成される加熱火炎の
酸化力を調整可能にする、上記に規定されるような方法
の使用である。
剤供給通路を通過する全酸化剤の流れの割合を変えるこ
とによって、金属の製造において生成される加熱火炎の
酸化力を調整可能にする、上記に規定されるような方法
の使用である。
【００１６】
【発明の実施の形態】この発明は、次の例示にすぎない
記述を添付の図面を参照して読むことにより、より明確
に理解されるであろう。
記述を添付の図面を参照して読むことにより、より明確
に理解されるであろう。
【００１７】図１は、耐火性材料からなるブロック４
の、軸対称のオリフィスまたはクォール（quarl）３内
に挿入されたインジェクタ２を備えたバーナー１を概略
的に示している。
の、軸対称のオリフィスまたはクォール（quarl）３内
に挿入されたインジェクタ２を備えたバーナー１を概略
的に示している。
【００１８】このブロック４はそれ自体が炉の壁面また
は、例えば、ガラス製造プラントのフィーダの壁面に取
り付けられている。
は、例えば、ガラス製造プラントのフィーダの壁面に取
り付けられている。
【００１９】インジェクタ２は軸Ｘ−Ｘおよび環状断面
の３本の同軸のチューブ５、６および７を本質的に備え
ている。
の３本の同軸のチューブ５、６および７を本質的に備え
ている。
【００２０】内側のチューブ５は、内部の第１の酸化剤
供給通路８を内側に形成している。中間のチューブ６
は、チューブ５を外側から包囲し、それとともに中間燃
料供給通路９を形成している。外側のチューブ７は、中
間チューブ６を外側から包囲し、それとともに外側の第
２の酸化剤供給通路１０を形成している。
供給通路８を内側に形成している。中間のチューブ６
は、チューブ５を外側から包囲し、それとともに中間燃
料供給通路９を形成している。外側のチューブ７は、中
間チューブ６を外側から包囲し、それとともに外側の第
２の酸化剤供給通路１０を形成している。
【００２１】酸化剤、例えば８０％を超える純度を有す
る酸素（Ｏ2）の供給源１２は、バルブ１３および１４
を介して酸化剤供給通路８および１０の上流端に（図１
の左側）各々接続されている。
る酸素（Ｏ2）の供給源１２は、バルブ１３および１４
を介して酸化剤供給通路８および１０の上流端に（図１
の左側）各々接続されている。
【００２２】燃料、例えばガス状メタン（ＣＨ4）の供
給源１５は、バルブ１６を介して燃料供給通路９の上流
端に（図１の左側）接続されている。
給源１５は、バルブ１６を介して燃料供給通路９の上流
端に（図１の左側）接続されている。
【００２３】チューブ５ないし７の下流端は、横断面が
軸Ｘ−Ｘに対してほぼ同心にされ、それによってインジ
ェクタ２の下流または出口の面１７を形成している。し
かしながら、後述する公報ＥＰ−Ａ−７６３，６９２に
記載されているように、チューブ５ないし７の下流端
は、軸Ｘ−Ｘに沿って偏移され得、チューブ５ないし７
のうちの一つは、他のチューブに関して偏心し得る。ク
ォール３は環状断面の上流部１８と下流端に向かって末
広になる、全体としてフラスコ円錐形状の下流端部１９
とを有する。インジェクタ２の下流端は、クォール３の
上流部１８に挿入されている。インジェクタ２の下流の
面１７は、クォール３の上流部１８および下流部１９を
交差した位置に在する。クォール３およびインジェクタ
２は同軸である。
軸Ｘ−Ｘに対してほぼ同心にされ、それによってインジ
ェクタ２の下流または出口の面１７を形成している。し
かしながら、後述する公報ＥＰ−Ａ−７６３，６９２に
記載されているように、チューブ５ないし７の下流端
は、軸Ｘ−Ｘに沿って偏移され得、チューブ５ないし７
のうちの一つは、他のチューブに関して偏心し得る。ク
ォール３は環状断面の上流部１８と下流端に向かって末
広になる、全体としてフラスコ円錐形状の下流端部１９
とを有する。インジェクタ２の下流端は、クォール３の
上流部１８に挿入されている。インジェクタ２の下流の
面１７は、クォール３の上流部１８および下流部１９を
交差した位置に在する。クォール３およびインジェクタ
２は同軸である。
【００２４】操作において、通路９から吐出された燃料
流は、一方で、内側の通路８から来る酸素流を外側から
包囲し、他方で、外側の通路１０から来るもう一方の酸
素流によって外側から包囲される。火炎は、インジェク
タ２の出口で、Ｏ2の存在下、ＣＨ4の燃焼によって生成
される。燃焼反応の間、Ｏ2は、ＣＨ4からＣＯを生成し
た後ＣＯ2および水（Ｈ2Ｏ）を生成するために消費され
る。
流は、一方で、内側の通路８から来る酸素流を外側から
包囲し、他方で、外側の通路１０から来るもう一方の酸
素流によって外側から包囲される。火炎は、インジェク
タ２の出口で、Ｏ2の存在下、ＣＨ4の燃焼によって生成
される。燃焼反応の間、Ｏ2は、ＣＨ4からＣＯを生成し
た後ＣＯ2および水（Ｈ2Ｏ）を生成するために消費され
る。
【００２５】したがって、軸の（軸Ｘ−Ｘに沿う）酸素
濃度はインジェクタ２の出口から生成された火炎の下流
端に向かって徐々に減少する一方、ＣＯ2濃度は増加す
る。ＣＯ濃度は、増加してからインジェクタ２の出口か
ら火炎の下流端まで減少する。したがって、軸のＣＯ濃
度は、全体としてピークを持つプロファイルを有する。
濃度はインジェクタ２の出口から生成された火炎の下流
端に向かって徐々に減少する一方、ＣＯ2濃度は増加す
る。ＣＯ濃度は、増加してからインジェクタ２の出口か
ら火炎の下流端まで減少する。したがって、軸のＣＯ濃
度は、全体としてピークを持つプロファイルを有する。
【００２６】バルブ１３および１４は、酸化剤供給通路
８および１０を各々通過する酸素量が変化され、それゆ
えこれらの通路８および１０を流出する酸素の速度が調
整されるのを可能にする。また、バルブ１３および１４
は、第１の酸化剤供給通路８および第２の酸化剤供給通
路１０の間の全酸素流の分配を調整可能にする。バルブ
１６は、燃料供給通路９を通過するメタンの量が変化さ
れ、それゆえこの通路９を流出するメタンの速度が調整
されるのを可能にする。
８および１０を各々通過する酸素量が変化され、それゆ
えこれらの通路８および１０を流出する酸素の速度が調
整されるのを可能にする。また、バルブ１３および１４
は、第１の酸化剤供給通路８および第２の酸化剤供給通
路１０の間の全酸素流の分配を調整可能にする。バルブ
１６は、燃料供給通路９を通過するメタンの量が変化さ
れ、それゆえこの通路９を流出するメタンの速度が調整
されるのを可能にする。
【００２７】
【実施例】第１の例によれば、バルブ１６は、通路９を
流出する燃料の速度が約１１ｍ／ｓであるように調整さ
れる。
流出する燃料の速度が約１１ｍ／ｓであるように調整さ
れる。
【００２８】図２は、それにより火炎の性能を示す線図
であり、これにより火炎の性能を調整するために供され
る。
であり、これにより火炎の性能を調整するために供され
る。
【００２９】この線図において、ｘ軸は通路８および１
０に導入された全Ｏ2に関する内側の通路８に導入され
たＯ2の割合Ｐを表している。ｙ軸はインジェクタ２の
出口から０．６３５ｍにおける火炎の軸Ｘ−Ｘに存在す
る全ての種に関するＣＯの割合を表している。
０に導入された全Ｏ2に関する内側の通路８に導入され
たＯ2の割合Ｐを表している。ｙ軸はインジェクタ２の
出口から０．６３５ｍにおける火炎の軸Ｘ−Ｘに存在す
る全ての種に関するＣＯの割合を表している。
【００３０】点線でプロットされた第１の測定曲線は、
内側のチューブ５が約２ｍｍの内径を有し、かつ中間の
チューブ６が約１５ｍｍの内径を有するバーナー１が用
いられた燃焼方法に対応する。バーナー１の電力は約６
０ｋＷであり、これは６ｍ3／ｈ（標準状態）のＣＨ4の
導入および１２ｍ3／ｈ（標準状態）のＯ2の導入におよ
そ対応する。
内側のチューブ５が約２ｍｍの内径を有し、かつ中間の
チューブ６が約１５ｍｍの内径を有するバーナー１が用
いられた燃焼方法に対応する。バーナー１の電力は約６
０ｋＷであり、これは６ｍ3／ｈ（標準状態）のＣＨ4の
導入および１２ｍ3／ｈ（標準状態）のＯ2の導入におよ
そ対応する。
【００３１】Ｐ＝０％の場合、ＣＯの割合は約２５％で
ある。それゆえ、生成される火炎は０．６３５ｍを超え
て測定する。実際、それは約１ｍとして測定することが
認められる。
ある。それゆえ、生成される火炎は０．６３５ｍを超え
て測定する。実際、それは約１ｍとして測定することが
認められる。
【００３２】この第１の曲線は、Ｐが０から約１５％ま
で変化するとき、比較的顕著に減少している。この減少
は、火炎中のＣＯの軸濃度の、全体としてピークを有す
るプロファイルの減少部分と一致している。
で変化するとき、比較的顕著に減少している。この減少
は、火炎中のＣＯの軸濃度の、全体としてピークを有す
るプロファイルの減少部分と一致している。
【００３３】その結果、割合Ｐが増加すればするほど、
生成される火炎の長さはそれだけ減少し、かつこの変化
は、Ｐが０および１５％の間で変化するとき、比較的顕
著である。それゆえ、Ｐを変化させることによって生成
される火炎の長さを調整することが可能になる。
生成される火炎の長さはそれだけ減少し、かつこの変化
は、Ｐが０および１５％の間で変化するとき、比較的顕
著である。それゆえ、Ｐを変化させることによって生成
される火炎の長さを調整することが可能になる。
【００３４】内側の通路８を流出するＯ2の速度は、Ｐ
が約２０％および３．１０％であるとき、約２１２ｍ／
ｓおよび３３ｍ／ｓである。したがって、通路９を流出
するＣＨ4の速度に対する内側通路８を流出するＯ2の速
度の比Ｒは、Ｐが２０％および３．１％であるとき、各
々約１９．３および３である。
が約２０％および３．１０％であるとき、約２１２ｍ／
ｓおよび３３ｍ／ｓである。したがって、通路９を流出
するＣＨ4の速度に対する内側通路８を流出するＯ2の速
度の比Ｒは、Ｐが２０％および３．１％であるとき、各
々約１９．３および３である。
【００３５】実線でプロットされた第２の測定曲線は、
それが内側のチューブ５が約３．５ｍｍの内径を有する
バーナー１に関して得られるという点で第１の曲線のそ
れと異なる燃焼方法に対応する。
それが内側のチューブ５が約３．５ｍｍの内径を有する
バーナー１に関して得られるという点で第１の曲線のそ
れと異なる燃焼方法に対応する。
【００３６】Ｐ＝０％のとき、ＣＯの割合は２５％より
わずかに大きい。しかしながら、点線の曲線に対して同
じＣＯの割合、すなわち２５％と認められるべきであ
る。これは、Ｐ＝０％の場合、酸化剤が第１の通路８を
介して導入されないので導入条件が点線曲線および実線
曲線と同じであるという理由による。Ｐ＝０％で観測さ
れるわずかな差は、測定における不確定要素による。
わずかに大きい。しかしながら、点線の曲線に対して同
じＣＯの割合、すなわち２５％と認められるべきであ
る。これは、Ｐ＝０％の場合、酸化剤が第１の通路８を
介して導入されないので導入条件が点線曲線および実線
曲線と同じであるという理由による。Ｐ＝０％で観測さ
れるわずかな差は、測定における不確定要素による。
【００３７】この第２の実線の曲線は、一方で、Ｐが約
０および約１０％の間で変化するとき比較的顕著に増加
する部分と、他方で、Ｐが約１０％および２０％の間で
変化するとき比較的顕著に減少する部分とを有する、全
体としてピークを持つプロファイルを有する。第２の曲
線の増加する部分および減少する部分は、生成された火
炎中のＣＯの軸濃度の、全体としてピークを有するプロ
ファイルの増加する部分および減少する部分に各々対応
する。
０および約１０％の間で変化するとき比較的顕著に増加
する部分と、他方で、Ｐが約１０％および２０％の間で
変化するとき比較的顕著に減少する部分とを有する、全
体としてピークを持つプロファイルを有する。第２の曲
線の増加する部分および減少する部分は、生成された火
炎中のＣＯの軸濃度の、全体としてピークを有するプロ
ファイルの増加する部分および減少する部分に各々対応
する。
【００３８】比Ｒは、Ｐが１０％であるとき、約３とい
う値を有し、かつＰが２０％であるとき約６という値を
有する。
う値を有し、かつＰが２０％であるとき約６という値を
有する。
【００３９】生成された火炎の長さは、Ｐが０から約２
０％まで変化するとき減少する。それゆえ、生成された
火炎の長さが第１の点線曲線の場合よりも精密に調整さ
れることが可能になる。
０％まで変化するとき減少する。それゆえ、生成された
火炎の長さが第１の点線曲線の場合よりも精密に調整さ
れることが可能になる。
【００４０】鎖線でプロットされた第３の測定曲線は、
第１の曲線のバーナー１に用いられた燃焼方法に対応
し、これにおいて通路９を流出するメタンの速度は約７
５ｍ／ｓである。
第１の曲線のバーナー１に用いられた燃焼方法に対応
し、これにおいて通路９を流出するメタンの速度は約７
５ｍ／ｓである。
【００４１】第３の曲線は、ほぼ水平な線である。Ｐ＝
０％のとき、ＣＯの割合は約２％である。それゆえ、第
３の曲線は生成された火炎中のＣＯの軸濃度の、全体と
してピークを持つプロファイルの末端に対応する。した
がって、選ばれた測定ポイントにおけるＣＯの割合を変
化させる性能、およびそれゆえ火炎の長さは、ほぼゼロ
である。
０％のとき、ＣＯの割合は約２％である。それゆえ、第
３の曲線は生成された火炎中のＣＯの軸濃度の、全体と
してピークを持つプロファイルの末端に対応する。した
がって、選ばれた測定ポイントにおけるＣＯの割合を変
化させる性能、およびそれゆえ火炎の長さは、ほぼゼロ
である。
【００４２】対照的に、はじめの２つの曲線の場合、こ
の性能は、これらの曲線によって示された一定ではない
プロファイルにより存在する。
の性能は、これらの曲線によって示された一定ではない
プロファイルにより存在する。
【００４３】図３は、図２における実線の曲線に対応す
る方法において、内側の通路８および外側の通路１０の
間での酸素導入の種々の割合Ｐに対する、火炎の軸Ｘ−
Ｘに存在する他の種に関するＣＯの相対割合の変化を示
している。ｘ軸は、インジェクタ２の出口から測定ポイ
ントを離れる距離を表している。
る方法において、内側の通路８および外側の通路１０の
間での酸素導入の種々の割合Ｐに対する、火炎の軸Ｘ−
Ｘに存在する他の種に関するＣＯの相対割合の変化を示
している。ｘ軸は、インジェクタ２の出口から測定ポイ
ントを離れる距離を表している。
【００４４】測定曲線２１ないし２６は、各々、導入さ
れた全酸素に関する通路８に導入された酸素の割合Ｐが
約０％、１０％、１２．５％、１５％、１７．５％およ
び２０％である場合に対応する。
れた全酸素に関する通路８に導入された酸素の割合Ｐが
約０％、１０％、１２．５％、１５％、１７．５％およ
び２０％である場合に対応する。
【００４５】曲線２１ないし２６の各々は、ピークを持
つプロファイルを有している。
つプロファイルを有している。
【００４６】通路８に導入された酸素の割合Ｐが増加す
るとき、ＣＯのピークはインジェクタ２の出口に向かっ
て移動する傾向があることが認められる。それゆえ、火
炎の長さは減少し、燃焼はより急速でありかつインジェ
クタ２の出口での温度はより高いものとなる。
るとき、ＣＯのピークはインジェクタ２の出口に向かっ
て移動する傾向があることが認められる。それゆえ、火
炎の長さは減少し、燃焼はより急速でありかつインジェ
クタ２の出口での温度はより高いものとなる。
【００４７】それゆえ、内側の酸化剤供給通路８および
外側の酸化剤供給通路９間の導入される酸素の配分を変
化させることによって、火炎の長さと、ＣＯの軸濃度、
それゆえＯ2およびＣＯ2の軸濃度とは、後者において正
確に調整され得ることが認められる。
外側の酸化剤供給通路９間の導入される酸素の配分を変
化させることによって、火炎の長さと、ＣＯの軸濃度、
それゆえＯ2およびＣＯ2の軸濃度とは、後者において正
確に調整され得ることが認められる。
【００４８】最良の調整能を得るために、中間の通路９
を流出する燃料の速度は、約１および１５ｍ／ｓの間で
なければならず、好ましくは約５および１５ｍ／ｓであ
り、速度比Ｒは３および２０の間でなければならず、好
ましくは３および１０の間である。
を流出する燃料の速度は、約１および１５ｍ／ｓの間で
なければならず、好ましくは約５および１５ｍ／ｓであ
り、速度比Ｒは３および２０の間でなければならず、好
ましくは３および１０の間である。
【００４９】したがって、中間の通路９を流出する比較
的低い燃料の速度および比較的高い速度比Ｒのため、酸
化剤の内側の流れおよび燃料の流れの間のずれ（shea
r）は比較的高い。この特徴は、火炎の長さが非常に精
密に変化されることを可能にし、この長さは、乱流の増
加および酸素の内側の流れを燃料の流れとより密に混合
することによりずれが増加するときに減少する。
的低い燃料の速度および比較的高い速度比Ｒのため、酸
化剤の内側の流れおよび燃料の流れの間のずれ（shea
r）は比較的高い。この特徴は、火炎の長さが非常に精
密に変化されることを可能にし、この長さは、乱流の増
加および酸素の内側の流れを燃料の流れとより密に混合
することによりずれが増加するときに減少する。
【００５０】調整能をさらに改善するために、第２の通
路を流出する酸化剤の速度は、約０．１および５０ｍ／
ｓの間でなければならず、好ましくは約１および５ｍ／
ｓの間である。
路を流出する酸化剤の速度は、約０．１および５０ｍ／
ｓの間でなければならず、好ましくは約１および５ｍ／
ｓの間である。
【００５１】最終的に、調整能は、割合Ｐが０および５
０％の間、好ましくは０および２０％の間であるときに
高められることが明らかである。
０％の間、好ましくは０および２０％の間であるときに
高められることが明らかである。
【００５２】このような燃焼方法は、特に材料の製造の
ための方法に用いられ得る。
ための方法に用いられ得る。
【００５３】例えば、割合Ｐを変化させることによっ
て、インジェクタ２の出口側での酸化性種ＣＯおよびＯ
2の濃度を調整する、高められた性能によって、この燃
焼方法は金属の製造方法に特に好適である。
て、インジェクタ２の出口側での酸化性種ＣＯおよびＯ
2の濃度を調整する、高められた性能によって、この燃
焼方法は金属の製造方法に特に好適である。
【００５４】このような適用の場合、当該方法は、イン
ジェクタ２が外側の空気流を移送させるための通路２７
をチューブ７で形成するようにチューブ７の外側を包囲
する第４のチューブ２６を備えている、図４におけるそ
れと同様なバーナー１に好ましくは用いられる。
ジェクタ２が外側の空気流を移送させるための通路２７
をチューブ７で形成するようにチューブ７の外側を包囲
する第４のチューブ２６を備えている、図４におけるそ
れと同様なバーナー１に好ましくは用いられる。
【００５５】この燃焼方法はまた、ガラスの製造方法に
おいてフィーダに溶融ガラスが移送されるとき、この溶
融ガラスを加熱するのに特に好適である。これは、この
方法が、例えば、割合Ｐを変化させることによって、フ
ィーダにより移送された溶融ガラスのコア部を加熱せ
ず、インジェクタ２の出口側で十分短い火炎を得ること
を可能にするからである。
おいてフィーダに溶融ガラスが移送されるとき、この溶
融ガラスを加熱するのに特に好適である。これは、この
方法が、例えば、割合Ｐを変化させることによって、フ
ィーダにより移送された溶融ガラスのコア部を加熱せ
ず、インジェクタ２の出口側で十分短い火炎を得ること
を可能にするからである。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、内側の第１の酸化剤供
給通路と、前記第１の酸化剤供給通路を外側から包囲す
る中間の燃料供給通路と、前記燃料供給通路を外側から
包囲する外側の第２の酸化剤供給通路とを少なくとも含
むインジェクタを備えたタイプのバーナーにおいて、火
炎の長さと火炎中の酸化性化学種とを精密に調整可能に
する燃焼方法が提供される。
給通路と、前記第１の酸化剤供給通路を外側から包囲す
る中間の燃料供給通路と、前記燃料供給通路を外側から
包囲する外側の第２の酸化剤供給通路とを少なくとも含
むインジェクタを備えたタイプのバーナーにおいて、火
炎の長さと火炎中の酸化性化学種とを精密に調整可能に
する燃焼方法が提供される。
【図１】この発明による方法の実施を意図したバーナー
を、一部断面の横方向の概略図である。
を、一部断面の横方向の概略図である。
【図２】この発明による方法によって図１のバーナーを
出る火炎中のＣＯの相対割合と火炎の長さとを調整する
性能を示す図である。
出る火炎中のＣＯの相対割合と火炎の長さとを調整する
性能を示す図である。
【図３】この発明による方法によって図１のバーナーを
出る火炎中のＣＯの相対割合と火炎の長さとを調整する
性能を示す図である。
出る火炎中のＣＯの相対割合と火炎の長さとを調整する
性能を示す図である。
【図４】図１のバーナーの別形態の下流端の断面の一部
を拡大して示す概略図である。
を拡大して示す概略図である。
１…バーナー、 ２…インジェクタ、 ３…クォール（quarl）、 ４…ブロック、 ５，６，７，２７…チューブ、 ８，９，１０，２８…通路、 １２…酸化剤の供給源、 １３，１４，１６…バルブ、 １５…燃料の供給源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロラン・リオ フランス国、75321 パリ・セデクス 07、 カイ・ドルセイ 75 レール・リキード内
Claims (12)
- 【請求項１】 内側の第１の酸化剤供給通路と、前記第
１の酸化剤供給通路を外側から包囲する中間の燃料供給
通路と、この燃料供給通路を外側から包囲する外側の第
２の酸化剤供給通路とを少なくとも含むインジェクタを
備えたタイプのバーナーにおける燃料の燃焼方法であっ
て、前記燃料供給通路は、この通路を流出する燃料の速
度が約１および１５ｍ／ｓの間であるように供されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記燃料供給通路は、この通路を流出す
る燃料の速度が約５ｍ／ｓよりも高くなるように供され
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記第１の酸化剤供給通路および前記燃
料供給通路は、前記燃料供給通路を流出する燃料の速度
に対する前記第１の酸化剤供給通路を流出する酸化剤の
速度の比Ｒが約３よりも大きくなるように供されること
を特徴とする請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 前記第１の酸化剤供給通路および前記燃
料供給通路は、前記比Ｒが約２０よりも小さくなるよう
に供されることを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記第１の酸化剤供給通路および前記燃
料供給通路は、前記比Ｒが約１０よりも小さくなるよう
に供されることを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記第２の酸化剤供給通路は、この第２
の通路を流出する酸化剤の速度が約０．１および５０ｍ
／ｓの間であり、好ましくは約１および５ｍ／ｓの間で
あるように供されることを特徴とする請求項１ないし５
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 前記第１の酸化剤供給通路および前記第
２の酸化剤供給通路は、全酸化剤の流れの５０％未満、
好ましくは約２０％未満が前記第１の酸化剤供給通路を
通過するように供されることを特徴とする請求項１ない
し６のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 前記第２の酸化剤供給通路を外側で包囲
する、前記インジェクタの外周の通路は、空気を供給さ
れることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項
記載の方法。 - 【請求項９】 前記第１の酸化剤供給通路および前記第
２の酸化剤供給通路は、８０％よりも高い純度を有する
酸素を供給されることを特徴とする請求項１ないし９の
いずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 前記燃料供給通路は、ガス状の炭化水
素、特にメタンまたはブタンを本質的に供給されること
を特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１１】 前記第１の酸化剤供給通路を通過する
全酸化剤の流れの割合を変えることによって、ガラスの
製造における溶融ガラスの移送フィーダを加熱するため
の火炎の長さを調整可能にする、請求項１ないし１０の
いずれか１項記載の方法の使用。 - 【請求項１２】 前記第１の酸化剤供給通路を通過する
全部の酸化剤の流れの割合を変えることによって、金属
の製造において生成された加熱火炎の酸化力を調整可能
にする、請求項１ないし１０のいずれか１項記載の方法
の使用。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9816634A FR2788110B1 (fr) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Procede de combustion et ses utilisations pour l'elaboration de verre et de metal |
| FR9816634 | 1998-12-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193215A true JP2000193215A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=9534678
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11367507A Pending JP2000193215A (ja) | 1998-12-30 | 1999-12-24 | ガラスおよび金属を製造するための燃焼方法ならびにその使用 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6190158B1 (ja) |
| EP (1) | EP1016825B1 (ja) |
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| DE (1) | DE69910725T2 (ja) |
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| US7717701B2 (en) * | 2006-10-24 | 2010-05-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pulverized solid fuel burner |
| FR2915989B1 (fr) * | 2007-05-10 | 2011-05-20 | Saint Gobain Emballage | Injecteur mixte a bas nox |
| DE102007025051B4 (de) * | 2007-05-29 | 2011-06-01 | Hitachi Power Europe Gmbh | Hüttengasbrenner |
| FR2918657B1 (fr) | 2007-07-10 | 2010-11-12 | Air Liquide | Four et procede oxy-combustible pour la fusion de matieres vitrifiables. |
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| CN103528059A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-01-22 | 哈尔滨前程科技发展有限公司 | 工业炉窑用多功能分步高氧燃烧器 |
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- 1999-12-28 CN CN99127086A patent/CN1258828A/zh active Pending
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