JP2009512834A - 蓄熱炉における結合燃焼の方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、エネルギー回収手段とバーナーとを具備した炉の中で実行される燃焼方法に関し、バーナーの一部が空気-燃焼バーナーの形態で組込まれ、その他の部分は空気燃焼バーナーの空気ダクトの下に配置される酸素-燃焼バーナーの形態で組込まれ、段階燃焼法を実行する。
【選択図】 図３

Description

本発明はエネルギー回収手段を具備した炉における燃焼の方法に関する。
蓄熱炉は、炉の側面に沿って耐火物のスタックを備えた炉である。これらの耐火物は、炉の側面から離れる煙道ガスから熱を回収するための、およびこの熱を炉に供給される冷たい空気に伝達するための熱交換器である。蓄熱器の耐火物は、煙道ガスによって非常に高い温度まで加熱される（およそ１３００ないし１５００℃）。実際には、炉の１つの側面を経由して離れる煙道ガスは、一般におよそ２０分持続するサイクルの間、耐火物とその上部から底部に至るまで接触する。次のサイクルの間、炉のバーナーに供給される冷たい燃焼空気は、耐火物とその上部から底部に至るまで接触し、そこから熱を抽出する。その結果、燃焼空気は、炉の燃焼チャンバーに導入する前に、一般におよそ１１００ないし１３００℃の温度まで加熱される。蓄熱器の両側が交互に加熱され、燃焼空気の予熱に用いられ得るように、煙道ガスおよび燃焼空気の流を各々のサイクルにて逆転させる。燃焼空気を予熱することは、高エネルギー効率の空気燃焼を可能にする。蓄熱炉について、燃焼空気は、煙道ガスを供給される金属熱交換器によって連続的に加熱される。これらの蓄熱炉は、空気-燃料バーナー（または空気バーナー）、すなわち酸化剤が空気であるバーナーで動作する。これは、空気-燃焼とも呼ばれる。
これらの炉の耐用年数は、一般におよそ１０ないし１５年である。動作している間、基本的な問題は、耐火物および蓄熱器の損耗が増大するにも関わらず、炉の生産能力を維持することにある。この問題は、長期に渡り市場の要求の変化と競うために炉の公称能力を超えた生産の増大を必要とする場合に、よりいっそう重要となることがわかるであろう。
現存する蓄熱炉の生産能力を維持または増大させるために、種々の代替案が利用可能である。第１に、溶融ガラスタンクの床または側壁を通して電極を導入することによって、電気的に加熱を補足することが可能である。この解決策は、大きな融通性（生産能力を１０ないし１５％増大できる）という本質的な利点を持つが、電力配分および電極配置の選択は経験的なので（溶融ガラスに対する電極の影響の正確なモデルが無い）、その実施には問題があり、結果の保証が無い。熱電極を配置することも難しい（特に、炉の組立ての前に場所が与えられていない場合）。投資コストは高く（変圧器）、電力価格は通常ガラス溶融に使用される化石燃料よりも著しく高い。
他の解決策は、炉の中で実行される空気-燃焼を、酸素-燃焼に部分的に転換することにある（本発明の文脈において、酸素-燃焼は、空気よりも酸素リッチな酸素-含有ガスを含む酸化剤を用いた燃焼を意味する）。酸素-燃焼は以下の技術の１つを用いて実行され得る：
- 溶融ゾーンにおいて炉の屋根を通して酸素-バーナー（または、酸素-燃料バーナー）を追加する技術（本発明の文脈において、酸素-バーナーまたは酸素-燃料バーナーは、空気よりも酸素リッチな酸素-含有ガスを含む酸化剤を用いた燃焼を意味する）；
- 空気-バーナーを酸素-燃焼に部分的または全て転換する技術。
しかしながら、これら２つの解決策には欠点がある。炉の屋根を通した酸素-バーナーの追加は、屋根に酸素バーナーを配置する本質的な難しさを生じる：動作中にこのタイプのバーナーを設置すること（屋根の穴あけ）は問題がある。過剰な熱機械応力（バーナーブロックおよびノーズにおいて（高温および高圧）、または屋根自体（脆化））は、材料および装置のより速い損耗、ならびに結果としてガラスにより多くの欠陥を生じるかもしれない。溶融ゾーン中（衝突炎（ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｆｌａｍｅｓ））で溶融物を被覆するバッチブランケットから飛散する塵の増加、およびガラスに欠陥を生じがちなガラスの酸化還元状態の乱れ（溶融ゾーン中でガラスと接触する多くのＣＯの存在）も観察される。
空気-バーナーから酸素-燃焼への部分的または完全な転換に関しては、これは主に、酸素ランスを空気ダクトの下に配置する一方で、当該ダクトを介して導入される熱い空気流の流量を調節することによって、または酸素-バーナーを炉の両側に追加することによって実行される。蓄熱炉で現在利用可能なこれらの酸素への転換について、以下の制限が観察される：
- 潜在的に炉の損耗および保全性、およびガラスの質（「耐火石（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｓｔｏｎｅ）」タイプの欠陥）にも有害な、屋根（+３０ないし５０℃）および上部構造（酸素の使用地点の近く）の温度の顕著な上昇。この欠点は特に、炎の根元の温度（および、ダクトにおいても）の著しい上昇（炎の中の多量の酸素から、および蓄熱器の中で予熱された空気の高温から生じるより速い燃焼）が観察される、酸素への部分的な転換の場合に顕著である。
- 炉の生産（出力）の不十分な増大：
・部分的なポート転換の場合により高い出力の保証が無い（過剰な炎の根元の加熱、および炎による溶融物の被覆の乏しさによる、事実上、溶融物への熱の伝達に有害な系統的な炎の短化）、
・炉の両側に酸素-燃料バーナーが追加される場合でも僅かな増大、この増大は、生じる酸素炎のサイズ、および関連する領域に注入できる最大出力によって制限される。
- 空気-燃焼によって生じる炎との負の相互作用のリスク：
・耐火物の損耗およびバッチへの熱伝達効率に有害な炎の偏り、
・制御が難しいＮＯｘ放出（ＮＯｘ（ｋｇ）／溶融物（トン））、
・部分的なポート転換（より熱く、短い炎）の場合により多くなる放出、
・せいぜい、ポートの総転換の場合（空気ポートと比較した場合）、または酸素バーナーが炉に追加され、かつ空気ポートと共存する場合の放出の安定性。
- 通常の酸素バーナーをポートのダクトの下に配置する難しさ、空気ダクトの下のスペース不足により、工業的に実行するのは困難で不可能ですらある。
酸素-燃焼技術を用いた蓄熱炉の生産（ガラスの生産高および品質）を増大させ、実施が容易な方法を提供することが本発明の１つの目的である。
他の目的は、既存の技術と比べて煙道ガス中のＮＯｘ放出制御に好適な、酸素-燃焼技術を用いた蓄熱炉の生産を増大する方法を提供することである。
さらなる目的は、空気-燃料炎のプロファイルを変えることなく、蓄熱炉中の空気-および酸素-燃料の結合燃焼を適合させる方法を提供することである。
この目的のために、本発明はエネルギー回収手段とバーナーとを具備した炉の中で実行される燃焼方法であって、
- 煙道ガスの熱をエネルギー回収手段の一部によって、次にエネルギー回収手段のその他の部分によって交互に回収し、
- 少なくとも一部のバーナーは、少なくとも１つの第１の燃料のインジェクターが下にまたは中央に配置される少なくとも１つの空気ダクトからなる空気-燃料バーナーであって、前記インジェクターは炉壁に対して垂直であり、
- ２つの段階：
・エネルギー回収手段の一部のみが動作し、動作中のエネルギー回収手段に炎を送ることができる空気-バーナーのみが動作する第１の段階と、
・エネルギー回収手段の他の部分のみが動作し、動作中のエネルギー回収手段に炎を送ることができる空気-バーナーのみが動作する第２の段階と
が交互に実施され、
少なくとも１つの酸素-燃料バーナーが少なくとも１つの空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置され、前記酸素-燃料バーナーは炉壁に対して垂直な流体インジェクターを含み、かつ第２の燃料および酸素リッチガスの段階燃焼法を実施し、前記段階燃焼法は少なくとも１つの第２の燃料のジェットおよび少なくとも１つの酸素リッチガスのジェットが注入されるように実行され、酸素リッチガスのジェットは酸素リッチガスの一次ジェットと酸素リッチガスの二次ジェットとを含み、
酸素リッチガスの一次ジェットは第１の不完全燃焼を生じさせるために第２の燃料のジェット近くに注入され、この第１の燃焼から生じるガスはなお第２の燃料の少なくとも一部を含む一方で、
酸素リッチガスの二次ジェットは、第１の燃焼から生じるガス中に存在する第２の燃料の一部との燃焼に入るために、第２の燃料のジェットと第２の燃料のジェットに最も近い酸素リッチガスの一次ジェットとの間の距離よりも大きな、第２の燃料のジェットからの距離Ｉ２で注入され、
酸素リッチガスの一次ジェットは少なくとも２つの一次ジェット：少なくとも、第２の燃料のジェットと接触して注入される酸素リッチガスの第１の一次ジェットと、少なくとも、第２の燃料のジェットから距離Ｉ１で注入される酸素リッチガスの第２の一次ジェットとに分けられ、Ｉ２はＩ１よりも大きい方法に関する。
本発明は、炉の中で燃焼を実行するシステムであって、
- 少なくとも１つの空気-燃料バーナーであって、
・空気ダクトと、
・空気ダクトの下または中央、かつ炉壁に対して垂直に配置される少なくとも１つの燃料インジェクターと
から構成される空気-燃料バーナーと、
- 空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置される少なくとも１つの酸素-燃料バーナーであって、
・少なくとも１つの燃料インジェクターと、
・酸素-燃料バーナーのインジェクターによって注入される燃料と接触して酸素リッチガスを注入するように配置された少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクターと、
・酸素-燃料バーナーの燃料インジェクターから距離Ｉ１で配置された少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクターと、
・酸素-燃料バーナーの燃料インジェクターから距離Ｉ２の少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクター（ここでＩ２＞Ｉ１）と
を含む少なくとも１組のインジェクターから構成される少なくとも１つの酸素-燃料バーナーと
を含み、前記インジェクターは炉壁に対して垂直であるシステムにも関する。
本発明の他の特徴および利点は、以下の記載を読むことから明らかになるであろう。本発明の代替の実施態様は、添付の図によって説明される非限定的な例として提供される。
それゆえに、本発明は主に、エネルギー回収手段と複数のバーナーとを具備した炉の中で実行される燃焼方法であって、
- 煙道ガスの熱をエネルギー回収手段の一部によって、次にエネルギー回収手段のその他の部分によって交互に回収し、
- 少なくとも一部のバーナーは、少なくとも１つの第１の燃料のインジェクターが下にまたは中央に配置される少なくとも１つの空気ダクトからなり、前記インジェクターは炉壁に対して垂直に配置され、
- ２つの段階：
・エネルギー回収手段の一部のみが動作し、動作中のエネルギー回収手段に炎を送ることができる空気-バーナーのみが動作する第１の段階と、
・エネルギー回収手段のその他の部分のみが動作し、動作中のエネルギー回収手段に炎を送ることができる空気-バーナーのみが動作する第２の段階と
が交互に実施され、
少なくとも１つの酸素-燃料バーナーが少なくとも１つの空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置され、前記酸素-燃料バーナーは炉壁に対して垂直な流体インジェクターを含み、かつ第２の燃料および酸素リッチガスの段階燃焼法を実施し、前記段階燃焼法は少なくとも１つの第２の燃料のジェットおよび少なくとも１つの酸素リッチガスのジェットが注入されるように実行され、酸素リッチガスのジェットは酸素リッチガスの一次ジェットと酸素リッチガスの二次ジェットとを含み、
酸素リッチガスの一次ジェットは第１の不完全燃焼を生じさせるために第２の燃料のジェット近くに注入され、この第１の燃焼から生じるガスはなお第２の燃料の少なくとも一部を含む一方で、
酸素リッチガスの二次ジェットは、第１の燃焼から生じるガス中に存在する第２の燃料の一部との燃焼に入るために、第２の燃料のジェットと第２の燃料のジェットに最も近い酸素リッチガスの一次ジェットとの間の距離よりも大きな第２の燃料のジェットからの距離Ｉ２で注入され、
酸素リッチガスの一次ジェットは少なくとも２つの一次ジェット：少なくとも、第２の燃料のジェットと接触して注入される酸素リッチガスの第１の一次ジェットと、少なくとも、第２の燃料のジェットから距離Ｉ１で注入される酸素リッチガスの第２の一次ジェットとに分けられ、Ｉ２はＩ１よりも大きい方法に関する。
本発明による方法における炉は、周囲空気である冷たい空気を、それに煙道ガスから回収したエネルギーを伝達することによって加熱するために使用されるエネルギー回収手段を具備する。これらのエネルギー回収手段は、炉の両側でそれらの側において、またはバッチが装填される炉の端のいずれかに配置される。
炉は空気-燃料バーナーも具備する。本発明の文脈において、「空気-燃料バーナー」は、空気と燃料との燃焼を実施するバーナーを意味する。本方法によれば、空気-燃料バーナーは、少なくとも１つの燃料インジェクターが下または中央に配置される少なくとも１つの空気ダクトからなる。インジェクターは炉壁に対して垂直であり、炉壁に対して実質的に垂直な炎を生じる。しかしながら、角度効果が炎に加わるであろう。空気-燃料バーナーの煙道ガスによって解放された熱は、動作中のエネルギー回収手段によって回収され、動作モードはエネルギー回収手段が熱を回収する段階に対応する一方で、停止モードはエネルギー回収手段がその熱を冷たい空気に放出する場合に対応する。エネルギー回収手段と空気-燃料バーナーとは反対の段階で動作する：動作中のエネルギー回収手段に炎を向けないこれらの空気-燃料バーナーが消える一方で、動作中のエネルギー回収手段に炎および煙道ガスを向けるこれらの空気-燃料バーナーが動作する。
本発明によれば、方法は少なくとも１つの空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された酸素-燃料バーナーも使用する。本発明の文脈おいて、酸素-燃料バーナーは、燃料と９０体積％超の酸素濃度を持つガスである酸素リッチガスとの燃焼を用いるバーナーを意味する。ＶＳＡ（真空スイング吸着）プロセスによって作られた酸素は、この目的に理想的である。酸素-燃料バーナーの燃料は、酸素-燃料バーナーのものと同一または異なっていてもよい。酸素-燃料バーナーは空気ダクトの下にあるが、溶融物の上にあることが理解されるであろう。この方法は、１つの空気ダクトの下の１つの酸素-燃料バーナー、または１つ以上の空気ダクトの下の複数の酸素-燃料バーナーを使用してもよい。炉が、側に配置された空気ダクトを具備する場合、この方法は、好ましくは対向する空気ダクトの下に、両側に対称に配置される偶数個の酸素-燃料バーナーを使用する。本発明により使用される酸素-燃料バーナーは特殊なタイプである：それらは燃焼させる燃料の段階燃焼を実施せねばならず、酸素リッチガスは少なくとも３つの異なるジェットの形態で注入される：燃料と接触した第１の一次ジェットの注入、燃料注入地点から距離Ｉ１で注入される第２の一次ジェットの注入、および距離Ｉ２で注入される二次ジェットの注入。本発明の文脈内で、「燃料と接触した注入」という表現は、一次ジェットの１つが第２の燃料のジェットの中央で、または第２の燃料のジェット周りのシースの形態でのいずれかで注入されることを意味し、第１の酸素リッチガスの一次ジェットと第２の燃料との間の距離はそれゆえにゼロとなる。このタイプの酸素-燃料バーナーは、特に出願ＷＯ ０２／０８１９６７、ＷＯ ２００４／０９４９０２およびＷＯ ２００５／０５９４４０に記載されている。酸素-燃料バーナーのインジェクターは、炉壁に対して垂直であり、炉壁に対して実質的に垂直な炎を発する。しかしながら、角度効果が炎に加わるであろう。酸素-燃料バーナーによって作られる炎は、空気-燃料バーナーによって作られる炎に対して実質的に平行である。
炉が、エネルギー回収手段が両側に配置された溶融炉の場合は、好ましくは少なくとも１つの酸素-燃料バーナーは、炉の溶融ゾーンに位置する空気ダクトの下に配置される。
酸素-燃料バーナーが空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置される場合、酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの流量は、一般に前記バーナーおよびバーナーが下に配置される空気ダクトによって注入される酸素リッチガスおよび空気の流量の２０ないし１００％である。１００％の流量は、空気-燃料バーナーが消えている段階に対応する。
好ましくは、空気-燃料バーナーによって実行される燃焼は亜化学量論的であり、酸素-燃料バーナーによって実行される燃焼は超化学量論的（ｓｕｐｅｒｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）である。
本発明によれば、エネルギー回収手段の熱回収サイクルにより、燃焼方法、および特に、酸素-燃焼バーナー中で実行される燃焼の制御が可能になる。したがって、第１の代替案によれば、動作中の空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、酸素リッチガスの二次ジェット中の酸素リッチガスの流量は、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の７０ないし８０％、好ましくは７５％を示す。酸素-バーナーの二次酸化ガスインジェクター中の酸素リッチガスのこの配分は、幅広の空気および酸素炎の提供に役立つ。
第２の代替案によれば、動作中の空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、酸素リッチガスの二次ジェット中の酸素リッチガスの流量は、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の４５ないし５５％、好ましくは５０％を示す。酸素-バーナーの二次酸化ガスインジェクター中の酸素リッチガスのこの配分は、安定な空気および酸素炎の提供、ならびに炎の根元近くに配置された溶融物への、熱伝達の集中に役立つ。
酸素-燃料バーナーの動作に関しては、方法の２つの動作の実施態様が実施され得る。方法の第１の態様によれば、動作中のエネルギー回収手段に炎を向ける酸素-燃料バーナーのみも動作する。この実施態様において、酸素-燃料バーナーは、空気-燃料バーナーと同時に動作する：エネルギー回収手段の一部が、動作中の空気-バーナーから煙道ガスを回収する場合、これらの空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置される酸素-バーナーも動作し、後者のエネルギー回収手段が消えている場合、したがって熱を供給するこれらの空気-燃料バーナーも消えて、これらの消えている空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された酸素-バーナーも消える。
方法の第２の実施態様において、熱回収手段および空気-燃料バーナーの動作および停止段階と独立に、酸素-燃料バーナーが持続的に動作する。この第２の実施態様の実施の間、第１の代替案によれば、停止している空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、酸素リッチガスの二次ジェット中の酸素リッチガスの流量は、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の７０ないし８０％、好ましくは７５％を示し得る。酸素-バーナーの二次酸化ガスインジェクター中の酸素リッチガスのこの配分は、炎のＮＯｘ放出を減らし、幅広い炎の提供に役立つ。
この第２の実施態様の実施の間、第２の代替案によれば、停止している空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、酸素リッチガスの二次ジェット中の酸素リッチガスの流量は、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の４５ないし５５％、好ましくは５０％を示し得る。酸素-バーナーの二次酸化ガスインジェクター中の酸素リッチガスのこの配分は、炎のＮＯｘ放出を減じ、煙道ガスの温度の上昇に役立つ。
本発明は炉の中で燃焼を実行するシステムであって、
- 少なくとも１つの空気-燃料バーナーであって、
・空気ダクトと、
・空気ダクトの下または中央、かつ炉壁に対して垂直に配置される少なくとも１つの燃料インジェクターと
から構成される空気-燃料バーナーと、
- 空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置される少なくとも１つの酸素-燃料バーナーであって、
・少なくとも１つの燃料インジェクターと、
・酸素-燃料バーナーのインジェクターによって注入される燃料と接触して酸素リッチガスを注入するように配置された少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクターと、
・酸素-燃料バーナーの燃料インジェクターから距離Ｉ１で配置された少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクターと、
・酸素-燃料バーナーの燃料インジェクターから距離Ｉ２の少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクター（ここでＩ２＞Ｉ１）と
を含む少なくとも１組のインジェクターから構成される少なくとも１つの酸素-燃料バーナーと
を含み、前記インジェクターは炉壁に対して垂直であるシステムに関する。
酸素-燃料バーナーは、出願ＷＯ ０２／０８１９６７、ＷＯ ２００４／０９４９０２およびＷＯ ２００５／０５９４４０に記載されたものから選択されてもよい。
一般に、本発明による燃焼システムにおいて、空気-燃料バーナーの燃料インジェクターは空気ダクトの下に配置され、前記インジェクターおよび酸素-燃料バーナーのインジェクターは、実質的に同じ水平面に配置される。
好ましくは、酸素-燃料バーナーは２組のインジェクターから構成され、前記２つの組は、その下にバーナーが配置される空気ダクトの中心に関して対称に配置される。この好ましいシステムにおいて、少なくとも１つの空気-燃料バーナーの燃料インジェクターは、２組の酸素-燃料バーナーのインジェクターの間に配置される。好ましい実施態様によれば、酸素-燃料バーナーは少なくとも２つの燃料インジェクターを含み、前記燃料インジェクターは、２組の酸素-燃料バーナーのインジェクターの両側に配置される。
図１、２および３は、本発明による方法およびデバイスを示す。
図１は、空気-燃料バーナーと、横型エネルギー回収手段（ｌａｔｅｒａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｍｅａｎｓ）とを具備した炉の動作を示す。エネルギー回収手段（１および１１）は、炉６の両側に、横に配置される。空気-燃料バーナー（図示せず）は、炎２を発する：これらのバーナーの炎は動作中のエネルギー回収手段に向けられる一方で、動作中のバーナーと同じ、炉６の横の側に配置されたエネルギー回収手段１は消えている。
図２は、空気-燃料バーナーと、バッチが装填される炉（６）の端に配置されたエネルギー回収手段（１，１１）とを具備した炉の動作を示す。空気-燃料バーナー（図示ぜず）は、バッチが装填される炉（６）の端に向けて戻る動きを持った炎２を発する。炎２が向けられるエネルギー回収手段１１が動作している一方で、動作中のバーナーの後方に配置されたエネルギー回収手段１は消えている。
図３は、本発明による燃焼システムであって、
- 空気ダクト３と、空気ダクトの下に配置された３つの燃料インジェクター４とを含む空気-燃料バーナーと、
- ２組のインジェクター５を含み、各々の組が空気ダクト３の下に対称に配置される酸素-燃料バーナーと
から構成される燃焼システムを示す。空気-燃料バーナーの１つの燃料インジェクター４は、酸素-燃料バーナーの２組のインジェクター５の間に配置される。空気-燃料バーナーの他の２つの燃料インジェクター４は、酸素-燃料バーナーの２組のインジェクター５の周りに配置される。
先に記載したような本発明による方法および燃焼システムを実施することによって、エネルギー回収手段と空気-燃料バーナーとを具備した炉の能力を増大させ、それ故に炉の生産能力の増大が可能になる。
本発明による方法および燃焼システムは、空気-または酸素-燃料バーナーの性質により異なるタイプの燃料の燃焼を実行することに役立つ。
本発明による第２の実施態様は（熱回収手段および空気-燃料バーナーの動作および停止段階と独立して、酸素-燃料バーナーが持続的に動作する）、溶融物の加熱の維持に役立つ。酸素-燃料バーナーによって作られる小体積の煙道ガスにより、熱回収手段が動作モードを変える場合に実際、それらを消す必要が無い。この場合、酸素-燃料バーナーの出力は、空気-燃料バーナーの非対称な加熱を補うために調節され得る。
図１は、横型エネルギー回収手段を具備した炉の模式図である。 図２は、バッチ装填平面にエネルギー回収手段を具備した炉の模式図である。 図３は、本発明による燃焼システムの模式図である。

Claims (13)

  1. エネルギー回収手段と複数のバーナーとを具備した炉の中で実行される燃焼方法であって、
    - 煙道ガスの熱をエネルギー回収手段の一部によって、次にエネルギー回収手段のその他の部分によって交互に回収し、
    - 少なくとも一部のバーナーは、少なくとも１つの第１の燃料のインジェクターが下にまたは中央に配置される少なくとも１つの空気ダクトからなる空気-燃料バーナーであって、前記インジェクターは炉壁に対して垂直であり、
    - ２つの段階：
    ・エネルギー回収手段の一部のみが動作し、動作中のエネルギー回収手段に炎を送ることができる空気-バーナーのみが動作する第１の段階と、
    ・エネルギー回収手段のその他の部分のみが動作し、動作中のエネルギー回収手段に炎を送ることができる空気-バーナーのみが動作する第２の段階と
    が交互に実施され、
    少なくとも１つの酸素-燃料バーナーが、少なくとも１つの空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置され、前記酸素-燃料バーナーは炉壁に対して垂直な流体インジェクターを含み、かつ第２の燃料および酸素リッチガスの段階燃焼法を実施し、前記段階燃焼法は、少なくとも１つの第２の燃料のジェットおよび少なくとも１つの酸素リッチガスのジェットが注入されるように実行され、酸素リッチガスのジェットは酸素リッチガスの一次ジェットと酸素リッチガスの二次ジェットとを含み、
    酸素リッチガスの一次ジェットは第１の不完全燃焼を生じさせるために第２の燃料のジェット近くに注入され、この第１の燃焼から生じるガスはなお第２の燃料の少なくとも一部を含む一方で、
    酸素リッチガスの二次ジェットは、第１の燃焼から生じるガス中に存在する第２の燃料の一部との燃焼に入るために、第２の燃料のジェットと第２の燃料のジェットに最も近い酸素リッチガスの一次ジェットとの間の距離よりも大きな、第２の燃料のジェットからの距離Ｉ２で注入され、
    酸素リッチガスの一次ジェットは少なくとも２つの一次ジェット：少なくとも、第２の燃料のジェットと接触して注入される第１の酸素リッチガスの一次ジェットと、少なくとも、第２の燃料のジェットから距離Ｉ１で注入される第２の酸素リッチガスの一次ジェットとに分けられ、前記距離Ｉ２は距離Ｉ１よりも大きいことを特徴とする方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、炉が、エネルギー回収手段が側に配置される溶融炉であり、少なくとも１つの酸素-燃料バーナーが炉の溶融ゾーンに位置する空気ダクトの下に配置されることを特徴とする方法。
  3. 請求項１および２のいずれかに記載の方法であって、酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの流量が、前記バーナーおよびそれが下に配置される空気ダクトによって注入される酸素リッチガスおよび空気の流量の２０ないし１００％であることを特徴とする方法。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法であって、動作中の空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、二次酸素リッチガスのジェット中の酸素リッチガスの流量が、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の７０ないし８０％を示すことを特徴とする方法。
  5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法であって、動作中の空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、二次酸素リッチガスのジェット中の酸素リッチガスの流量が、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の４５ないし５５％を示すことを特徴とする方法。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法であって、煙道ガスから熱を回収するエネルギー回収手段と対向して配置された酸素-燃料バーナーのみが動作することを特徴とする方法。
  7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法であって、停止中の空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、二次酸素リッチガスのジェット中の酸素リッチガスの流量が、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の７０ないし８０％を示すことを特徴とする方法。
  8. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法であって、停止中の空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置された各々の酸素-燃料バーナーについて、二次酸素リッチガスのジェット中の酸素リッチガスの流量が、前記酸素-燃料バーナーによって注入される酸素リッチガスの総量の４５ないし５５％を示すことを特徴とする方法。
  9. 上記の請求項のうちの１項に記載の方法であって、空気-燃料バーナーによって実行される燃焼が亜化学量論的であり、酸素-燃料バーナーによって実行される燃焼が超化学量論的であることを特徴とする方法。
  10. 炉の中で燃焼を実行するシステムであって、
    - 少なくとも１つの空気-燃料バーナーであって、
    ・空気ダクト（３）と、
    ・空気ダクト（３）の下または中央、かつ炉壁に対して垂直に配置される少なくとも１つの燃料インジェクター（４）と
    から構成される空気-燃料バーナーと、
    - 空気-燃料バーナーの空気ダクトの下に配置される少なくとも１つの酸素-燃料バーナーであって、
    ・少なくとも１つの燃料インジェクターと、
    ・酸素-燃料バーナーのインジェクターによって注入される燃料と接触して酸素リッチガスを注入するように配置された少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクターと、
    ・酸素-燃料バーナーの燃料インジェクターから距離Ｉ１で配置された少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクターと、
    ・酸素-燃料バーナーの燃料インジェクターから距離Ｉ２の少なくとも１つの酸素リッチガスインジェクター（ここで、Ｉ２＞Ｉ１）と
    を含む少なくとも１組のインジェクター（５）から構成される少なくとも１つの酸素-燃料バーナーと
    を含み、前記酸素-燃料バーナーのインジェクターは炉壁に対して垂直であるシステム。
  11. 請求項１０に記載のシステムであって、空気-燃料バーナーの第１の燃料のインジェクター（４）が空気ダクト（３）の下に配置され、前記インジェクターおよび酸素-燃料バーナーのインジェクターが実質的に同じ水平面に配置されることを特徴とするシステム。
  12. 請求項１０および１１のいずれかに記載のシステムであって、酸素-燃料バーナーが２組のインジェクター（５）から構成され、前記（２）組（５）が、バーナーが下に配置される空気ダクト（３）の中心について対称的に配列されることを特徴とするシステム。
  13. 請求項１２に記載のシステムであって、少なくとも１つの空気-燃料バーナーの燃料インジェクター（４）が、２組の酸素-燃料バーナーのインジェクター（５）の間に配置されることを特徴とするシステム。
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