JP4204867B2 - 燃料と酸化剤について別々の注入を行う燃焼方法および該方法を実施するためのバーナーアセンブリ - Google Patents
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Description
−製品の品質とエネルギー消費の観点で方法の要求事項に関連する、2つの限界の間に存在しなければならない炉の壁と加熱される装填物の温度。
d2 ≧5Dかつd2 ≧d1 、好ましくは
10D≦d2 ≦50Dであり、
Dは、2次酸化剤の流れが注入される2次酸化剤注入装置の面積と同じ面積を有する円の直径である。もし距離d2iで配置され、等価の直径Di の2次酸化剤注入装置の数i(iは、可能的には、1から25まで変化する)が用いられるならば、そのときは、d2iおよびDi は、個別に上記式を満足しなければならない。
d2 ≧5Dかつd2 ≧d1 、好ましくは
10D≦d2 ≦50D
である。
このシステムを作動させるとき、酸素は、獲得することが所望される結果に従って様々のラインに分割され得るものであり、前記ラインは、異なるか同一の酸素注入速度が様々の注入装置で獲得されるようにそれぞれの直径を有する。
Claims (39)
- 少なくとも1種の燃料と少なくとも1種の酸化剤を別々に注入し、前記酸化剤の流れが1次酸化剤の流れと2次酸化剤の流れを含み、第1の不完全燃焼を発生させるように前記1次酸化剤の流れを前記燃料に近接して注入し、その第1の燃焼から生じる気体もまた燃料の少なくとも一部を含み、一方、特に前記第1の燃焼由来の気体により希釈され、かつ前記酸化剤とはまだ反応していない燃料の一部との燃焼に入るように、前記2次酸化剤の流れを、前記燃料の流れと前記燃料の流れに最も近い前記1次酸化剤の流れとの間の距離より大きい、前記燃料の流れからの距離をもって注入する、炉の中での燃焼の方法であって、前記1次酸化剤の流れをそれ自体少なくとも2つの1次の流れ、すなわち、燃料により取り囲まれ、そしてその燃料との燃焼反応を急速に受けるように、前記燃料の流れに注入される1次酸化剤の少なくとも1つの高速混合の第1の流れ、および前記1次酸化剤の少なくとも1つの高速混合の流れよりも前記燃料の流れとより低速で混合するように、前記1次酸化剤の第1の流れから距離d1 をおいて注入される1次酸化剤の少なくとも1つの低速混合の第2の流れに分割し、距離d 1 が30cm以下であり、d 2 ≧5Dおよびd 2 ≧d 1 であり、ここで、d 2 は、前記1次酸化剤の高速混合流と2次酸化剤の流れとの間の距離であり、Dは、前記2次酸化剤の流れを注入する2次注入装置の面積と同じ面積を有する円の直径であることを特徴とする方法。
- 距離d1 が、1次酸化剤の低速混合流の直径d3 の10倍以下であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 1次酸化剤と2次酸化剤の流れの合計が燃料の流れに対してほぼ化学量論的であり、好ましくは、前記化学量論的な流れに対し±15%の範囲内にあることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 前記2次酸化剤の流れ自体が、複数の2次酸化剤の流れからなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の方法。
- 前記2次酸化剤の量が、前記注入される酸化剤の全量の0%ないし90%、好ましくは10%ないし90%であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の方法。
- 前記2次酸化剤の全量が前記注入される酸化剤の全量の50%ないし90%であり、前記1次酸化剤が前記酸化剤の全量の10%ないし50%の量を占め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。
- 前記2次酸化剤の全量が前記注入される酸化剤の全量の60%ないし80%であり、前記1次酸化剤の量がその同じ全量の20%ないし40%であることを特徴とする請求項6記載の方法。
- 前記2次酸化剤注入ポートの断面積の合計が2.5cm2 以上であ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。
- 10D≦d2 ≦50Dであることを特徴とする請求項8記載の方法。
- 前記1次酸化剤の高速混合の第1の流れが前記酸化剤の全量の5から40体積%を占め、一方、前記1次酸化剤の低速混合の第2の流れが前記酸化剤の全量の5から95体積%を占め、酸化剤の可能な残部を前記2次酸化剤の流れにより提供す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。
- 前記1次酸化剤の低速混合の第2の流れ自体が複数の流れからなることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項記載の方法。
- 前記1次酸化剤の第2の流れが前記1次酸化剤の高速混合の第1の流れからほぼ同じ距離d1 に位置する2つのほぼ同一の流れからなり、前記酸化剤の3つの流れがほぼ同一平面に存在することを特徴とする請求項11記載の方法。
- 1次酸化剤の少なくとも1つの低速混合の第2の流れが前記1次酸化剤の第1の流れと前記2次酸化剤の流れにより形成される平面に存在しないことを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項記載の方法。
- 前記1次酸化剤の複数の第2の流れを前記1次酸化剤の第1の流れの周りに均一に配置することを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項記載の方法。
- 前記1次酸化剤の複数の第2の流れが前記1次酸化剤の第1の流れを含む平面に対して対称的に配置されていることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 燃料注入速度が20m/sを超え、好ましくは、マッハ2以下であることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項記載の方法。
- 前記燃料注入速度が20m/sないし300m/sであることを特徴とする請求項16記載の方法。
- 前記燃料が注入される前に予備加熱され得ることを特徴とする請求項16または17記載の方法。
- 前記燃料が注入の間に脈動し、その脈動の周波数が好ましくは0.1ないし3Hz、より好ましくは0.1ないし1Hzであることを特徴とする請求項16ないし18のいずれか1項記載の方法。
- 前記高速混合1次酸化剤の注入速度が20m/sないしマッハ2であることを特徴とする請求項1ないし19のいずれか1項記載の方法。
- 前記低速混合1次酸化剤の注入速度が10m/sないしマッハ1であることを特徴とする請求項1ないし20のいずれか1項記載の方法。
- 前記2次酸化剤の注入速度が20m/sないしマッハ2であることを特徴とする請求項1ないし21のいずれか1項記載の方法。
- 前記酸化剤の流れの少なくとも1つが注入される前に予備加熱され、その注入速度が最大限マッハ2の速度に達することが可能であることを特徴とする請求項1ないし19のいずれか1項記載の方法。
- 前記酸化剤の流れの少なくとも1つを脈動状に注入し、それらの脈動の周波数が0.1ないし3Hz、好ましくは0.1ないし1Hzであることを特徴とする請求項1ないし23のいずれか1項記載の方法。
- 前記2次酸化剤が空気、好ましくは予備加熱された空気と酸素の混合物からなることを特徴とする請求項1ないし24のいずれか1項記載の方法。
- 空気が前記2次酸化剤の全酸素量の5体積%から80体積%までを提供し、残部を酸素富化空気または実質的に純粋な酸素が提供することを特徴とする請求項25記載の方法。
- 空気が全酸素量の15体積%から40体積%までを構成することを特徴とする請求項26記載の方法。
- 単一の燃料を注入するかまたはいくつかの異なる燃料を注入することを特徴とする請求項1ないし27のいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも1つの燃料注入ポートおよび少なくとも1つの酸化剤注入ポートを有するブロックから形成される、燃料と酸化剤を別々に注入するバーナーアセンブリであって、前記燃料注入ポートは、燃料の流れの方向に少なくとも1つの対称の長手軸を有し、対称の長手軸を有する第1の酸化剤注入装置が前記燃料注入ポートに配置され、前記対称の2つの長手軸はほぼ平行であり、第2の酸化剤注入ポートが前記第1の酸化剤注入装置の対称の軸から距離d1の場所に位置し、前記バーナーアセンブリは、さらに、直径Dの第3の酸化剤注入ポートを提供する少なくとも1つの第2のブロックを含み、前記第3の酸化剤注入ポートは、前記第1の酸化剤注入装置の対称の軸から距離d2に位置し、ここで、
d1≦30cmであり、およびd2≧5Dかつd2≧d1
であることを特徴とするバーナーアセンブリ。 - 10D≦d2≦50Dであることを特徴とする請求項29記載のアセンブリ。
- d1 ≦10d3 であることを特徴とする請求項29または30記載のアセンブリ。
- D≧0.5cmであることを特徴とする請求項30または31記載の方法。
- 前記ブロックが複数の燃料注入ポートを有することを特徴とする請求項29ないし32のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記ブロックが複数の第1の酸化剤の注入装置を有することを特徴とする請求項29ないし33のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記ブロックが複数の第2の酸化剤の注入ポートを有することを特徴とする請求項30ないし34のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記燃料注入ポートが重質燃料油注入装置を備えることを特徴とする請求項30ないし35のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 1種類以上の燃料を注入するためのいくつかの別々の燃料注入ポートを有することを特徴とする請求項29ないし36のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 一方で、1次酸化剤ラインに連通し、他方で、第3の酸化剤注入ポートに接続されている2次酸化剤ラインに連通する、前記酸化剤の全ての流れを分割するための第1の流れ分割弁を含み、前記1次酸化剤ラインが、一方で、前記第1の酸化剤注入装置に、他方で、前記第2の酸化剤注入ポートに接続されている第2の流れ分割弁に接続されていることを特徴とする請求項29ないし37のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 注入装置の上流で酸化剤の圧力を変化させることなく前記酸化剤の速度と運動量を変化させることを可能とするために、前記第3の2次酸化剤注入ポートが2つの横断面を有する注入装置であることを特徴とする請求項29ないし38のいずれか1項記載のアセンブリ。
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