JP5642679B2 - バーナー組立体(burnerassembly)による燃焼発生方法、及びそのためのバーナー組立体 - Google Patents
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Description
・固体原料が炉に送られる装填(loading)又は投入(charge)フェーズ、
・溶融材料となるように固体原料が溶かされる溶融フェーズ、
・均質性が必要レベルに達するまで溶融材料が溶融状態に保たれる維持(maintenance)、細密化(fining)又は精製(refining)フェーズ、
・精製された溶融材料が後工程のために炉から取り出される湯出し(tapping)又は放出(discharge)フェーズ、
を含む。
・レードル容器を高温まで加熱する初期(initial)又は一次(primary)フェーズ、
・レードル容器が高温に維持され、耐火材料の全体に亘り温度分布を均一化させる保持(holding)又は恒温(temperature equilibrating)フェーズ、
を含む。
・エネルギー費用の削減
・生産性の向上
・下記を含む工程制御の改善
・炉内雰囲気の安定性向上
・NOx、及び、塵埃のような不純物を含む黒煙、のような汚濁の大きな低減
である。
・前記内部酸化剤供給手段と前記燃料通路の隙間との間にあり、前記酸化剤供給系統が前記少なくとも1つの酸化剤通路の出口に前記第1の酸化剤を供給する時に、前記隙間に前記第1の酸化剤の一部を流出させる第1の流体接続と、
・前記外部酸化剤供給手段と前記燃料通路の隙間との間にあり、前記酸化剤供給系統が前記少なくとも1つの酸化剤通路の出口に前記第2の酸化剤を供給する時に、前記隙間に前記第2の酸化剤の一部を流出させる第2の流体接続と、
を備えてもよい。
(a)前記耐火ブロックの酸化剤通路の内部酸化剤供給手段に第1の酸化剤を選択的に供給し、この第1の酸化剤は、好都合には体積で70%以上、好ましくは体積で90%以上、より好ましくは体積で95%以上の酸素を含み、
(b)同じ前記酸化剤通路の同心状の外部酸化剤供給手段に第2の酸化剤を選択的に供給し、この第2の酸化剤は、好ましくは体積で25%未満の酸素を含み、好都合には空気であり、
(c)前記内部酸化剤供給手段への前記第1の酸化剤だけの供給(前記外部酸化剤供給手段には前記第2の酸化剤を供給せず)と、同心状の前記外部酸化剤供給手段への前記第2の酸化剤だけの供給(前記内部酸化剤供給手段には前記第1の酸化剤を供給せず)と、前記内部酸化剤供給手段への前記第1の酸化剤と同心状の前記外部酸化剤供給手段への前記第2の酸化剤との組み合わせの供給との間で、前記少なくとも1つの酸化剤通路への前記第1の酸化剤及び前記第2の酸化剤の間の供給の比率を変え、
(d)前記酸化剤又は前記酸化剤らを、前記バーナーの下流でこれらが伴う燃焼のために燃料に向かわせる、
ことを含む。
(c’)少なくとも1つの燃料通路に燃料を供給し、前記少なくとも1つの燃料通路の燃料出口を通して前記燃料を注入する。
(a)第1の酸化剤及び第2の酸化剤の間の比率を制御することで、酸化剤の酸素含有量を変え、
(b)第1の酸化剤だけ、第2の酸化剤だけ、又はそれら両方の酸化剤の組み合わせのいずれが注入されるかに関わらず、酸化剤の注入速度を制御し、
(c)複合の酸化剤通路により、投入物を包む幅広(wide)で、それゆえより均質な炎を得て、
(d)このタイプのバーナー仕様において、窒素酸化剤(NOx)の放出をとても小さくする低輝度燃焼反応(low intensity combustion reaction)を実現する。
・溶融フェーズ
・微細化フェーズ、そして、
・排出フェーズ
温度やエネルギーなどの異なる必要条件が、溶融及び維持フェーズにある。最も大きなパワーやエネルギー(材料の重さあたり)が溶融フェーズで必要であり、一方で、相対的に小さなパワーやエネルギー(材料の重さあたり)が微細化フェーズで必要である。
Claims (16)
- 耐火ブロック(12)と、燃料供給系統(18)と、酸化剤供給系統(20)とを有したバーナー組立体(10)による燃焼発生方法であって、
前記耐火ブロックは、燃料入口から燃料出口に延びた少なくとも1つの燃料通路(28A、28B、28C)を第1の面に沿って形成し、酸化剤入口から酸化剤出口(46A、46B)に延びた少なくとも1つの酸化剤通路(42A、42B)を第2の面に沿って形成し、前記第1の面と前記第2の面とは、前記燃料並びに酸化剤出口を越えたところにある1つのラインに沿って交差し、
前記酸化剤
供給系統は、第1の酸化剤の源に接続される入口を有した内部酸化剤供給手段(58A、58B)と、前記内部酸化剤供給手段を少なくとも部分的に取り囲むとともに、第2の酸化剤の源に接続される入口を有した外部酸化剤供給手段とを有し、
前記内部酸化剤供給手段及び前記外部酸化剤供給手段は、前記少なくとも1つの酸化剤通路中に少なくとも部分的に延び、前記酸化剤供給系統は、前記少なくとも1つの酸化剤通路の出口に、前記第1の酸化剤と前記第2の酸化剤との少なくとも一方を供給可能に構成され、
この方法は、
(a)前記内部酸化剤供給手段から、耐火ブロック(12)に形成された前記酸化剤通路(42A、42B)に前記第1の酸化剤を選択的に供給し、
(b)前記外部酸化剤供給手段から、前記酸化剤通路(42A、42B)に第2の酸化剤を選択的に供給し、
(c)前記内部酸化剤供給手段からの前記第1の酸化剤だけの供給と、前記外部酸化剤供給手段からの前記第2の酸化剤だけの供給と、前記内部酸化剤供給手段からの前記第1の酸化剤と前記外部酸化剤供給手段からの前記第2の酸化剤との組み合わせの供給との間で、前記少なくとも1つの酸化剤通路への前記第1の酸化剤及び前記第2の酸化剤の供給の比率を変え、
(d)前記第1の酸化剤と第2の酸化剤との少なくとも一方を、前記バーナー組立体(10)の下流で、燃料と共に燃焼させるように燃料に向かわせる、
ことを含む燃焼発生方法。 - (c’)前記少なくとも1つの燃料通路(28A、28B、28C)に燃料を供給し、前記少なくとも1つの燃料通路(28A、28B、28C)の燃料出口を通して前記燃料を射出させることさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記第1の酸化剤は、体積比で70%以上の酸素を含み、前記第2の酸化剤は、体積比で25%未満の酸素を含んでいる請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第1の酸化剤と第2の酸化剤との少なくとも一方を向かわせる前記工程で、前記酸化剤は、前記バーナー組立体の下流で酸化剤と共の燃焼のために燃料に向かわされ、前記第1の酸化剤は、前記第1の面に対して第1の角度を形成する第1の方向に沿って向かわされ、前記第2の酸化剤は、前記第1の面に対して第2の角度を形成する第2の方向に沿って向かわされ、前記第1の角度は、前記第2の角度よりも大きい請求項1乃至3のいずれか1に記載の方法。
- 前記内部酸化剤供給手段(58A、58B)は、当該内部酸化剤供給手段の出口と前記酸化剤出口のオリフィスとの間に延びた前記酸化剤通路(42A、42B)の部分の長さが前記第1の酸化剤を前記第2の酸化剤と予混合する混合室(42C、42D)を規定するように、前記酸化剤出口(46A、46B)に達しない短さに形成された請求項1乃至4のいずれか1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの酸化剤通路(42A、42B)は、前記耐火ブロック(12)内で、前記少なくとも1つの燃料通路(28A、28B、29C)の上方に位置された請求項1乃至5のいずれか1に記載の方法。
- 前記酸素供給系統(20)は、前記第1の酸化剤及び前記第2の酸化剤の、前記酸化剤通路への流量を制御する手段をさらに備えた請求項1乃至6のいずれか1に記載の方法。
- 複数の酸化剤通路(42A、42B)及び複数の燃料通路(28A、28B、28C)を備え、各酸化剤通路と各燃料通路とは、セットをなし、これらセットは、前記第1並びに第2の面に沿って離れており、前記第1並びに第2の酸化剤の少なくとも一方が、前記ラインに沿って前記燃料に交わり、前記ラインの前から前記耐火ブロック(12)を離れる向きに実質的に面状の炎を生じさせるように、各セットの前記酸化剤通路は前記燃料通路の上方に位置された請求項1乃至7のいずれか1に記載の方法。
- 前記燃料通路 (28A、28B、28C)は、取り囲む隙間を有した燃料注入ノズルを備え、前記酸化剤供給系統(20)からの酸化剤の一部を、前記燃料通路の隙間に流出させる手段(48、68)が設けられ、前記酸化剤流出手段は、前記流出させた酸化剤を、前記燃料注入ノズルの外部を取り囲むシールドの形で送ることが可能に構成された請求項1乃至8のいずれか1に記載の方法。
- 前記酸化剤流出手段は、前記内部酸化剤供給手段と前記燃料通路(48A、48B、48C)の隙間との間にあり、前記酸化剤供給系統(20)が前記第1の酸化剤を前記少なくとも1つの酸化剤通路(42A、42B)の出口(46A、46B)に供給する時、前記燃料通路の隙間に前記第1の酸化剤の一部を流出させる第1の結合(68)を備え、前記酸化剤流出手段は、前記外部酸化剤供給手段と前記燃料通路の隙間との間にあり、前記酸化剤供給系統が前記第2の酸化剤を前記少なくとも1つの酸化剤通路の出口に供給する時、前記燃料通路の隙間に前記第2の酸化剤の一部を流出させる第2の結合(48)をさらに備えた請求項9に記載の方法。
- 前記燃料は、天然ガス、重油、又は粉末の炭化水素燃料、のような炭化水素燃料を含む請求項1乃至10のいずれか1に記載の方法。
- 溶融工程又は溶融炉における請求項1乃至11のいずれか1に記載の方法の使用。
- レードルの予熱工程における請求項1乃至11のいずれか1に記載の方法の使用。
- 請求項1乃至11のいずれか1に記載の方法を使用した炉内で投入物を溶融させる工程であって、燃料が酸化剤と燃焼することで1つ以上のバーナー組立体から熱が供給され、
前記工程は、
・投入フェーズ、
・溶融フェーズ、
・微細化フェーズ、そして、
・排出フェーズ、
を含み、
・前記溶融フェーズの開始では、体積比で50%以上の酸化剤が、前記第1の酸化剤の源に入口が接続された前記内部酸化剤供給手段により供給される第1の酸化剤であるように前記1つ以上のバーナー組立体(10)が操作され、
・前記溶融フェーズの最後では、(a)前記外部酸化剤供給手段を通る前記第2の酸化剤の流れと、(b)前記内部酸化剤供給手段を通る前記第1の酸化剤の流れと、の比率を増加され、
・微細化フェーズでは、体積比で50%以上の酸化剤が、前記第2の酸化剤の源に入口が接続された前記外部酸化剤供給手段により供給される第2の酸化剤であるように前記1つ以上のバーナー組立体が操作される、方法。 - 請求項1乃至11のいずれか1に記載の方法を使用した、レードル容器を有したレードルの予熱工程であって、燃料が酸化剤と燃焼することで1つ以上のバーナー組立体から熱が供給され、前記工程は、
・初期の加熱フェーズ、
・後続の恒温フェーズ、
を含み、
・前記加熱フェーズでは、体積比で50%以上の酸化剤が、前記第1の酸化剤の源に入口が接続された前記内部酸化剤供給手段により供給される第1の酸化剤であるように前記1つ以上のバーナー組立体(10)が操作され、
・前記恒温フェーズでは、体積比で50%以上の酸化剤が、前記第2の酸化剤の源に入口が接続された前記外部酸化剤供給手段により供給される第2の酸化剤であるように前記1つ以上のバーナー組立体が操作される、方法。 - 耐火ブロック(12)と、燃料供給系統(18)と、酸化剤供給系統(20)とを有し、前記耐火ブロックは、燃料入口から燃料出口に第1の面に沿って延びた少なくとも1つの燃料通路(28A、28B、28C)と、酸化剤入口から酸化剤出口(46A、46B)に第2の面に沿って延びた少なくとも1つの酸化剤通路(42A、42B)とを規定し、前記第1の面と前記第2の面とは、前記出口らを越えたところにある1つのラインに沿って交差し、前記酸化剤供給系統は、第1の酸化剤の源に接続可能な入口を有した内部酸化剤供給手段と、内部酸化剤供給手段を少なくとも部分的に取り囲むとともに、第2の酸化剤の源に接続可能な入口を有した外部酸化剤供給手段とを有し、前記酸化剤供給系統は、前記少なくとも1つの酸化剤通路の出口に、前記第1の酸化剤と前記第2の酸化剤との少なくとも一方を供給可能に構成され、前記内部酸化剤供給手段及び前記外部酸化剤供給手段は、前記少なくとも1つの酸化剤通路内に少なくとも部分的に延び、前記内部酸化剤供給手段は、前記第1の酸化剤を第1の方向に沿って向かわせるように規定された下流端部を有し、この第1の方向は、前記少なくとも1つの燃料通路が沿う前記第1の面に対して第1の角度を形成し、前記少なくとも1つの酸化物通路は、前記第2の酸化剤を第2の方向に沿って向かわせるように規定された下流端部を有し、この第2の方向は、前記第1の面に対して第2の角度を形成し、前記第1の角度は、前記第2の角度よりも大きいことを特徴とするバーナー組立体(10)。
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