KR100480536B1 - 단일 코히어런트 가스 제트를 생성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

단일 코히어런트 가스 제트를 생성하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100480536B1
KR100480536B1 KR10-2000-0064568A KR20000064568A KR100480536B1 KR 100480536 B1 KR100480536 B1 KR 100480536B1 KR 20000064568 A KR20000064568 A KR 20000064568A KR 100480536 B1 KR100480536 B1 KR 100480536B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lance
coherent gas
jet
gas jet
gas
Prior art date
Application number
KR10-2000-0064568A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010051377A (ko
Inventor
윌리엄 존 마호니
존 얼링 앤더슨
Original Assignee
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 filed Critical 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
Publication of KR20010051377A publication Critical patent/KR20010051377A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100480536B1 publication Critical patent/KR100480536B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • 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
    • F23D14/20—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
    • 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
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • 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 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07021—Details of lances
    • 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 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07022—Delaying secondary air introduction into the flame by using a shield or gas curtain
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00006—Liquid fuel burners using pure oxygen or O2-enriched air as oxidant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11403—Flame surrounding tubes in front of burner nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07002—Injecting inert gas, other than steam or evaporated water, into the combustion chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

단일 랜스로부터 분출된 다수의 초기 가스 제트로부터 단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 시스템에 있어서, 초기 가스 제트는 그 자체로 코히어런트하고, 각도가 내측으로 기울어져 있고, 화염 엔벨롭에 의해 둘러싸여 있다. 초기 코히어런트 가스 제트는 융합하여 단일 코히어런트 제트를 형성하고 초기 가스 제트의 가스는 생성되는 단일 코히어런트 가스 제트의 길이에 걸쳐 이러한 단일 코히어런트 제트내에서 실질적으로 상호작용하지 않는다.

Description

단일 코히어런트 가스 제트를 생성하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING A SINGLE COHERENT GAS JET}
기술분야
본 발명은 일반적으로는 가스의 흐름에 관한 것이다. 본 발명은 단일 랜스(lance)로부터 하나 이상의 가스 스트림의 흐름을 가능케 하여 가스 스트림이 수렴하여 단일 코히어런트(coherent) 제트를 형성하도록 한다.
배경기술
종종 가스의 흐름을 생성시키는 것이 요망된다. 예컨대, 가스의 흐름은 여러가지중 하나 이상의 이유로 액체내로 분사될 수 있다. 반응성 가스는 액체 속으로 분사되어 액체중의 하나 이상의 성분과 반응할 수 있는데, 예컨대 용융 철내로 산소를 분사하여 용융 철내의 탄소와 반응시켜서 철을 탈탄시키고 용융 철에 열을 제공할 수 있다. 산소는 제련 또는 정제 목적으로 구리, 납, 및 아연과 같은 기타 용융 금속내로 분사되거나 산화 반응을 수행하기 위하여 수성 액체 또는 탄화수소 액체내로 분사될 수 있다. 불활성 가스와 같은 비산화성 가스는, 예컨대 보다 양호한 액체중의 온도 분포 또는 성분 분포를 촉진시킬 목적으로 액체를 교반하기 위하여 액체내로 분사될 수 있다.
조작 중에 1개 초과의 가스 스트림을 사용하는 것이 종종 바람직하다. 예컨대, 산소와 같은 산화제 스트림, 및 천연 가스와 같은 연료 스트림은 반응 공간 또는 액체내로 제공되며, 여기서 연소하여 열을 발생시킨다. 산화제 및 연료가 공급 장치로부터 단일 혼합 스트림으로 제공될 수 있으나, 이것은 안전성 이유 때문에 일반적으로 바람직하지 않다.
다수의 가스 스트림은 수렴하여 상호작용할 수 있다. 특히, 가스 스트림이 상기 경우에서와 같이 연소성 혼합물을 형성하는 경우, 스트림은 공급 장치로부터 상당한 거리를 통과하는 것이 바람직하다. 또한, 다수의 가스 스트림으로부터의 가스가 용융 금속 또는 수성 액체와 같은 액체내에서 상호작용하는 경우, 이들의 상호작용의 효과를 증가시키기 위하여 가스가 액체내로 깊숙이 침투하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 다수의 가스 스트림으로부터의 가스가 다수의 가스 스트림이 제공되는 장치로부터 긴 거리를 이동할 수 있게 해주는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 가스 스트림으로부터의 가스가 다수의 가스 스트림이 제공되는 장치로부터 긴 거리를 이동한 후에 액체내로 효과적으로 전달될 수 있게 해주는 시스템을 제공하는 것이다.
발명의 개요
이러한 개시내용으로부터 당업자에게 명백할 상기 및 기타 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 그중의 한 측면은 하기 단계를 포함하는, 다수의 가스 스트림으로부터 단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 방법이다:
(A) 다수의 노즐을 갖는 하나의 말단부와 하나의 축을 가진 랜스를 제공하는 단계로서, 상기 각 노즐은 노즐로부터 가스를 통과시키기 위한 하나의 배출구를 가지는, 랜스를 제공하는 단계;
(B) 각 노즐 배출구로부터 제트 형태로 가스를 통과시켜서 다수의 초기 코히어런트 가스 제트를 형성시키는 단계로서, 각 초기 코히어런트 가스 제트가 노출 배출구로부터 랜스축을 향해 내측으로 기울어진 각도로 유동하는 단계;
(C) 랜스 말단으로부터 연료 및 산화제를 하나 이상의 스트림으로 통과시키고 연료를 산화제와 연소시켜서 다수의 초기 코히어런트 가스 제트 주위에 화염 엔벨롭을 형성시키는 단계;
(D) 다수의 초기 코히어런트 가스 제트를 함께 유동시켜서 다수의 초기 코히어런트 가스 제트로부터 단일 코히어런트 가스 제트를 형성시키는 단계; 및
(E) 다수의 초기 코히어런트 가스 제트 주위로부터 화염 엔벨롭을 연장시켜서 단일 코히어런트 가스 제트 주위에 있게 되도록 하는 단계.
본 발명의 다른 측면은, 다수의 노즐을 가진 하나의 말단부와 하나의 축을 가진 랜스, 및 다수의 노즐 주변에서 랜스로부터 연료 및 산화제 중 하나 이상을 통과시키는 수단을 포함하며, 각 노즐이 랜스축을 향해 내측으로 기울어져 있는, 다수의 가스 스트림으로부터 단일 코히어런트 제트를 생성시키는 장치이다.
본원에서 사용된 용어 "환상의"는 고리 형태인 것을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "화염 엔벨롭 (flame envelope)"은 하나 이상의 다른 가스 스트림 주위를 동축으로 둘러싸는 연소 스트림을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "코히어런트 가스 제트"는 직경이 실질적으로 일정한 가스 스트림을 의미한다.
가스 제트를 언급할 때 본원에서 사용된 용어 "길이"는 가스 제트의 형성지점으로부터 가스 제트의 의도된 영향지점까지의 거리를 의미한다.
상세한 설명
본 발명을 도면과 관련하여 상세하게 설명한다. 랜스 (1)는 다수의 노즐 (3)을 하우징하는 말단 또는 선단 부분 (2)을 가진다. 도 1 및 2는 노즐이 각각 수렴/발산 노즐인 본 발명의 한 가지 바람직한 구현예를 예시한다. 각각의 노즐 (3)은 유입구 (4) 및 배출구 (5)를 가진다. 바람직하게는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 노즐 배출구는 랜스 표면 (7)과 동일 평면이다. 바람직하게는, 노즐 구멍은 원형이지만, 타원 노즐 구멍과 같은 다른 형태가 사용될 수 있다. 유입구 (4)는 각각 가스의 공급원과 연통한다. 도 1에 예시된 구현예에서, 유입구 (4) 각각은 상이한 가스 공급원과 연통한다. 예컨대, 유입구중의 하나는 산화제의 공급원과 연결될 수 있고 다른 하나는 연료의 공급원과 연통할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 유입구 (4)는 동일한 가스 공급원과 연통할 수 있다. 노즐로부터 분출을 위하여 본 발명의 실시에 사용될 수 있는 가스로는 공기, 산소, 산소-부화 공기, 질소, 아르곤, 이산화탄소, 수소, 헬륨, 가스 탄화수소, 다른 가스 연료 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합물이 있을 수 있다.
도 1 및 2에서 예시된 바와 같이, 노즐은 랜스의 축 또는 중심선을 향해 내측으로 각도 A로 기울어진 축 또는 중심선을 지니면서 랜스 말단에 배향된다. 각도 A는 45도 이하 또는 이 보다 클 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 5도의 범위내이며, 가장 바람직하게는 0.5 내지 2도의 범위내이다. 바람직하게는, 노즐의 통로 직경은 0.2 내지 2.0인치의 범위내이고 배출구 (5)의 직경은 0.3 내지 3.0인치의 범위내이다.
가스는 노즐 배출구 (5) 각각으로부터, 바람직하게는 초음속으로, 일반적으로 500 내지 10,000 초당 피이트(fps)의 범위로 분출되어 다수의 가스 제트 (20)를 형성한다.
랜스 말단은 또한 노즐로부터, 바람직하게는 다수의 가스 제트를 동심적으로 둘러싸는, 하나 이상의 가스 스트림을 통과시키기 위한 1개 이상의 분출 수단, 바람직하게는 환상의 분출 수단을 가진다. 분출 수단으로부터 배출된 가스 스트림(들)은 임의의 유효한 형태일 수 있다. 하나의 환상의 분출 수단이 사용되는 경우, 동심의 가스 스트림은 연료 및 산화제의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 한 구현예에서, 분사 수단은 연료만을 제공할 수 있고, 화염 엔벨롭을 형성하기 위하여 연료와 연소하는데 필요한 산화제는 동반된 공기로부터 연료 스트림(들)내로 전달될 수 있다. 바람직하게는, 도 1 및 2에 예시된 바와 같이, 랜스 말단은 랜스로부터 2개의 동심의 스트림으로 연료 및 산화제를 각각 통과시키기 위한 제 1의 환상 분출 수단 (8) 및 제 2의 환상 분출 수단 (9)을 가진다. 또한, 랜스 말단은 바람직하게는 그 주변에 연장부 (30)를 가진다. 연료는 메탄, 프로판, 부틸렌, 천연 가스, 수소, 코우크 오븐 가스, 또는 오일과 같은 임의의 유체 연료일 수 있다. 산화제는 공기중의 산소 농도를 초과하는 산소 농도를 가진 유체일 수 있다. 바람직하게는, 산화제는 30몰% 이상, 가장 바람직하게는 50몰% 이상의 산소 농도를 가진 유체이다. 바람직하게는, 산소가 하나 이상의 노즐로부터 분출되는 가스인 경우, 연료는 제 1의 환상 분출 수단을 통하여 제공되고 산화제는 제 2의 환상 분출 수단을 통하여 제공된다. 불활성 가스가 노즐로부터 분출되는 경우, 바람직하게는 산화제는 제 1의 환상 분출 수단을 통하여 제공되고 연료는 제 2의 환상 분출 수단을 통하여 제공된다. 환상의 분출 수단 중 하나 또는 2개 모두가 랜스 표면 (7) 상에 연속적인 고리 구멍을 형성하여 그로부터 연료 또는 산화제가 분출될 수 있지만, 바람직하게는 도 3 및 4에 예시된 바와 같이 제 1 및 제 2의 환상 분출 수단 둘 모두는 일련의 별개의 구멍, 예컨대 환상 홀을 형성하여, 그로부터 연료 및 산화제의 2개의 동심의 스트림이 분출된다. 분출 수단은 가스 제트를 완전히 둘러싸도록 연료 및 산화제를 제공할 필요는 없다.
랜스 말단 표면에서 제 1의 환상의 분출 수단은 다수의 노즐 배출구 주위에 고리(31)를 형성하고, 랜스 말단 표면에서 제 2의 환상 분출 수단은 제 1의 환상 분출 수단 주위에 고리(32)를 형성한다. 제 1 및 제 2의 환상 분출 수단으로부터 배출된 연료 및 산화제는 연소하여 다수의 가스 제트 (20) 주위에 화염 엔벨롭 (21)을 형성한 다음, 다수의 가스 제트는 수렴하여 단일 코히어런트 가스 제트 (35)를 형성한다. 바람직하게는, 가스 제트 (35)는 초음속을 가지며 가장 바람직하게는 그 전체 길이에 대하여 초음속을 가진다. 연료 및 산화제가 분사되는 환경이 혼합물을 자가 점화시키기에 충분히 뜨겁지 않은 경우에는, 별도의 점화원이 연소를 개시하기 위해 필요하다. 바람직하게는, 화염 엔벨롭은 가스 제트 보다 낮은 속도로 이동하며 일반적으로 300 내지 1000fps의 범위내의 속도로 이동한다.
도면에 예시된 것과 유사한 본 발명의 구현예를 사용하여 본 발명의 유효성을 증명하기 위한 시험을 수행하였다. 4개의 노즐 구현예의 경우, 각 노즐은 랜스축으로부터 1.5도 내측으로 기울어진 중심선을 지녔고 노즐의 중심선 사이의 랜스 표면상의 거리는 1.5인치였다. 도 3에 예시된 4개의 노즐 구현예를 사용한 결과는 도 5에 도시되어 있고, 도 4에 예시된 2개의 노즐을 사용한 결과는 도 6에 도시되어 있다. 2개의 노즐 구현예의 경우, 각 노즐은 랜스축으로부터 2도 내측으로 기울어진 중심선을 지녔고 2개의 노즐의 중심선 사이의 랜스상의 거리는 0.75인치였다. 각 노즐은 통로 직경이 0.27인치이고 아웃풋 또는 출구 직경 0.39인치인 수렴/발산 노즐이었다. 산소 가스는 각 노즐을 통하여 평방 인치 게이지당 150파운드(psig)의 노즐의 상류 공급 압력에서 시간당 10,000 입방 피이트(CFH)의 유량으로 제공되어 약 1700fps의 초음속을 가진 2개 또는 4개의 코히어런트 가스 제트를 형성하였다. 화염 엔벨롭은 랜스 표면상에서 노즐을 둘러싸고 있는 2개의 고리형 홀로부터 천연 가스 및 산소를 유동시킴으로써 제공되었다. 5000CFH의 유량으로 천연 가스가 내부의 고리형 홀을 통하여 공급되었고(16개 홀, 각각의 홀은 4개의 노즐 구현예의 경우 2.5인치 직경의 원상에 및 2개의 노즐 구현예의 경우 2인치 직경의 원상에 0.154인치의 직경을 가진다), 4000CFH의 유량으로 산소가 외부의 고리형 홀을 통하여 공급되었다(16개 홀, 각각의 홀은 4개의 노즐 구현예의 경우 3.0인치 직경의 원상에 및 2개의 노즐 구현예의 경우 2.75인치 직경의 원상에 0.199인치의 직경을 가진다). 유량은 NTP에서 CFH로 주어진다.
도 3 구현예에 대하여 랜스 표면으로부터 21.25 및 36인치에서의 속도 프로파일은 도 5에 도시되며, 도 4 구현예에 대하여 랜스 표면으로부터 27인치에서의 속도 프로파일이 도시된다. 프로파일은 축이 랜스 표면에 수직인 평면(도 3 및 4에서 AA로 확인) 및 랜스 표면 및 평면 AA 둘 모두에 수직인 평면(도 4에서 BB로 확인)에 대하여 얻어졌다. 초기 코히어런트 제트들이 상호작용하였기 때문에, 단일 코히어런트 제트를 형성하였다. 4개의 노즐 구현예의 경우, 랜스 표면으로부터 21.25인치인 개별적인 코히어런트 제트가 나타나 있고, 랜스 표면으로부터 36인치인 단일 코히어런트 제트가 나타나 있다(도 5). 2개의 노즐 구현예의 경우, 랜스 표면으로부터 27인치에서(도 6), 단일 제트의 단면은 본질적으로 원형이다. 2개의 수렴 제트로부터 형성된 단일 제트는 제트 코아에서 초음속을 지니는 랜스 표면으로부터 27인치 코히어런트였다.
본 발명을 사용하여, 예컨대 용융조를 효율적으로 가열하기 위해 산소 및 천연 가스를 제공할 수 있다. 하나 이상의 초기 제트는 천연 가스일 수 있고 하나 이상의 초기 제트는 산소일 수 있다. 제트들은 융합하여 산소 및 천연 가스를 모두 함유한 단일 코히어런트 제트를 형성한다. 이러한 단일 코히어런트 제트는 용융 금속조를 향해 유도된다. 제트가 융합 전후 모두에서 코히어런트이기 때문에, 초기 제트로부터의 가스의 혼합 및 연소는 단일 코히어런트 제트가 용융조에 침투할 때까지 최소일 것이다. 용융 금속조에서, 천연 가스 및 산소가 혼합되어 연소할 것이다. 이것은 융융 금속조를 가열하는 매우 효율적인 방법이다. 연소열로부터의 열 방출은 금속조에 매우 근접한 위치에서 일어나므로 연소로부터 금속으로의 열전달은 매우 유효할 것이다.
본 발명은, 예컨대 분말을 용융 금속조에 효과적으로 제공하기 위해 사용될 수도 있는데, 여기서 분말은 랜스 표면 및 축에서 분사되어, 생성된 단일 코히어런트 제트의 일부로서 용융 금속조내로 제공된다.
본 발명은 특정 바람직한 구현예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 당업자는 청구범위의 사상 및 범주내에서 기타 구현예가 있음을 인지할 것이다.
본 발명에 따르면, 다수의 가스 스트림으로부터의 가스가 다수의 가스 스트림이 제공되는 장치로부터 긴 거리를 이동할 수 있게 해주는 시스템이 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 다수의 가스 스트림으로부터 가스가 다수의 가스 스트림이 제공되는 장치로부터 긴 거리를 이동한 후에 액체내로 효과적으로 전달될 수 있는 시스템이 달성된다.
도 1은 본 발명의 실시에 사용될 수 있는 랜스의 말단 또는 선단 부분의 한 가지 바람직한 구현예의 단면도.
도 2는 도 1에 예시된 랜스 말단의 조작중의 단면도.
도 3은 원형 배열 상태의 4개의 노즐을 가진 도 1에 따른 랜스 말단의 정면도.
도 4는 2개의 노즐을 가진 도 1에 따른 랜스 말단의 정면도.
도 5 및 6은 본 발명을 사용하여 얻은 시험 결과의 그래프.
상기 도면의 부호는 공통되는 엘리먼트에 대해 동일하다. ※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※4 : 유입구 5 : 배출구7 : 랜스 표면 8 : 제 1의 환상 분출 수단9 : 제 2의 환상 분출 수단 20 : 가스 제트21 : 화염 엔벨롭 35 : 단일 코히어런트 가스 제트

Claims (10)

  1. (A) 다수의 노즐을 갖는 하나의 말단부와 하나의 축을 가진 랜스를 제공하는 단계로서, 상기 각 노즐은 상기 노즐로부터 가스를 통과시키기 위한 하나의 배출구를 가지는, 랜스를 제공하는 단계;
    (B) 각 노즐 배출구로부터 제트 형태로 가스를 통과시켜서 다수의 초기 코히어런트 가스 제트를 형성시키는 단계로서, 각 초기 코히어런트 가스 제트가 노출 배출구로부터 상기 랜스축을 향해 내측으로 기울어진 각도로 유동하는 단계;
    (C) 상기 랜스 말단으로부터 연료 및 산화제를 하나 이상의 스트림으로 통과시키고 상기 연료를 상기 산화제와 연소시켜서 다수의 초기 코히어런트 가스 제트 주위에 화염 엔벨롭을 형성시키는 단계;
    (D) 상기 다수의 초기 코히어런트 가스 제트를 함께 유동시켜서 상기 다수의 초기 코히어런트 가스 제트로부터 단일 코히어런트 가스 제트를 형성시키는 단계; 및
    (E) 상기 다수의 초기 코히어런트 가스 제트 주위로부터 화염 엔벨롭을 연장시켜서 단일 코히어런트 가스 제트 주위에 있게 되도록 하는 단계를 포함하는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연료 및 산화제가 상기 랜스로부터 각각 두 개의 동심의 스트림으로 전달되어 다수의 초기 코히어런트 가스 제트 주위에 있게 되는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 초기 코히어런트 가스 제트의 속도가 초음속인,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    생성된 상기 단일 코히어런트 가스 제트의 속도가 초음속인,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 초기 코히어런트 가스 제트 중 하나 이상이, 상기 다수의 초기 코히어런트 가스 제트 중 나머지 하나 이상을 포함하는 가스와 상이한 가스를 포함하는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 방법.
  6. 다수의 노즐을 가진 하나의 말단부와 하나의 축을 가진 랜스, 및 상기 다수의 노즐 주변에서 상기 랜스로부터 연료 및 산화제 중 하나 이상을 통과시키는 수단을 포함하며, 각각의 상기 노즐이 상기 랜스축을 향해 내측으로 기울어져 있는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    2 내지 4개의 노즐을 갖는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 노즐 주변에서 상기 랜스로부터 상기 연료 및 산화제를 통과시키는 상기 수단이, 연료의 유동을 위해 랜스 표면상의 노즐 주위에 있는 제 1의 고리형 홀, 및 산화제의 유동을 위해 노즐 표면상의 상기 제 1의 고리형 홀 주위에 있는 제 2의 고리형 홀을 포함하는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 노즐 주변에서 상기 랜스로부터 상기 연료 및 산화제를 통과시키는 수단이, 산화제의 유동을 위해 랜스 표면상의 노즐 주위에 있는 제 1의 고리형 홀, 및 연료의 유동을 위해 노즐 표면상의 상기 제 1의 고리형 홀 주위에 있는 제 2의 고리형 홀을 포함하는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 노즐 주변에서 상기 랜스로부터 상기 연료 및 산화제를 모두 통과시키는 수단을 포함하는,
    단일 코히어런트 가스 제트를 생성시키는 장치.
KR10-2000-0064568A 1999-11-16 2000-11-01 단일 코히어런트 가스 제트를 생성하기 위한 방법 및 장치 KR100480536B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/441,095 US6139310A (en) 1999-11-16 1999-11-16 System for producing a single coherent jet
US09/441,095 1999-11-16
US9/441,095 1999-11-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010051377A KR20010051377A (ko) 2001-06-25
KR100480536B1 true KR100480536B1 (ko) 2005-04-06

Family

ID=23751492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0064568A KR100480536B1 (ko) 1999-11-16 2000-11-01 단일 코히어런트 가스 제트를 생성하기 위한 방법 및 장치

Country Status (20)

Country Link
US (1) US6139310A (ko)
EP (1) EP1102003B1 (ko)
JP (1) JP3782930B2 (ko)
KR (1) KR100480536B1 (ko)
CN (1) CN1196533C (ko)
AR (1) AR026403A1 (ko)
AT (1) ATE262658T1 (ko)
AU (1) AU767804B2 (ko)
BR (1) BR0005221A (ko)
CA (1) CA2324788C (ko)
DE (1) DE60009236T2 (ko)
ES (1) ES2216799T3 (ko)
ID (1) ID28390A (ko)
MX (1) MXPA00010797A (ko)
NO (1) NO319045B1 (ko)
PT (1) PT1102003E (ko)
RU (1) RU2202070C2 (ko)
TR (1) TR200003366A2 (ko)
TW (1) TW497991B (ko)
ZA (1) ZA200006222B (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6241510B1 (en) * 2000-02-02 2001-06-05 Praxair Technology, Inc. System for providing proximate turbulent and coherent gas jets
US6254379B1 (en) * 2000-09-27 2001-07-03 Praxair Technology, Inc. Reagent delivery system
US6400747B1 (en) 2001-05-18 2002-06-04 Praxair Technology, Inc. Quadrilateral assembly for coherent jet lancing and post combustion in an electric arc furnace
US6432163B1 (en) * 2001-06-22 2002-08-13 Praxair Technology, Inc. Metal refining method using differing refining oxygen sequence
US6450799B1 (en) 2001-12-04 2002-09-17 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system using liquid fuel flame shroud
US6604937B1 (en) * 2002-05-24 2003-08-12 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system with single ring flame envelope
US6773484B2 (en) * 2002-06-26 2004-08-10 Praxair Technology, Inc. Extensionless coherent jet system with aligned flame envelope ports
US6910431B2 (en) * 2002-12-30 2005-06-28 The Boc Group, Inc. Burner-lance and combustion method for heating surfaces susceptible to oxidation or reduction
US20050252430A1 (en) * 2002-12-30 2005-11-17 Satchell Donald P Jr Burner-lance and combustion method for heating surfaces susceptible to oxidation or reduction
US6875398B2 (en) * 2003-01-15 2005-04-05 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system with outwardly angled flame envelope ports
US20050145071A1 (en) * 2003-03-14 2005-07-07 Cates Larry E. System for optically analyzing a molten metal bath
US20040178545A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-16 Cates Larry E. System for optically analyzing a molten metal bath
WO2005079431A2 (en) * 2004-02-16 2005-09-01 Measurement Technology Laboratories Corporation Particulate filter and method of use
US7438848B2 (en) * 2004-06-30 2008-10-21 The Boc Group, Inc. Metallurgical lance
US20060282112A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-14 Stephen Griffin Method and apparatus for enhanced electrolytic detachment
GB0613044D0 (en) * 2006-06-30 2006-08-09 Boc Group Plc Gas combustion apparatus
EP1889816A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-20 Rockwool International A/S Process and apparatus for making mineral fibres
WO2010036877A2 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Air Products And Chemicals, Inc. Combustion system with precombustor for recycled flue gas
US20110127701A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Grant Michael G K Dynamic control of lance utilizing co-flow fluidic techniques
US8377372B2 (en) * 2009-11-30 2013-02-19 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dynamic lances utilizing fluidic techniques
US8323558B2 (en) * 2009-11-30 2012-12-04 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dynamic control of lance utilizing counterflow fluidic techniques
DE102013106511B4 (de) * 2013-03-27 2015-09-24 Gefam Gmbh Düse zum Schneiden von Stahlwerkstücken
RU2555598C1 (ru) * 2014-02-04 2015-07-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Смесительная головка метано-кислородного парогенератора
US10197269B2 (en) * 2015-07-31 2019-02-05 Nuvera Fuel Cells, LLC Burner assembly with low NOx emissions
CN105316452B (zh) * 2015-11-26 2017-12-29 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种基于集束顶枪的高枪位真空精炼方法
CN105256107B (zh) * 2015-11-26 2017-12-29 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种环槽集束射流喷头结构
CN105420452B (zh) * 2015-12-24 2018-04-03 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种防卷渣的超音速喷头

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1799612A (en) * 1924-02-27 1931-04-07 Kobe Inc Cutting torch with noninterfering converging jets
US2195384A (en) * 1937-04-08 1940-03-26 Linde Air Prod Co Metal cutting process
FR1424029A (fr) * 1964-01-06 1966-01-07 Union Carbide Corp Procédé et appareil pour introduire un courant de gaz de traitement dans un bain de métal en fusion
FR2133214A5 (en) * 1971-04-13 1972-11-24 Rizh Khim Farmatse Gas burner jet - for heating glass mouldings and ampoules
US4426224A (en) * 1981-12-25 1984-01-17 Sumitomo Kinzoku Kogyo Kabushiki Gaisha Lance for powder top-blow refining and process for decarburizing and refining steel by using the lance
US4622007A (en) * 1984-08-17 1986-11-11 American Combustion, Inc. Variable heat generating method and apparatus
CN1007920B (zh) * 1985-07-15 1990-05-09 美国氧化公司 烃类流体燃料燃烧、控制方法及装置
FR2613264B1 (fr) * 1987-04-01 1994-03-11 Air Liquide Procede et buse d'oxycoupage
EP0393020A1 (en) * 1987-09-02 1990-10-24 Aga Aktiebolag A method to generate an oxidizing flame, a burner and a use for a burner
US5100313A (en) * 1991-02-05 1992-03-31 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Coherent jet combustion
US5714113A (en) * 1994-08-29 1998-02-03 American Combustion, Inc. Apparatus for electric steelmaking
US5823762A (en) * 1997-03-18 1998-10-20 Praxair Technology, Inc. Coherent gas jet
US5814125A (en) * 1997-03-18 1998-09-29 Praxair Technology, Inc. Method for introducing gas into a liquid
US6125133A (en) * 1997-03-18 2000-09-26 Praxair, Inc. Lance/burner for molten metal furnace
GB9708081D0 (en) * 1997-04-22 1997-06-11 Lane Mary P Candle display unit
US6171544B1 (en) * 1999-04-02 2001-01-09 Praxair Technology, Inc. Multiple coherent jet lance

Also Published As

Publication number Publication date
EP1102003A1 (en) 2001-05-23
JP3782930B2 (ja) 2006-06-07
US6139310A (en) 2000-10-31
AU767804B2 (en) 2003-11-27
ID28390A (id) 2001-05-17
PT1102003E (pt) 2004-07-30
KR20010051377A (ko) 2001-06-25
MXPA00010797A (es) 2002-05-23
CA2324788A1 (en) 2001-05-16
JP2001181726A (ja) 2001-07-03
TR200003366A2 (tr) 2001-06-21
CN1295887A (zh) 2001-05-23
NO20005501L (no) 2001-05-18
AR026403A1 (es) 2003-02-12
EP1102003B1 (en) 2004-03-24
BR0005221A (pt) 2001-07-03
ZA200006222B (en) 2001-05-22
TW497991B (en) 2002-08-11
DE60009236D1 (de) 2004-04-29
NO319045B1 (no) 2005-06-06
ATE262658T1 (de) 2004-04-15
ES2216799T3 (es) 2004-11-01
AU6966000A (en) 2001-05-17
CN1196533C (zh) 2005-04-13
RU2202070C2 (ru) 2003-04-10
DE60009236T2 (de) 2005-01-27
NO20005501D0 (no) 2000-11-01
CA2324788C (en) 2005-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100480536B1 (ko) 단일 코히어런트 가스 제트를 생성하기 위한 방법 및 장치
JP3901423B2 (ja) 多重コヒーレントジェットの形成法
CN101096718B (zh) 氧气注入方法
KR100234572B1 (ko) 좁은 분무각을 가진 연소용 액체연료 분무기
US5814125A (en) Method for introducing gas into a liquid
JP4133185B2 (ja) 液体燃料の火炎シュラウドを用いるコヒーレントジェットシステム
US6886757B2 (en) Nozzle assembly for HVOF thermal spray system
JP2000026912A (ja) ガスを液体中に供給するための超音速コヒ―レントガスジェット
JPH01312311A (ja) 燃料及び酸化体を燃焼させる方法及び酸化体として純粋酸素又は酸素富化空気を用いるバーナー
KR20010067142A (ko) 코우히어런트 젯의 길이를 변화시키는 방법
KR100506906B1 (ko) 인접하는 난류 가스 분사물과 코히어런트 가스 분사물을 제공하기 위한 방법 및 장치
TW200900508A (en) Injection method for inert gas
MXPA00003210A (es) Lanza de chorro coherente multiple

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee