KR19990077486A - 로장입물에열을제공하기위한방법 - Google Patents

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KR19990077486A
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히사시 코바야시
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조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 장입물을 보호성 가스 층을 통해 방사식으로 가열시키기 위해, 연소에 의해 발생된 열을 이용하여 로 내의 알루미늄 등의 장입물을 가열하고 용해시키기 위한 방법으로서, 연소에 의해 발생된 연소 반응 생성물은 로 내의 하부 수평면으로부터 배출되며, 용해중에 보호성 가스층은 차후의 가열 주기 중에 보다 높은 상부 경계면을 가지며, 로 가스 흐름이 고온의 상부 로 영역을 통해 흐르지 않도록 함으로써 NOX발생, 연료 및 산화제의 소모량, 및 내화 부식이 감소된다.

Description

로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법 {METHOD FOR PROVIDING HEAT TO A FURNACE CHARGE}
본 발명은 알루미늄 등과 같은 장입물(charge)의 가열 및/또는 용해에 관한 것이다.
통상적으로, 공업용 로의 작업에 있어서, 알루미늄과 같은 장입물을 가열 하거나 용해하기 위한 로의 내부에는 열이 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 열은 전기 저항 코일과 같은 여러가지 수단에 의해 열이 발생될 수도 있지만, 연료를 산화제로 연소시킴으로서 열을 발생시키는 것이 보다 경제적이다. 최근까지는, 비용을 고려하여 공기가 가장 바람직한 산화제였다. 그러나, 개선된 에너지 효율 및 산소 연료 연소로 달성가능한 환경적인 잇점을 얻기 위해 많은 공업용 로들이 공기의 산소 농도보다 높은 산화제를 이용하도록 교체되었거나 계속해서 교체되고 있는 실정이다.
장입물을 가열하기 위한 열을 발생시키는 연소는 장입물에 유해한 효과를 갖는다. 당업자들은 로 장입물과 연소 반응물 사이의 장입물 표면 상으로 보호성 분위기(protective atmosphere)를 제공함으로써 이와 같은 잠재적인 문제점을 해결하고자 했다. 연소 가스는 연소 가스가 장입물 표면으로부터 제거되어 적절하게 체류하도록 하기 위해 전술한 연소 반응물로부터 로로부터 배출된다. 전술한 연소 반응물로부터 이러한 영역에 대한 최근의 중요한 개선점은 제브레일 등(Jebrail et al)에 의한 미국 특허 제 5,563,903호에 기술되어 있다.
종래의 보호성 대기 가열 조립체가 장입물의 상층 표면의 높이가 버너 높이에 비해 낮을 때, 또는 장입물이 용해될 때 허용가능한 수치를 제공하는 반면, 이러한 시스템에서 NOX의 발생 수치가 비교적 높게 나타났다. 더욱이, 연료 및 산화제의 소모가 비교적 높으며, 내화 벽 및 로 내부의 버너 부분의 잠재적인 부식 또한 높게 나타났다.
따라서, 본 발명의 목적은 질소 산화물(NOX)의 생성을 감소시킬 수 있는 로 장입물 사이에 보호성 대기를 갖춘 연소로 대용량의 로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연료 및 산화제의 소모가 감소될 수 있는 로 장입물 사이에 보호성 대기를 갖춘 연소로 대용량의 로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내화 부식이 감소되어 로가 작동될 수 있는 로 장입물 사이에 보호성 대기를 갖춘 연소로 대용량의 로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 로에 대용량의 고철 알루미늄 재료가 장입된 이후에 용해 주기의 초기 부분 중에 본 발명에 따른 방법을 수행하는 알루미늄 용해로의 일실시예를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 로 장입물이 완전히 용해된 이후에 용해 주기의 편평한 배쓰 중에 알루미늄 용해로를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 도시하기 위해 사용되는 로의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 도시하기 위해 사용되는 로의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 로 2 : 버너
3: 장입물 4 : 편평한 배쓰
5 : 바닥 6 : 연소층
8 : 분사기 9, 10 : 상부 경계면
12 : 보호성 가스층 13 : 화염 영역
본 발명의 일 실시양태에 따라, 로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법은
A) 로 내부에 연료 및 산화제를 공급하여 열 및 연소 반응 생성물을 발생시키는 로 내부에서 연료 및 산화제를 연소시켜 로 내에 연소층을 형성하는 단계로서, 연료 및 산화제의 적어도 하나는 바닥위의 제 1 수직거리에서 로 내부로 제공되는 단계와, B) 바닥 위의 제 1 수직 거리보다 짧은 제 2 수직 거리에서 로 내부로 보호성 가스를 제공하여 로 장입물의 적어도 일부와 연소층 사이의 로 내에서 보호성 가스층을 형성하는 단계와, C) 연소층으로부터 보호층을 통해 로 장입물에 열을 방사시키는 단계와, 그리고 D) 로로부터 발생하는 연소 반응 생성물을 제 1 수직 거리 아래로부터 회수시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따라, 바닥을 갖는 로 내에 함유되어 있는 로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법은 A) 로 내부에 연료 및 산화제를 제공하여 열 및 연소 반응 생성물을 발생하는 로 내에서 연료 및 산화제를 연소시켜 로 내에 연소층을 형성시키는 단계로서, 연료 및 산화제의 적어도 하나는 바닥위의 제 1 수직 거리에서 로 내부로 제공되는 단계와, B) 바닥 위의 제 1 수직 거리보다 짧은 제 2 수직 거리에서 로 내부로 보호성 가스를 제공하고 로 장입물의 적어도 일부와 연소층 사이의 로 내부에서 보호성 가스층을 형성하는 단계와, C) 제 1 용해 주기 및 제 2 편평한 배쓰(flat bath) 주기를 갖는 2 부분 싸이클중에 연소층으로부터 보호층을 통해 로 장입물에 열을 방사시키는 단계로서, 이러한 용해 주기중에 보호층의 바닥위의 상부 경계면은 편평한 배쓰 주기중에 보호층의 상부 경계면보다 높은 단계와, 그리고 D) 로로부터 발생되는 연소 반응 생성물을 제 2 수직 거리 또는 그 위로부터 회수시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 대용량의 재료가 보호성 대기를 이용하는 로 내부로 장입될 때, 또는 장입물과 연소 반응물 사이의 보호성 대기를 이용하여 로 내의 연소에 의해 발생된 연소 가스가 로 장입물의 필수적으로 보호하기 위해 필요하다고 여겨졌던 종래의 연소 수치 아래의 로로부터 배출되는 경우, 임의의 예상하지 못했던 잇점을 발견하게 된다. 이러한 잇점들은 용해중에 대부분의 로 장입물을 덮고 있는 보호성 대기의 증가, NOX발생의 감소, 연료 및 산화제 소모의 감소, 및 로 내화 부식의 감소등이 있다. 이러한 잇점들의 각각은 본 발명을 유용하게 이용할 수 있으며 또한 산업상 가열 및 용해 작업에 개선을 제공한다.
본 발명은 가열되거나 또는 용해되어질 로 장입물을 함유하는 로 내부에서 실행된다. 본 발명의 실시예에서 사용되어질 로 장입물의 실례는 알루미늄, 강, 납, 아연, 마그네슘, 유리, 및 유리제조 재료등을 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 알루미늄 용해로의 바람직한 실시예를 도시한 것이다.
연료 및 산화제는 버너(2)를 통해 로 장입물의 상층 위의 루프 부근의 (도시되지 않은)연료 및 산화제 공급원으로부터 로(1) 내부로 제공된다. 일부 경우에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 둥근 형상의 루프 상층에 장입된 알루미늄 용해로의 작동에서와 같이, 비용해 장입물(3)은 실질적으로 초기에 전체 로를 채우고 있으며 용해 싸이클이 작동되기 이전에 연료 및 산화제 분사 지점 위의 공간을 차지하게 된다. 이는 도 1에 도시되어 있다. 일부 용해 작업중에, 임의의 깊이을 갖는 용해 알루미늄은 힐(heel) 로 공지된 이전의 용해 싸이클로부터 로 내부에 남게되며, 새로운 장입물은 로 내부에 배치된다. 장입물이 용해됨에 따라, 장입물의 높이는 감소되며 대부분의 장입물이 용해될 때 편평한 배쓰(4)가 달성된다. 편평한 배쓰 상태가 도 2에 도시되어 있다.
종래의 알루미늄 장입물의 용해에서, 편평한 배쓰를 형성하기 위해 고형질 장입물의 용해중에 불순물(dross)이 형성된다. 고형질 알루미늄 장입물은 대형의 총괄 표면적을 가지며, 폐기된 음료캔과 같은 중량의 고철이 장입물 재료로 사용된다. 고철 알루미늄의 용해중에, 다수의 용적(droplet) 및 표면이 형성되어 산화종(oxidizing species)을 함유하는 로 대기와 접하여 산화 반응이 발생하도록 한다. 장입물의 상층으로부터 용해가 개시되며 용해된 알루미늄은 하부로 흘러내려 하부의 보다 냉각된 장입물 재료에 접촉하면서 재경화된다. 장입물이 점차적으로 용해됨에 따라, 용해-재경화 과정은 반복되며, 액체 표면적, 및 결과적으로 알루미늄 산화물 및 알루미늄 금속 혼합물의 대용량의 불순물의 발생을 초래한다. 편평한 배쓰 상태가 이루어지면, 로 대기에 노출된 총괄 표면적은 비교적 작다. 불순물의 70 내지 90%는 편평한 배쓰 상태 이전의 초기의 용해 주기중에 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 보호성 대기 층은 대부분의 로 체적이 알루미늄 장입물을 함유하고 있을 때, 편평한 배쓰 주기에서보다 초기의 용해 주기중에 더 두껍다. 이러한 놀라운 작용은 연속하는 수직 온도 경사 및 저속에서 주위 온도 질소 보호성 가스의 분사로 이루어진다.
저온의 질소 가스는 부력 효과로 인해 아래로 흐르며 알루미늄 고철 부재 사이의 공극 공간을 채우며 상향으로 이동한다. 로 체적의 상당 비율이 장입물 재료에 의해 채워짐으로 인해, 질소의 평균 상향 속도는 증가된다. 또한, 장입물 재료는 임의의 재순환 흐름을 저지함으로써 혼합에 물리적인 장애물로 작용한다.
로의 하부 또는 바닥(5) 위의 수직 높이와 관련하여, 이러한 거리는 로 바닥의 최고 위치점 대 버너 포오트, 산소 랜스 포오트, 보호성 가스 분사기 포오트, 또는 연도 가스 배기 포오트의 최고 위치점과 관련되어 있다.
연료 및 산화제는 미리 혼합되거나(pre-mixed) 또는 이후 혼합된(post-mixed) 버너로부터 로 내부에 함께 제공되거나, 또는 개별 연료 및 산소 랜스를 통해서 개별적으로 로 내부로 제공되며, 연료 및 산화제의 공급원과 유체 연통된다. 연료 및 산화제는 단일 버어너 또는 다수의 버너를 이용하여 로 내부로 제공된다. 적어도 하나의 연료 및 산화제 바람직하게, 연료 및 산화제 두가지 모두는 바닥(5)위의 제 1 수직 거리에서 로 내부로 제공되어 연속적인 연소 반응이 용해 및/또는 가열 싸이클 중에 장입물의 상층면으로 접근한다. 제 1 수직 거리는 로의 제일 좁은 폭의 0.1 내지 2배의 범위내에 있다.
연료는 열을 발생하기 위해 로 내부에서 연소가 가능한 임의의 유체 연료이다. 이러한 연료들은 메탄, 천연 가스, 오일, 및 수소등이 있다.
산화제는 적어도 15 몰%의 산소를 포함하는 유체이다. 바람직하게, 산화제는 적어도 30 몰%의 산소 농도를 가지며, 가장 바람직하게는 적어도 90 몰%이다. 산화제는 적어도 99.5몰%의 산소 농도를 갖는 상업상 이용가능한 순수 산소이다. 일반적으로, 산화제의 나머지는 주로 질소로 구성된다. 산화제는 공기 혼합물, 상업상 산소 및 재순환된 연료 가스로 구성된다.
연료 및 산화제는 열 및 연소 반응 생성물을 발생하는 로 내부에서 연소된다. 연소 반응 생성물은 이산화 탄소, 및 수증기등의 완전 연소 생성물과, 일산화 탄소, 미연소 연료, 미반응 산소 및 질소등의 불완전 연소 생성물을 포함한다. 연소 반응 생성물 및 최종 연소 반응 생성물은 로 내에 연소층(6)을 형성한다. 대부분의 연소 반응은 제 1 수직 거리 및 그 위의 로 장입물의 상층 표면 위의 가시 화염 영역(13) 내에서 발생하며, 연소층(6)은 하기에 기술되어질 보호성 가스와의 자연스런 혼합으로 인해 제 1 수직 거리 아래로 연장한다.
보호성 가스는 제 1 수직 거리보다 더 짧으며, 로의 제일 좁은 부분의 폭의 0.01 내지 0.75배인 바닥(5)위의 제 2 수직 거리에서 장입물의 편평한 배쓰 상부면 수면(7)위에 또는 수면에 근접한 하나 이상의 분사기(8)를 통해 로 내부로 제공된다. 분사기(8)는 (도시되지 않은) 보호성 가스 공급원과 유체 연통한다. 보호성 가스는 바닥(5)과 연소층(6) 사이의 장입물 재료의 더미 내에 공극 공간을 포함하여 로 내에 보호성 가스 층(12)을 형성하여, 연소 반응 생성물로부터 로 장입물의 대부분 또는 전체를 보호한다. 보호성 가스층은 연소 반응 생성물이 로 장입물과 접하거나 손상되지 않도록 물리적 장벽으로 제공된다. 보호성 가스 층은 용해 주기중에 편평한 배쓰 주기중의 높이 또는 상부 경계면(10)보다 더 높은 높이 또는 상부 경계면(9)를 갖는다. 보호성 가스층의 상부 경계면은 장입물이 용해 주기중에 용해됨에 따라 낮아진다. 보호성 가스 조성은 특정 로 장입물을 보호하기 위해 어떠한 특정 가스가 필요한지에 따라 변한다. 일반적으로, 보호성 가스는 질소를 포함한다. 보호성 가스를 보충하기 위해 사용되는 다른 가스는 산소, 아르곤, 및 천연 가스를 포함한다. 보호성 가스를 보충하기 위해 두개 이상의 성분을 포함하는 혼합물이 또한 사용된다. 산소 등의 반응성 가스가 보호성 가스 내에 사용될 때, 보호성 가스는 장입물과 적합한 반응을 하도록 초래한다.
종래의 산소 연료 연소는 제한된 고온 지점 및 비교적 높은 수치의 NOX발생 을 방지하도록 연료 및 산화제를 혼합하기 위해 비교적 고속에서 수행된다. 그러나, 본 발명의 실시예에서, 보호성 가스 층 및 연소 가스 층은 비교적 저속에서 로를 통과해야 함이 필수적인데, 이는 보호성 가스층의 보호 성능의 손실로 보호성 가스층의 불순물이 초래될 수 있기 때문이다. 따라서, 연료 및 산화제는 로 내부로 제공되어 수반되는 연소 반응 내의 가스가 120 fps(feet per second), 바람직하게는 50 fps, 보다 바람직하게는 30 fps 를 넘지 않는 입구 중량 선속 가중 평균 속도(inlet mass flux weighted average velocity)를 갖는다. 보호성 가스는 로 내부에 제공되어 보호성 가스층은 120 fps, 바람직하게는 50 fps, 보다 바람직하게는 30 fps 를 넘지 않는 평균 속도로 로에 도입된다. 입구 중량 선속 가중 평균 속도는 연료 노즐에서 평균 연료 속도일 때 로에 유입되는 연료 입력량의 중량 선속과 산화제 노즐에서 평균 산화제 속도일 때 로에 유입되는 산화제 입력량의 중량 선속을 로에 유입되는 연료 입력량의 중량 선속과 산화제의 중량 선속으로 나눔으로써 계산된다.
로 내부의 연료 및 산화제의 연소에 의해 발생된 열은 화염 영역(13)으로부터 직접 또는 로 루프 및 벽으로부터 보호성 가스층(12)을 통해 로 장입물을 가열 및 용해시키기 위해 제공되는 로 장입물로 재복사에 의해 연소층(6)으로부터 간접적으로 방사된다. 보호성 가스층(12)이 재료 접촉점으로부터 장입물을 보호하기 위해 물리적인 장벽으로 제공되는 반면, 특히, 보호성 가스층이 주로 질소, 아르곤, 또는 산소로 구성되는 경우 보호성 가스층은 복사에 의해 통과하는 열 에너지가 나타나지 않는다. 따라서, 연료 및 산화제의 연소에 의해 발생된 열은 보호성 가스층을 통해 열 전달 복사 모드에 의해 로 장입물로 전달된다.
로(1)는 로로부터 연소 반응 생성물을 회수하기 위한 로의 내부 체적과 연통하는 연도 및 배기 포오트(11)를 갖는다. 바람직하게, 보호성 가스는 연도 또는 배기 포오트를 통해 로로부터 회수된다. 로 내부와의 전술한 연통은 로 내부로부터 배출된 연소 반응 생성물 바람직하게, 모든 연소 반응 생성물은 제 1 수직 거리 이하 바람직하게, 제 2 수직 거리 위로부터 로에서 회수된다. 로 내의 바람직하지 못한 난류를 방지하기 위해, 연소 반응 생성물은 150 fps, 일반적으로 10 내지 60 fps의 범위 내에서 로로부터 회수된다.
임의의 이론에 고정되어 있지는 않으나, 본 발명의 실시예에 따른 기대하지못한 바람직한 결과는 로가 연소 및 보호성 가스 층으로 작동됨을 특징으로 하는 확장된 온도 경사로부터 흐른다. 일부 수직 온도 경사가 열에 상승하는 경향으로 인해 임의의 로의 작동에 영향을 미치는 반면, 후속하는 혼합으로 난류 내의 로 가스와 종래 작동 로에서, 로 내부의 수면 사이의 열 차이를 감소시키며 로 내부의 온도는 거의 평형화 된다. 반대로, 혼층 로(stratified layer furnace)에서, 난류의 부족 및 로 가스의 혼합은 수직 온도 경사의 형성이 가능하여 로의 하부 수치에서의 온도와 로의 상부 수치에서의 온도 사이에 200 내지 1500℉의 차이가 발생하도록 한다. 종래의 혼층로는 이러한 연소 반응 생성물이 로 장입물과 근접해있지 않도록 하기 위해 로 내의 높은 지점으로부터 연소 반응 생성물을 배출한다. 그러나, 이러한 논리적인 작동안은 로의 고온 영역 내부로 가스가 흐르도록 한다. 이는 여러가지의 바람직하지 못한 결과를 갖는다. 먼저, 산화제, 보호 가스 등으로부터 질소 및 미반응 산소를 NOX가 형성하기 위해 유리한 고온 영역 내부로 밀어 넣는다. 둘째, 배출점에서 고온 상태는 부가적인 열 손실을 보충하기 위해 부가적인 연료 및 산화제의 연소를 필요로 하는 로로부터 부가적인 열 손실을 초래한다. 셋째, 고온 상태에서 로 장입물로부터 발생하는 유속 가스등의 부식종을 초래하는 영역 내의 가스 배기로부터 상부 로 영역 내부로의 보호성 가스의 흐름은 이러한 부식종이 상부 수면에서 내화 또는 버너/랜스 노즐과 접촉할 때 로의 상부 수면 및 루우프에서 로 내화 또는 버너/랜스 노즐을 과다하게 부식시킨다. 이러한 모든 유해한 효과는 본 발명의 실시예에 의해 완화되며 연소 가스의 일부, 바람직하게 전체 연소 가스는 연료 및 산화제가 로 내부로 제공되는 수면 아래로부터의 로로부터 배출된다.
본 발명을 보다 상세히 기술하고 종래의 실시예와 비교하여 본 발명의 실시예에 의해 얻어진 잇점을 기술하기 위해서는, 다음의 실시예 및 비교예들이 기술되어 있다. 이들 실시예는 예시적인 목적으로 제시된 것이며, 본 발명을 결코 이들 실시예만으로 제한하려는 것은 아니다. 이제 도 3 및 도 4를 참조하여 이들 실시예를 설명한다.
실시예 A 및 B는 도 3 및 도 4에 각각 예시된 시험 로 조립체를 이용하여 수행된다. 각각의 로는 182.98 cm(6 feet)의 너비, 365.76 cm(12 feet)의 길이, 및 182.98 cm(6 feet)의 높이를 갖는 내부 치수를 가지며, 로 장입물을 시뮬레이팅하기 위해 바닥(20) 상의 수냉식 열 싱크관을 갖는다. 두 세트의 산소 연료 버너 시스템(26)은 바닥(20)위의 137.16 cm(4.5 feet)의 제 1 수직 거리에서 대향 측면 벽 상에 위치된다. 버너에는 3000 SCFH의 유량에서 천연 가스와 6090 SCFH의 유량에서 상업상 순수 산소가 연소용 로 내부로 제공되어 연소층을 형성한다. 연료 노즐에서 평균 연료 속도는 38.2 fps이며 산소 노즐에서 평균 산소 속도는 19.4 fps이며, 버너 노즐에서 대략 23 fps 의 중량 유속 가중 평균 속도로 제공된다. 질소 가스는 대략 1.4 fps의 속도에서 흐르는 도면부호 '23'에 도시된 경계부를 갖는 보호성 가스층을 형성하기 위해 6000 SCFH의 총괄 유량 속도에서 바닥(20) 위로 대략 53.3 cm(1.75 feet) 의 제 2 수직 거리에서 (각각의 단부 벽(22)내에 3개씩)6개의 분사기(21) 를 통해 로 내부로 제공된다. 경계면(23)은 질소 농도가 95 체적% 이상인 경계면으로 정의된다. 연소 반응 생성물은 바닥(20) 위의 대략 103.6 cm(3.4 feet)(포오트 축에 대해 91.4cm(3 feet)에 위치된 연도(24)(실시예 A), 및 바닥(20) 위의 대략 31.98 cm(1.5 feet)에 위치된 연도(25)를 통해(실시예 B) 로로부터 회수된다. 질소 농도 및 이산화 탄소의 농도 측정은 바닥 위의 91.4cm(3 feet) 및 31.98 cm(1.5 feet)의 높이에서 행해진다. 실시예 A 및 B 에 대한 결과는 도표 1 에 도시되어 있다. 로 벽 및 루우프의 온도 분포는 20 개의 열전쌍으로 측정된다. 각각의 연료 위치 부근의 대표적인 벽 온도는 도표 1에 도시되어 있다. 연도 가스 온도는 연도 포오트 부근의 100 내지 300 ℉로 추정된다.
비교의 목적으로, 실시예 C 및 D는 유사한 시험 장치 및 종래의 시험을 이용하여 수행된다. 실시예 C에서, 연소 가스는 시험 로의 루우프로부터 연도를 통해 배출되며, 비교 실시예 D 에서 연소 가스는 버너 수치 이상 즉, 제 1 수직 거리 위에서 연도로부터 배출된다. 이러한 두가지 비교 실시예로부터 결과는 도표 1에 도시되어 있다.
도표 1
도표 1에 나타난 결과로부터, 본 발명에 따른 방법의 사용은 종래의 혼층 로 실행으로 발생하는 NOX보다 NOX발생이 적은 종래의 혼층 로의 작업을 가능하게 한다. 연도 포오트 부근의 벽 온도는 연도 가스 온도를 나타내며, 결과적인 높은 에너지 효율은 본 발명의 시행으로 달성할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예로 91.4 cm (3 feet) 에서 보다 낮은 질소 농도는 로의 상부 연소 공간 내의 부식 가스의 농도를 감소시키기 위해 제공되는 연소층 내부에 혼합되는 보호층으로부터 발생하는 가스의 감소를 나타낸다.
알루미늄 등의 로 장입물에 열을 제공하기 위한 본 발명에 따른 방법은 보호성 대기를 형성하여 연소시킴으로써 질소 산화물의 생성, 연료 및 산화제의 소모, 및 내화 부식을 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 바닥을 갖는 로 내에 함유된 로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법에 있어서,
    A) 로 내부로 연료 및 산화제를 공급하고, 열을 발생하는 로 내부에서 상기 연료 및 산화제를 연소시켜 상기 로 내에 연소층을 형성하는 단계로서, 상기 연료 및 산화제의 적어도 어느 하나는 상기 바닥 위의 제 1 수직 거리에서 로 내부로 제공되는 단계와,
    B) 상기 제 1 수직 거리보다 짧은 상기 바닥 위의 제 2 수직 거리에서 상기 로 내부로 보호성 가스를 제공하고, 로 장입물의 적어도 일부와 상기 연소층 사이의 로 내부에 보호성 가스층을 형성하는 단계와,
    C) 상기 연소층으로부터 상기 보호성 가스층을 통해 상기 로 장입물에 열을 방사시키는 단계와, 그리고
    D) 상기 제 1 수직 거리 아래에서 상기 로로부터의 상기 연소 반응 생성물을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열은 제 1 용해 주기 및 제 2 편평한 배쓰 주기로 이루어지는 2 부분의 싸이클 중에 상기 보호성 가스층을 통해 상기 로 장입물에 방사되며, 상기 용해 주기중에 상기 보호성 가스층의 상기 바닥위의 상부 경계면은 상기 편평한 배쓰 주기 중에 상기 보호성 가스층의 상부 경계면보다 높은 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연료 및 산화제는 상기 로 내부로 함께 제공되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보호성 가스는 질소를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 연소 반응 생성물은 상기 제 2 수직 거리의 수평면에서 상기 로로부터 회수되는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 연소 반응 생성물은 150 fps 이하의 속도에서 상기로로부터 회수되는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보호성 가스는 상기 연소 반응 생성물을 갖는 상기 로로부터 회수되는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 로 장입물은 알루미늄을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 로 장입물은 강, 납, 아연, 마그네슘, 및 유리로 구성되는 군으로부터 적어도 하나를 포함하는 방법.
  10. 바닥을 갖는 로 내에 함유되어 있는 로 장입물에 열을 제공하기 위한 방법에 있어서,
    A) 로 내부로 연료 및 산화제를 제공하고 열 및 연소 반응 생성물을 발생하는 상기 로 내에서 상기 연료 및 산화제를 연소시켜 상기 로 내부에 연소층을 형성시키는 단계로서, 상기 연료 및 산화제의 적어도 하나는 상기 바닥 위의 제 1 수직 거리에서 상기 로 내부로 제공되는 단계와,
    B) 상기 바닥 위의 상기 제 1 수직 거리보다 짧은 제 2 수직 거리에서 상기 로 내부로 보호성 가스를 제공하고 로 장입물의 적어도 일부와 상기 연소층 사이의 상기 로 내부에 보호성 가스 층을 형성하는 단계와,
    C) 제 1 용해 주기와 제 2 편평한 배쓰 주기를 갖는 제 2 부분 싸이클 중에 상기 연소층으로부터 상기 보호성 가스층을 통해 상기 로 장입물에 열을 방사시키는 단계로서, 상기 용해 주기중에 상기 보호성 가스층의 상기 바닥 위의 상부 경계면은 상기 편평한 배쓰 주기 중에 상기 보호성 가스층의 상부 경계면보다 높은 단계와, 그리고
    D) 제 2 수직 거리 또는 그 위로부터 상기 로로부터의 상기 연소 반응 생성물을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
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