KR20050062556A - 열처리 방법 및 장치 - Google Patents

열처리 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20050062556A
KR20050062556A KR1020057004970A KR20057004970A KR20050062556A KR 20050062556 A KR20050062556 A KR 20050062556A KR 1020057004970 A KR1020057004970 A KR 1020057004970A KR 20057004970 A KR20057004970 A KR 20057004970A KR 20050062556 A KR20050062556 A KR 20050062556A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxygen
gas
fuel
nozzle
exhaust
Prior art date
Application number
KR1020057004970A
Other languages
English (en)
Inventor
앤더스 루그넷
토마스 에크만
Original Assignee
린데 악티엔게젤샤프트
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 린데 악티엔게젤샤프트 filed Critical 린데 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20050062556A publication Critical patent/KR20050062556A/ko

Links

Classifications

    • 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 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • 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 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • 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 
    • F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
    • 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
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • 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 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/30—Premixing fluegas with combustion air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

물질, 바람직하게는 금속의 열처리 방법 및 장치가 제공되었다. 그 방법은 - 80 부피퍼센트 이상의 산소를 함유하는 기체 및 연료를 버너에 공급함으로써 화염을 제공하고 유지하는 단계; - 배출기 효과에 의하여 화염으로부터 상기 산소 함유 기체로 배기물을 재순환시킴으로써 산소와 뜨거운 배기물 혼합물을 생성시키는 단계; - 산소-배기물 혼합물과 연료를 혼합하는 단계; 그리고 - 화염으로부터 산소-배기물-연료 혼합물로 배기물을 재순환시킴으로써 2차 재순환을 제공하는 단계를 포함한다. 그 방법과 장치는 환경 친화적이며 동시에 비용 절약적인 공정에 의하여 극히 낮은 NOx 배출 및 고효율을 허용한다.

Description

열처리 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR HEAT TREATMENT}
본 발명은 일반적으로 오픈 플레임 및 방사형 튜브에서 물질, 바람직하게는 금속의 열처리, 더 구체적으로는 낮은 NOx 배출 뿐 아니라 높은 열 효율과 관련된 열 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 산소-연료 기술은 수년간 성공적으로 사용되어 왔다. 그것은 생산성 및 연료 소비에 있어서 엄청난 이윤을 제공하였다. 종래의 산소-연료 기술은 또한 종래의 공기-연료 버너 기술에 비해 NOx 배출의 현저한 감소를 얻는데 사용될 수 있었다. 그렇지만, 산소-연료 기술은 연소 지역 내에서 공기 누출에 상대적으로 민감하며 퍼니스 내의 엄격한 압력 조절을 필요로 한다. 일부 공정 및 퍼니스 유형에서 공기가 시스템 내로 누출되는 것을 막는 것은 매우 어렵다.
따라서, 퍼니스 내의 연료 연소는 다량의 질소 산화물(NOx)의 배출을 초래할 수 있다. NOx (주로 NO2) 배출은 건강에 대한 부정적인 효과, 부식 촉진, 그리고 위험 환경으로 되어, 무엇보다도 부영양화에 기여하는 것으로 발견되었다.
종래의, 심지어 현대의 공기-연료 버너 기술을 사용하여 퍼니스 내에서 생성물을 처리할 때 다량의 질소 산화물이 주변 공기에 배출된다. 방사형 튜브를 포함하는 버너 배열에서, NOx 함량 200-250 mg/MJ는, 환경을 손상시키는 배출을 감소시키기 위한 관리에 의한 한계 설정과 거리가 있어 일반적이지 않다.
방사형 튜브를 사용하는 금속의 열처리용 종래의 산소-연료 버너를 사용할 때 추가의 문제점은 산소-연료 버너의 높은 화염 온도가 튜브 물질을 손상시킨다는 것이며, 이것은 물론 바람직하지 않은 것이다.
본 발명의 목적은 종래 기술 장치의 단점이 제거되거나 또는 적어도 완화된 금속의 열처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 구체적인 목적은, 높은 수준의 열 효율을 유지하며 그리고 방사형 튜브에서 산소-연료 연소를 사용하는 기술을 제공하면서, 질소 산화물 (NOx)의 배출을 최소로 유지하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 버너의 산소 노즐에 의해 제공되는 배출기 효과로부터 기인하는 뜨거운 기체 배기물의 재순환을 제공함으로써, 낮은 NOx, 높은 효율의 금속 열처리에 사용될 수 있는 산소-연료 버너를 현실화하는 것에 기초를 두고 있다.
본 발명에 따라 청구범위 제1항에 정의된 바와 같은 물질의 열처리 방법이 제공된다. 또한 청구범위 제11항에 정의된 바와 같은 물질의 열처리 장치가 제공된다.
본 발명의 방법 및 장치에 따라 전술한 종래 기술의 결점이 제거되거나 적어도 완화된다. 그 방법은 환경 친화적이며 동시에 비용 절약적인 방법을 제공한다.
특히 바람직한 구체예에서, 본 발명이 보호 대기 공정에 사용되는 것을 허용하면서, 본 발명은 방사형 튜브와 병행하여 사용된다. 이들 대기는 탄화수소의 연소로부터 유래하는 대기 외에 정상적으로 모든 대기이다.
추가의 바람직한 특징은 종속 청구항에 정의되었다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 이제 이하 첨부된 도면을 참고로, 예시의 방식으로 설명된다:
도 1은 본 발명에 따른 장치에 대한 세로방향 상승 단면도를 보여준다;
도 2는 도 1의 라인 II-II로부터 가로방향으로의 절단면도이다;
도 3은 버너 및 방사형 튜브 배열의 전체 단면도이다;
도 4는 상이한 연소 유형의 특징적인 온도 프로파일을 보여주는 도면이다;
도 5는 본 발명에 따른 장치가 작동하는 동안 화염과 재순환 온도를 보여주는 도면이다; 그리고
도 6는 최종 평형 NO 농도 뿐 아니라 두 측정 결과를 보여주는 도면이다.
발명의 상세한 설명
이하에는 본 발명의 바람직한 구체예의 상세한 설명이 주어진다. 도 1에서 일반적으로 1로 표기된 버너 배열의 단면이 보여진다. 버너 배열은 일반적으로 원형의 절단면을 갖는 인서트(10)를 포함한다, 도 2 참조. 인서트는 통상적으로 퍼니스(도시되지 않음)의 벽(12)에 홀을 통해 장착되도록 배치된다. 버너 장착 플레이트(12)의 뜨거운 면 상에 열 절연 물질(14)을 배치하는 것이 또한 바람직하다.
버너 바디에서, 연료 공급 파이프(16)가 연료, 예컨대 천연가스를 버너 반응 영역 또는 화염(26)으로 공급하기 위해 중심쪽으로 구비되며, 이 부분은 도 1에 보여진다. 연료 공급 파이프는 한쪽 말단에 연료의 공급원(도시되지 않음)과 연결되도록 배치된 커넥터를 그리고 다른 말단에 연료 노즐(16a)을 구비한다.
인서트(10)의 중심 축으로부터 동일한 거리에 6개의 동일 거리의 파이프(18)를 통해 산소가 공급된다, 도 2 참조. 산소 공급 파이프는 한쪽 말단에 산소 공급원(도시되지 않음)과 연결되도록 배치된 대응하는 커넥터를 구비하며 다른 말단에는 A3의 절단면 면적을 가지는 대응 산소 노즐(18a)를 구비한다. 산소 노즐은 유선형이며, 따라서, 바람직하게는 초음파 속도에서 노즐을 떠나는 산소의 난류를 최소화한다. 이 효과는 이하에 추가로 설명된다.
환형의 배기 개구부(20)가 산소 파이프(18)의 바깥쪽에 구비된다. 이 개구부는 편의상 버너와 관련되는 가열 과정으로부터 유래되는 뜨거운 배기물의 재순환을 수해하기 위해 제공된다. 비교적 얇은 벽에 의해 산소 파이프로부터 배기 개구부가 분리되며, 그럼으로써 버너 공정으로부터 뜨거운 배기물과 산소 파이프(18)를 통해 공급되는 상대적으로 차거운 산소 사이의 열 교환이 제공된다. 이 열 교환이 모든 경우에 90% 이상의 높은 열 효율, 이로 인한 낮은 배기 가스 온도와 더불어 매우 에너지 효율적인 공정을 제공한다.
최종적으로, 인서트의 앞쪽 말단 부분에 절단면 면적 A2 및 직경 L2를 가지는 원형 화염 튜브(22)가 제공된다. 화염 튜브는 연료 및 산소 노즐(16a, 18a)을 둘러싸며 산소 노즐로부터 거리 L1으로 연장된다. 화염 튜브의 1차적 기능은 1차 혼합 단계에서 산소와 재순환하는 배기 가스의 혼합 구획을 형성하는 것 그리고 최종 제트 모멘텀 포워드로 향하게 하는 것이다. 이 말단에, 튜브(22)는 바람직하게는 각 기체 노즐(18a)의 절단면 면적의 100 배 이상의 절단면 면적을 가진다.
각각 면적 A1을 갖는 6개의 동일 거리 구경(24)이 화염 튜브 - 대응하는 산소 노즐(18a)의 각 하나의 외부에 구비된다. 그런 식으로, 화염 튜브(22)의 외부로부터 뜨거운 배기물이 동일한 곳으로 빨아들여지면서 배출기 기능이 얻어진다. 그것의 의미는 본 발명에 따른 방법의 설명과 관련하여 이하에 설명될 것이다.
버너를 출발시키기 위해, 대응하는 공급원으로부터 산소와 연료가 대응하는 파이프로 공급된다. 연료는 가연성 함량을 가지는 임의의 기체상의 연료, 예컨대, 천연가스, 프로판, 코크 오븐 가스 등 또는 임의의 액체 연료, 예컨대 경유 내지 중유, 탄소계 성분을 함유하는 에멀션 등일 수 있다. 본 문단에서 산소란 O2 함량이 80 부피%, 및 바람직하게는 99.5 부피%를 초과하는 기체, 즉, 본질적으로 순수한 산소를 의미한다. 산소 외에, 산화 기체는 질소와 아르곤과 같이 공기 중에 일반적으로 발견되는 다른 성분을 함유한다. 산화 기체는 5.5 부피% 이하의 질소 및 4.5 부피% 이하의 아르곤을 함유하는 것이 바람직하다. 화염을 발화시키기 위해, 파일럿 버너(도시하지 않음)가 인서트(20) 중에 구비된다.
발화될 때, 산소 함유 기체 및 연료 중의 산소는 반응 영역(26)이 가열 공급원을 제공하도록 유지된다. 산소-연료 버너(20)의 작동은 각각 연료 및 산소 파이프를 통해 높은 속도로 공급되는 연료 및 산소의 양에 의하여 조절된다. 산소-연료 혼합물은 반응 영역(26)으로 하여금, 예컨대 길이, 온도 등, 연료와 산소의 공급 속도에 의해 조절되는 것의 특성을 갖게 한다. 반응 영역에서 산소 함량이 높을수록, 이론상 화염 온도 1200-2700℃의 더 높은 화염 온도가 된다.
화염에서, 산소와 연료는 다음 식에 따라 반응한다:
xCyH ＋ (x ＋ y/4)02 ＝＞ xCO2 ＋ y/2H2O ＋ 에너지
여기서 x는 연료 중 탄소 (C)의 몰분율이고, y는 연료 중 수소 (H)의 몰분율이다.
이것에 추가로 재순환된 배기 가스가 이하의 반응식으로 기재된 바와 같이 화염 온도에 영향을 미친다
a×연료 ＋ b×산소 ＋ c×배기물T재순환 ＝＞ (a＋b)×생성물＋c×배기물T화염
여기서
T재순환 ＝ 재순환될 때 배기물의 온도,
T화염 ＝ 반응식 (1)과 (2) 이후 배기물의 온도,
T화염 ＞ T재순환,
a ＝ 연료의 질량 흐름, b ＝ 산소의 질량 흐름, 그리고
c ＝ 재순환되는 배기물의 질량 흐름.
재순환 팩터 c/b는 통상적으로 10 이상이다.
공정 중에 생성된 배기물은 다른 무엇보다, 원하지 않는 NOx 기체, 주로 NO를 형성하며 자연히 NO2로 전환되는 질소를 산소와 더불어 함유할 수 있다.
열에 의한 NO의 형성은 이하의 반응식에 따라 젤도비치(Zeldovich) 메카니즘으로 기술된다:
O ＋ N2 ＝ NO ＋ N k ＝ 6.89E13×exp(-75100/R/T)
N ＋ O2 ＝ NO ＋ 0 k ＝ 9.81E9×exp(-6610/R/T)
N ＋ OH ＝ NO ＋ H k ＝ 4.20E13
결과적으로 평형 NO 농도는 PO2, PN2 및 온도의 함수로서 도 6에서 볼 수 있다.
전술한 바와 같이, 높은 속도, 바람직하게는 초음파 속도, 예컨대 마하(Mach) 0.5 또는 그 이상으로 산소가 공급된다. 바람직하게는 노즐 직경 15 이상의 거리까지 유리 제트를 형성하도록 산소가 주입된다. 화염 튜브에서 구경(24)의 구조 및 산소 노즐(18a)의 형상 및 대응하는 홀에 대한 그들의 상대적인 위치와 더불어, 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이, 이들 속도는 화염 튜브 내로 화염 배기물을 빨아들이는 배출기 효과를 생성하게 된다. 바람직한 구체예에서, 산소 노즐은 라발(Laval) 형상이며 공기역학적이다.
화염 튜브(22) 내로 빨아들여진 이후, 재순환된 배기물의 소부분이 배기 파이프(20)을 통해 버너 배열을 벗어난다. 배기 파이프에서, 뜨거운 배기물이 그들의 열 에너지의 일부를, 열 배기 공정 중 산소 파이프(18)에서 버너로 공급되는 산소로 전달한다. 이 열 교환 공정이 버너 배열 및 본 발명에 따른 공정의 높은 효율에 기여한다.
그렇지만, 배기물의 대부분은 산소 노즐(18a)을 벗어난 산소와 그들 자신을 혼합함으로써, 1차적인 재순환 혼합물을 형성하여 버너 공정으로 재순환된다. 이런 1차적인 재순환 혼합물은 바람직하게는 배기물에 대한 산소의 부피비 6 이상을 가진다. 산소와 배기물의 혼합물은, 산소 함유 기체가 화염 튜브(22)의 벽 상에 침범하도록 방치함으로써 바람직하게는 20 이상의 노즐 직경의 거리에 걸쳐 영향을 미친다.
발화되기에 앞서, 1차적인 재순환으로부터 유래하는 산소 함유 혼합물은 2차 재순환 단계에서 연료 및 추가의 배기물 가스와 더 혼합된다. 주입되는 산소의 초음파 속도, 바람직하게는 마하 0.5 또는 그 이상의 속도 때문에, 이 혼합물은 또한 힝(hing) 속도에 영향을 미친다. 따라서 이 혼합물은 발화되고 연장된 반응 영역을 형성한다. 따라서, 무엇보다도 파라미터 A1, A2, A3, L1, 및 L2의 조합이 산소와 배기물의 적절한 혼합에 극히 중요하다는 것이 현실화되었다. 바람직한 구체예에서, 이하의 조합이 제공된다: A1 ≫ A3, A2 ≤ ∑A1 (모든 구경(24)의 면적), 및/또는 L1 ≥ L2.
이미 언급한 바와 같이, 산소 함량이 높을수록, 온도가 높다. 산소-연료 버너에서 얻어진 높은 이론상의 화염 온도는 특정 열처리 공정에 불리할 수 있으며 이 경우 가열되는 물질이 매우 균일한 온도를 가져와야 한다. 버너로 공급되는 산소 함유 기체의 산소 함량을 낮춤으로써, 높은 NOx를 촉진하는 온도를 피하면서 화염 온도가 목적하는 온도로 낮춰진다, 도 4 참조.
전술한 바와 같이, 화염 튜브(22)의 바로 하류에 배기물의 2차 재순환이 또한 제공되며, 이는 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같다. 이런 산소 함량의 추가적인 희석은 화염의 온도를 낮추는 것을 더 돕는다. 이것을 화염이 없는 연소라고 부르며, 유선형의 연료 노즐과 조합하여 높은 속도의 연료 주입을 수반한다. 도 1에 보여지는 바와 같이, 반응 영역(26)의 가시 부분이 발화에 앞서 배기물의 재순환을 허용하면서, 연료 노즐로부터 일정 거리에서 출발한다. 전술한 재순환 팩터의 효과 및 최종 화염 온도 상에서 재순환 배기물 가스의 온도는 도 5에서 볼 수 있다.
본 발명에 따른 버너 배열의 두번째 바람직한 구체예가 이제 도 3을 참고로 기재될 것이며, 이 경우 버너 및 방사형 튜브 배열이 보여진다. 따라서, 첫번째 구체예와 같이, 퍼니스 벽(12) 상에 구경 중에 버너 인서트(10)가 제공된다.
일반적으로 30으로 표시되는 방사형 튜브는 버너 인서트(10)의 앞쪽에 제공되며 화염 튜브(22)의 직경을 초과하는 직경을 가진다. 방사형 튜브의 사용은 그 자체로 공지되었으며 방사형 튜브(30)는 퍼니스 벽(12)과 마주보는 제1개구부 말단 및 제1말단의 맞은편에 제2의 닫힌 말단을 가지는 외부 원통형 튜브(32)를 포함한다. 외부 튜브(32)에는 외부 튜브(32)의 내부 직경보다 적은 직경을 가지는 내부 튜브(34)가 제공되어, 내부에 본질적으로 원형의 채널(36) 그리고 외부에 환형 채널(38)을 형성하게 된다. 내부 튜브는 임의의 적절한 방식으로 예컨대 거기로부터 외부로 연장되는 플랜지(도시되지 않음)에 의하여 위치를 유지한다. 또한, 버너의 화염 튜브(22)의 앞쪽 말단으로부터 거리 L3로 끝나는 그것의 제1말단으로 그리고 외부 튜브(32)의 닫힌 말단 벽으로부터 별도로 채워져서 끝나는 그것의 제2말단으로 내부 튜브(34)가 위치하며, 그럼으로써 배기물에 대한 재순환 경로를 제공하게 된다.
동작시, 내부 채널(36)에서 반응이 발생한다. 연소 공정 중 발생된 배기물이 내부 채널을 통해 인도되고, 외부 실린더(32)의 닫힌 말단에서 회전하고, 그리고 외부 환형 채널(38)을 통해 반대 방향으로 재회전한다. 따라서, 방사형 튜브는 본질적으로 폐 시스템을 형성한다.
버너(10)로 재회전한 배기물은 1차 재순환 경로를 형성하는 화염 튜브 중 개구부(24)를 통해 또는 2차 재순환 경로를 형성하는 화염 튜브(22)와 내부 튜브(34) 사이에 형성된 갭을 통해 안내된다. 1차 및 2차 재순환 경로의 배기물의 비율은 예컨대, 파라미터 A1, A2, L1, L2, 및 L3에 의해 뿐 아니라 산소와 연료의 속도에 의해 결정된다.
기재된 방법으로 몇가지 장점이 얻어진다. 먼저, 본 발명에 따른 버너 배열은 배기물의 매우 높은 재순환의 수준을 허용한다. 다시 말하면 이는 극히 낮은 NOx 배출을 허용한다; 도면들은, N2 함량에 좌우되어 0-25 mg/MJ 만큼 낮은 NOx가 테스트 작동 동안 얻어졌다는 것을 보여준다. 반응 영역에서 15% 이하의 산소 함량이 가능하다는 것이 발견되었다. 두번째로, 그리고 두번째 구체예에서 구체적으로는, 비용 절약 공정으로 인하여 매우 높은 열 효율이 얻어졌다.
본 발명에 따라 물질의 열처리 방법 및 장치의 바람직한 구체예가 기재되었다. 본 기술분야에서 당업자는 첨부된 청구범위의 범위 내에서 이들이 변형될 수 있다는 것을 알고 있다. 따라서, 비록 6개의 산소 노즐을 가지는 바람직한 버너 구조가 보여졌지만 이 구조는 예컨대 4개의 노즐 또는 임의의 수의 산소 노즐이 구비되도록 다양할 수 있다.

Claims (21)

  1. 이하의 단계를 포함하는 방법으로서, 물질, 바람직하게는 금속의 열-처리 방법:
    - 80 부피퍼센트 이상의 산소를 함유하는 기체 및 연료를 버너에 공급함으로써 화염을 제공하고 유지하는 단계로서, 이 경우 상기 기체가 초음파 속도로 공급되는 것인 단계;
    - 배출기 효과에 의하여 상기 화염으로부터 상기 산소 함유 기체로 배기물을 재순환시킴으로써 산소와 뜨거운 배기물 혼합물을 생성시키는 단계;
    - 상기 산소-배기물 혼합물과 상기 연료를 혼합하는 단계; 그리고
    - 상기 화염으로부터 상기 산소-배기물-연료 혼합물로 배기물을 재순환시킴으로써 2차 재순환을 제공하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 화염을 제공하고 유지하는 단계가 1 이상의 노즐에서 산소 함유 기체를 주입하여 15 이상의 노즐 직경의 거리로 유리 제트(free zet)를 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소-배기물 혼합물을 생성하는 단계가 상기 산소 함유 기체와 기체 부피의 6배 이상의 뜨거운 배기물을 혼합하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 산소-배기물 혼합물을 생성하는 단계가 20 이상의 노즐 직경의 거리에 걸쳐 산소 함유 기체가 혼합 챔버의 벽을 침범하도록 허용함으로써 상기 산소 함유 기체와 상기 뜨거운 배기물을 혼합하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 산소-배기물 혼합물과 연료를 혼합하는 단계가 마하(Mach) 0.5 이상의 속도로 혼합하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 공정을 벗어난 배기물과 버너에 공급되는 산소 사이에 열 교환을 일으키는 추가 단계를 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 산소 함유 기체가 99.5 부피% 이상의 산소를 함유하는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 산소 함유 기체가 4.5 부피% 이하의 아르곤을 함유하는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 산소 함유 기체가 5.5 부피% 이하의 질소를 함유하는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 열 처리가 강철의 열 처리를 포함하는 것인 방법.
  11. - 연료 공급원에 연결될 수 있는 1 이상의 연료 노즐(16a);
    - 80 부피퍼센트 이상의 산소를 함유하는 기체의 공급원에 연결될 수 있는 1 이상의 기체 노즐(18a);
    - 이 경우 상기 1 이상의 연료 노즐과 상기 1 이상의 기체 노즐이 반응 영역 (26)을 구비하도록 배열되는 것인 물질, 바람직하게는 금속의 열-처리 장치로서
    다음을 특징으로 하는 장치:
    - 초음파 속도로 산소 함유 기체를 공급하는 수단,
    - 배출기 효과에 의하여 상기 1 이상의 기체 노즐 상류의 상기 화염으로부터 상기 1 이상의 기체 노즐을 벗어난 기체로 뜨거운 배기물을 공급하고, 그럼으로써 산소-배기물 혼합물을 형성하기 위한 수단(24)으로서, 이 경우 상기 1 이상의 연료 노즐 (16a)이 1 이상의 기체 노즐 (18a)의 하류에 구비되는 것인 수단, 그리고
    - 상기 기체 노즐 주변에 배열된 화염 튜브(22)로서, 이 경우 화염 튜브가 상기 1 이상의 기체 노즐 (18a)의 대응하는 외부에 배열된 개구부(24)를 구비하는 것인 튜브.
  12. 제11항에 있어서, 산소 함유 기체를 주입하여 15 이상의 노즐 직경의 거리에 대해 유리 제트를 형성하는 수단을 포함하는 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 산소 함유 기체가 혼합 챔버의 벽을 침범하도록 허용함으로써 20 이상의 노즐 직경의 거리에 걸쳐 상기 산소 함유 기체와 상기 뜨거운 배기물을 혼합하는 수단을 포함하는 장치.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 마하 0.5 이상의 속도로 상기 산소-배기물 혼합물과 상기 연료를 혼합하는 수단을 포함하는 장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 1 이상의 연료 노즐(16a)이 장치의 중심쪽으로 제공되는 것인 장치.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 1 이상의 기체 노즐이 장치의 중심 축으로부터 일정 거리에 구비된 2, 더 바람직하게는 4 또는 6 이상의 동일 거리 노즐(18a)을 포함하는 것인 장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 1 이상의 기체 노즐(18a)이 라발(Laval) 형상이며 그리고/또는 공기역학적인 장치.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 1 이상의 연료 노즐(16a)이 유선형으로서 화염이 없는 연소를 허용하는 것인 장치.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연료 노즐 (16a, 18a)과 기체의 앞쪽에 구비되는 튜브(22)를 포함하는 장치로서, 이 경우 튜브(30)가 기체와 연료 노즐을 마주보는 제1의 열린 말단 및 제1말단의 맞은 편의 제2의 닫힌 말단을 가지는 외부 원통형 튜브(32), 그리고 외부 튜브(32)에 구비되며 외부 튜브(32)의 내부 직경 이하의 직경을 가짐으로써 실질적으로 원형 채널(36)인 내부 및 환형 채널(38)인 외부를 생성시키는 내부 튜브(34)를 포함하는 것인 장치.
  20. 제19항에 있어서, 내부 튜브가 화염 튜브(22)의 앞쪽 말단으로부터 거리(L3)로 끝나는 그것의 제1말단 그리고 외부 튜브(32)의 닫힌 말단 벽으로부터 별도로 채워져서 끝나는 그것의 제2말단에 위치하며, 그럼으로써 배기물에 대한 2차적 재순환 경로를 제공하는 것인 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 튜브(22)가 상기 1 이상의 기체 노즐(18a)의 절단면 면적의 100 배 이상의 절단면 면적을 갖는 것인 장치.
KR1020057004970A 2002-09-25 2003-09-25 열처리 방법 및 장치 KR20050062556A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0202836A SE0202836D0 (sv) 2002-09-25 2002-09-25 Method and apparatus for heat treatment
SE0202836-3 2002-09-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050062556A true KR20050062556A (ko) 2005-06-23

Family

ID=20289091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057004970A KR20050062556A (ko) 2002-09-25 2003-09-25 열처리 방법 및 장치

Country Status (14)

Country Link
US (1) US20050239005A1 (ko)
EP (1) EP1543271A1 (ko)
JP (1) JP2006500543A (ko)
KR (1) KR20050062556A (ko)
AU (1) AU2003263721A1 (ko)
BR (1) BR0314741A (ko)
CA (1) CA2501062A1 (ko)
MX (1) MXPA05003198A (ko)
NO (1) NO20051955L (ko)
PL (1) PL374499A1 (ko)
RU (1) RU2005109915A (ko)
SE (1) SE0202836D0 (ko)
WO (1) WO2004029511A1 (ko)
ZA (1) ZA200502379B (ko)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8794960B2 (en) * 2004-02-25 2014-08-05 John Zink Company, Llc Low NOx burner
DE102005005832B4 (de) * 2005-02-08 2006-11-02 Air Liquide Deutschland Gmbh Rekuperatorbrenner und Verfahren zum Erhitzen eines Industrieofens unter Einsatz des Brenners
US7670135B1 (en) * 2005-07-13 2010-03-02 Zeeco, Inc. Burner and method for induction of flue gas
US20070269755A2 (en) * 2006-01-05 2007-11-22 Petro-Chem Development Co., Inc. Systems, apparatus and method for flameless combustion absent catalyst or high temperature oxidants
RU2324745C2 (ru) * 2006-02-26 2008-05-20 Игорь Михайлович Дистергефт Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, устройство отопления (варианты) и регенеративная насадка (варианты) для осуществления способов
US8696348B2 (en) * 2006-04-26 2014-04-15 Air Products And Chemicals, Inc. Ultra-low NOx burner assembly
KR101063375B1 (ko) 2006-12-22 2011-09-07 주식회사 케너텍 강제 내부 재순환을 이용한 산소부화 연소버너
SE532339C2 (sv) 2007-12-10 2009-12-15 Aga Ab Förfarande och anordning vid brännare
EP2080952A1 (en) * 2008-01-17 2009-07-22 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Burner and method for alternately implementing an oxycombustion and an air combustion
FR2935040B1 (fr) * 2008-08-13 2012-10-19 Inst Francais Du Petrole Chambre d'oxy-combustion
EP2295858A1 (de) * 2009-08-03 2011-03-16 Siemens Aktiengesellschaft Stabilisierung der Flamme eines Brenners
SE534818C2 (sv) * 2010-05-06 2012-01-10 Cortus Ab Förfarande och anordning för införande av pulverformigt material i en förgasningsreaktor, varvid anordningen innefattar en lavaldysa
US8632621B2 (en) 2010-07-12 2014-01-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for melting a solid charge
US8827691B2 (en) 2010-07-12 2014-09-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Distributed combustion process and burner
SE535197C2 (sv) * 2010-09-30 2012-05-15 Linde Ag Förfarande vid förbränning i en industriugn
DE102010051347A1 (de) 2010-11-13 2012-05-16 Messer Austria Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Oxidieren von Brennstoffen
US8915731B2 (en) 2010-12-30 2014-12-23 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Flameless combustion burner
US20130095437A1 (en) * 2011-04-05 2013-04-18 Air Products And Chemicals, Inc. Oxy-Fuel Furnace and Method of Heating Material in an Oxy-Fuel Furnace
US20120282558A1 (en) * 2011-05-05 2012-11-08 General Electric Company Combustor nozzle and method for supplying fuel to a combustor
US20130122436A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 General Electric Company Combustor and method for supplying fuel to a combustor
US8920159B2 (en) * 2011-11-23 2014-12-30 Honeywell International Inc. Burner with oxygen and fuel mixing apparatus
FR2986855A1 (fr) * 2012-02-10 2013-08-16 Air Liquide Oxy-bruleur a injections multiples de combustible et procede d'oxy-combustion correspondant
CN103277795B (zh) * 2013-05-27 2015-05-20 中国科学院广州能源研究所 可调节烟气自身再循环燃气燃烧器
US10429072B2 (en) * 2013-09-23 2019-10-01 Bloom Engineering Company Inc. Regenerative burner for non-symmetrical combustion
US9593847B1 (en) 2014-03-05 2017-03-14 Zeeco, Inc. Fuel-flexible burner apparatus and method for fired heaters
KR102353616B1 (ko) * 2014-04-10 2022-01-21 소핀터 에스.피.에이. 버너
US9593848B2 (en) 2014-06-09 2017-03-14 Zeeco, Inc. Non-symmetrical low NOx burner apparatus and method
US10281140B2 (en) 2014-07-15 2019-05-07 Chevron U.S.A. Inc. Low NOx combustion method and apparatus
EP2993397A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-09 Linde Aktiengesellschaft Low-NOx-burner
FR3030689B1 (fr) * 2014-12-23 2016-12-23 Air Liquide Oxy-bruleur pour gaz combustible a bas pouvoir calorifique et son utilisation
JP6399458B2 (ja) * 2015-09-14 2018-10-03 大陽日酸株式会社 酸素バーナ及び酸素バーナの運転方法
JP6756248B2 (ja) * 2016-11-25 2020-09-16 日本製鉄株式会社 加熱用バーナ、ラジアントチューブ、および鋼材の加熱方法
EA032968B1 (ru) * 2017-02-17 2019-08-30 Сергей Михайлович Кабишов Способ экологически чистого сжигания углеводородного топлива
CA3086516A1 (en) 2017-12-20 2019-06-27 Bd Energy Systems, Llc Micro steam reformer
EP3604923A1 (de) * 2018-07-31 2020-02-05 Linde Aktiengesellschaft Wärmerückgewinnungssystem für einen ofen mit einem oder mehreren brennern
EP3614049A1 (en) * 2018-08-22 2020-02-26 Linde Aktiengesellschaft A method of operating a burner for performing flameless combustion or at least semi flameless combustion and fluid supply system
IT201900003481A1 (it) * 2019-03-11 2020-09-11 Sacmi Forni Spa Apparato e bruciatore per la cottura di manufatti ceramici

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55107811A (en) * 1979-02-14 1980-08-19 Daido Steel Co Ltd Radiant tube heating device
EP0141594A3 (en) * 1983-10-21 1986-03-05 Air Products And Chemicals, Inc. Heating apparatus
DE19600380A1 (de) * 1996-01-08 1997-07-10 Koerting Ag Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff
US6314896B1 (en) * 1999-06-10 2001-11-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for operating a boiler using oxygen-enriched oxidants
JP4174311B2 (ja) * 2002-12-12 2008-10-29 バブコック日立株式会社 燃焼装置ならびにウインドボックス
JP2004197970A (ja) * 2002-12-16 2004-07-15 Miura Co Ltd 低ＮＯｘ燃焼方法とその装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20050239005A1 (en) 2005-10-27
JP2006500543A (ja) 2006-01-05
NO20051955L (no) 2005-06-24
SE0202836D0 (sv) 2002-09-25
NO20051955D0 (no) 2005-04-21
CA2501062A1 (en) 2004-04-08
RU2005109915A (ru) 2005-10-10
WO2004029511A1 (en) 2004-04-08
ZA200502379B (en) 2005-11-30
BR0314741A (pt) 2005-07-26
EP1543271A1 (en) 2005-06-22
AU2003263721A1 (en) 2004-04-19
MXPA05003198A (es) 2005-09-12
PL374499A1 (en) 2005-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20050062556A (ko) 열처리 방법 및 장치
KR100249051B1 (ko) 질소 산화물을 적게 발생시키는 스테이지형 산소 연료 버너, 연소 시스템
AU2009267144B2 (en) Reliable ignition of hot oxygen generator
US5490775A (en) Forward injection oxy-fuel burner
US5078064A (en) Apparatus and method of lowering NOx emissions using diffusion processes
RU2426030C2 (ru) УЗЕЛ ГОРЕЛОК С УЛЬТРАНИЗКОЙ ЭМИССИЕЙ NOx
US8920160B2 (en) Low NOx emission industrial burner and combustion process thereof
US5904475A (en) Dual oxidant combustion system
KR100784881B1 (ko) 저녹스형 버너
CN101297157A (zh) 低氮氧化物燃烧工艺和装置
PL200214B1 (pl) Sposób spalania w piecu, do którego wtryskuje się oddzielnie co najmniej jedno paliwo i co najmniej jeden utleniacz oraz zespół palnikowy do oddzielnego wtryskiwania
US5181475A (en) Apparatus and process for control of nitric oxide emissions from combustion devices using vortex rings and the like
JPH09159107A (ja) 空気−酸素−燃料の燃焼中に生成するｎｏｘを減らすための方法及び装置
EP0614044A2 (en) Process and device for combustion-enhanced atomization and vaporization of liquid fuels
EP0076036B1 (en) Method and apparatus for burning fuel in stages
US20080003531A1 (en) Self-recuperated, low NOx flat radiant panel heater
US20090311638A1 (en) Burner and Method for Alternately Implementing Oxycombustion and Air Combustion
KR100653029B1 (ko) 다공성 벽 노에서의 연소 방법
CN103782099B (zh) 预混合空气-气体喷燃器的氧富化
CN105531541B (zh) 用于燃烧气体燃料或者液体燃料的燃烧器组件和方法
CA2055028A1 (en) Method of stabilizing a combustion process
CN211290050U (zh) 一种包覆型低氮无氧化烧嘴
EP2682675B1 (en) Flue gas recycle system with fixed orifices
SU1695050A1 (ru) Способ сжигани горючих газообразных отходов
JP2021124212A (ja) 酸素富化バーナ及びその燃焼方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid