KR20060009851A - 노 내에서의 액체 연료 및 산화제의 단계식 연소 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분무 형태인 액체 연료의 하나 이상의 제트 및 산화제의 하나 이상의 제트를 주입하는, 액체 연료 및 산화제의 연소 방법에 관한 것이다. 산화제의 제트는 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트로 구성된다. 주 산화제 제트는 액체 연료 제트의 근처에 주입되어 제1 불완전 연소를 일으키고, 상기 제1 연소로부터 나오는 기체는 여전히 적어도 일부의 연료를 포함하는 한편, 부 산화제 제트는 액체 연료 제트와 가장 가까운 주 산화제 제트 및 액체 연료 제트 사이의 거리보다 긴, 액체 연소성 제트로부터 l2만큼 떨어진 거리에서 삽입되어, 제1 연소로부터 나오는 기체 중에 존재하는 연료 부분과 연소되도록 하며, 여기서 주 산화제 제트는 2개 이상의 주 제트, 즉 분무 형태인 액체 연료의 제트 주위에 동축 방식으로 주입되는 캐닝(canning) 제1 주 산화제 제트 하나 이상, 및 액체 연료 제트로부터 l1만큼 떨어진 거리에서 주입되는 제2 주 산화제 제트 하나 이상으로 나누어진다.
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Description

노 내에서의 액체 연료 및 산화제의 단계식 연소 방법{STAGED COMBUSTION METHOD FOR A LIQUID FUEL AND AN OXIDANT IN A FURNACE}
본 발명은 노(furnace) 내에서의 액체 연료 및 산화제의 단계식 연소(staged combustion) 방법에 관한 것이다.
산업용 노 내에서의 연소 방법의 성능은 2가지 기준, 즉
- 그 양이 법적 제한치 미만이어야 하는, 대기 오염 물질(NOx, 분진 등)의 배출량 제한, 및
- 연소되는 생성물의 양에 대한 제약 및 에너지 소비에 관한 제약을 동시에 만족시키기 위한, 노벽의 온도 제어 및 가열되는 충전물의 제어
와 합치해야 한다.
대기 오염 물질, 특히 질소 산화물의 방출에 대한 법률상의 변화가 연소 기술을 실질적으로 발전시켜 왔다. NOx의 방출을 제한하는 제1 연소 방법은 연료 및(또는) 산화제 흐름을 진동시키는 진동 연소(EP-A1-0 524 880)이다. 화학양론(1/1 비율)을 변경함으로써, 국소 온도가 낮아져 NOx를 감소시킨다. 다른 해결법은 반응물을 반응의 주요 영역에서 희석하는 단계식 연소이며, 이는 화학양론적 비율을 변경해서 NOx의 형성에 유리한 온도 피크를 방지할 수 있도록 한다(WO 02/081967).
상기 종래 기술의 예는 본래 기체 연료의 연소에 적합한 해결법이다. 액체 연료 및 기체 산화제를 사용하는 2상 연소에 있어서, 연소 방법은 액체를 분무한 다음 액적을 기화시켜 기체상이 된 연료가 기체 산화제와 반응할 수 있도록 하는 단계를 더 포함한다. 따라서, 여러 가지 추가 파라미터, 즉 예를 들어 사용되는 분무기의 종류뿐만 아니라, 분무를 보조하는 주입기의 경우, 액적의 크기 및 분무량에 영향을 미칠 분무 기체의 유속이 연소에 영향을 미칠 것이다. 분무 단계에 직접적인 연관이 있는 파라미터들 이외에도, 혼합이 연소 방식 및 오염 배출물의 형성에 영향을 주기 때문에, 연소 방법은 반응물의 혼합에 영향을 받을 것이다. 따라서, 기화 길이 대 혼합 길이의 비율이 중요한 파라미터이다. 기화 길이는 액체 연료의 액적을 기화시키는 데 필요한 길이이며, 이는 액적의 크기, 액적의 속도 및 액체의 성질에 좌우된다. 혼합 길이는 개별적으로 주입되는 반응물이 화학양론적 비율로 혼합되기 위해 필요한 길이이다. 기화 길이가 혼합 길이에 비해 지나치게 긴 경우, 연소는 불완전하며, 이것이 소위 "불완전 연소" 또는 "브러시(brush)" 방식이다. 그러나, 기화 길이가 혼합 길이에 비해 지나치게 짧은 경우, 과도하게 빠른 혼합은 다량의 질소 산화물을 야기하며, 이는 소위 "기화" 방식으로 불린다. 따라서, 이들 2가지 방식 사이에서의 전이 상태가 되는 것(기화 길이/혼합 길이의 비율이 1에 가까운 것)이 바람직하다.
EP-B1-0 687 853은 액체 연료의 단계식 연소 방법을 제안하고 있다. 이 방법은 외주에서 15°미만의 각도로 확산 분사하는 형태로 액체 연료를 주입하고, 2개의 스트림, 즉 주 스트림 및 부 스트림 형태로 산화제를 주입하며, 상기 주 스트 림은 저속, 즉 61 m/초 미만으로 주입되는 것이다. 이 방법에는 몇 가지의 결점이 있다. 첫째로, 이렇게 예리한 각도의 사용은 고속의 분무 기체를 사용함을 의미하며, 이는 큰 높이압 손실을 야기하고, 화염 안정성을 악화시킬 수 있다. 둘째로, 분사 각도가 예리하기 때문에, 연소 방식은 "기화" 형태이며, NOx의 감소를 최적화시킬 수 없다. 마지막으로, 이렇게 예리한 분사 각도는 화염의 기하학적 파라미터를 연속해서 변화시키지 않는다. 그러나, 충전물에 따라서는, 특히 열점(hot spot)이 국지적으로 형성되는 것을 방지하기 위해 화염의 기하 형태를 변형시키는 것이 유용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 화염을 안정적으로 유지시키면서 NOx의 형성을 제한할 수 있는, 액체 연료를 사용하는 단계식 연소 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 NOx의 형성을 제한할 수 있고, 버너의 융통성을 높은 수준으로 할 수 있는, 액체 연료를 사용하는 단계식 연소 방법을 제안하는 것이다.
이 목적을 위하여, 본 발명은 분무 형태인 액체 연료의 하나 이상의 제트 및 하나 이상의 산화제 제트를 주입하고, 상기 산화제 제트는 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트를 포함하며, 주 산화제 제트는 액체 연료 제트의 근처에 주입되어 제1 불완전 연소를 일으키고, 이 제1 연소로부터 나오는 기체는 여전히 적어도 일부의 연료를 포함하는 한편, 부 산화제 제트는 액체 연료 제트와 가장 가까운 주 산화제 제트 및 액체 연료 제트 사이의 거리보다 긴, 액체 연료 제트로부터 l2만큼 떨어진 거리에서 주입되어, 제1 연소로부터 나오는 기체 중에 존재하는 연료 부분과 연소 되도록 하며, 주 산화제 제트는 2개 이상의 주 제트, 즉
- 분무 형태인 액체 연료의 제트 주위에 동축 주입되는 슈라우딩(shrouding) 제1 주 제트 하나 이상, 및
- 분무된 액체 연료 제트로부터 l1만큼 떨어진 거리에서 주입되는 제2 주 산화 제트 하나 이상
으로 나누어지는, 액체 연료 및 산화제의 연소 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 실시양태 및 구현 방법은 본 발명에 따르는 방법을 구현하기 위한 장치의 개략도인 도 1 및 2로 도시되는, 비제한적인 예로 주어진다.
따라서, 본 발명은 분무 형태인 액체 연료의 하나 이상의 제트 및 하나 이상의 산화제 제트를 주입하며, 상기 산화제 제트는 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트를 포함하고, 주 산화제 제트는 액체 연료 제트의 근처에 주입되어 제1 불완전 연소를 일으키고, 이 제1 연소로부터 나오는 기체는 여전히 적어도 일부의 연료를 포함하는 한편, 부 산화제 제트는 액체 연료 제트와 가장 가까운 주 산화제 제트 및 액체 연료 제트 사이의 거리보다 긴, 액체 연료 제트로부터 l2만큼 떨어진 거리에서 주입되어, 제1 연소로부터 나오는 기체 중에 존재하는 연료 부분과 연소되도록 하고, 주 산화제 제트는 2개 이상의 주 제트, 즉
- 분무 형태인 액체 연료의 제트 주변에 동축 주입되는 슈라우딩 제1 주 제트 하나 이상, 및
- 액체 연료 제트로부터 l1만큼 떨어진 거리에서 주입되는 제2 주 산화 제트 하나 이상
으로 나누어지는, 액체 연료 및 산화제의 연소 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 방법의 주요 특징 중 하나는, 그것이 버너의 랜스로부터 분무 형태로 배출되는 액체 연료의 연소 방법에 관한 것이라는 점이다. 상기 분무 형태인 액체 연료의 제트는 액체 연료의 가압 배출, 또는 배출 이전이나 배출 도중에 연료를 분무 가스와 혼합하는 것 등의 어떠한 분무 방법에 의해서도 얻을 수 있다. 따라서, 바람직한 실시양태에 따르면, 분무 형태인 액체 연료의 제트는 액체 연료 제트의 주위에 분무 기체 제트를 동축 주입함으로써 얻을 수 있다. 분무 기체는 산화 기체, 예컨대 공기나 산소, 또는 불활성 기체, 예컨대 질소, 또는 수증기로부터 선택될 수 있다. 이 바람직한 실시양태에 따르면, 분무 기체 제트의 질량 유속은 유리하게는 액체 연료 제트의 질량 유속의 5 내지 40％, 더욱 바람직하게는 15 내지 30％이다.
본 발명의 다른 주요 특징에 따르면, 주 산화 제트는 2개 이상의 제트로 나뉘며, 그 중 하나 이상은 슈라우딩 주 산화 제트이다. 이 슈라우딩 주 산화 제트는 분무 형태인 액체 연료의 제트 주위에 동축 주입된다. 제2 주 산화 제트는 분무된 액체 연료 제트로부터 l1만큼 떨어진 거리에서 주입된다. 바람직하게는, 제2 주 산화 제트와 액체 연료 제트 사이의 거리 l1은 1.5DG 내지 l2/2이며, DG는 슈라우딩 주 산화 제트가 주입되는 주입기의 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 나 타낸다. 예로서, DG값은 30 내지 60 ㎜일 수 있다.
부 산화제 제트와 연료 제트 사이의 거리 l2는 8D2 내지 40D2일 수 있으며, D2는 부 산화제가 주입되는 주입기의 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 나타낸다. 이 직경 D2는 10 내지 60 ㎜일 수 있다.
제2 주 산화제 제트가 주입되는 주입기의 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경, 즉 D1은 15 내지 70 ㎜일 수 있다. 바람직하게는, 직경 D1은 직경 D2보다 크다.
본 발명의 한 변형에 따르면, 액체 연료 제트로부터 l1만큼 떨어진 거리에 위치한 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트는 복수 개의 제트로 구성된다. 따라서, 액체 연료 제트로부터 l1만큼 떨어진 거리에 위치한 주 산화제 제트는 액체 연료 제트로부터 동일하게 l1만큼 떨어진 거리에 위치한 2개의 동일한 제트로 구성될 수 있고, 상기 3개의 제트는 실질적으로 동일 평면에 있고, 부 산화제 제트는 액체 연료 제트로부터 동일하게 l2만큼 떨어진 거리에 위치한 2개의 동일한 제트로 구성될 수 있으며, 상기 3개의 제트는 실질적으로 동일 평면에 있고, 상기 5개의 제트가 실질적으로 동일 평면에 있는 것이 바람직하다.
부 산화제의 양은 통상 주입된 산화제 총량의 90％ 이하, 바람직하게는 10 내지 90％를 나타낸다. 더욱 바람직하게는, 부 산화제의 양은 주입된 산화제 총량 의 50 내지 90％, 또는 심지어 60 내지 80％를 나타내며, 주 산화제(슈라우딩 산화제 및 제2 주 산화제 제트 모두에 해당함)의 양은 산화제 총량의 10 내지 50％, 또는 심지어 20 내지 40％를 나타낸다.
바람직하게는, 슈라우딩 제1 주 산화제 제트의 질량 유속은 총 산화제(주 산화제 + 부 산화제) 제트의 질량 유속의 10 내지 20％이다.
주 산화제 및 부 산화제는 동일한 조성을 가질 수 있으며, 이는 특히 여러 개의 주 산화제 또는 부 산화제 주입 지점으로 나누어지는 산화제의 공급원을 하나만 갖는다는 이점이 있다. 그러나, 주 산화제 중 산소의 농도는 부 산화제 중 산소의 농도보다 높은 것이 바람직하다.
산화제의 조성은 조건 또는 목적하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 산화제는
- 산소 5 내지 100 부피％, 바람직하게는 30 내지 100 부피％,
- CO2 0 내지 95 부피％, 바람직하게는 0 내지 90 부피％,
- N2 0 내지 80 부피％, 바람직하게는 0 내지 70 부피％, 및
- Ar 0 내지 90 부피％
를 포함하는 기체 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 혼합물은 또한 다른 구성 성분, 특히 수증기 및(또는) NOx 및(또는) SOx를 함유할 수 있다. 일반적으로, 공기가 산화제의 총 산소 흐름의 0 내지 90 부피％를 공급하며, 나머지는 산소-풍부 공기 또는 실질적으로 순수한 산소로 공급된 다. 바람직하게는, 공기는 총 산화제의 15 내지 40 부피％, 특히 산화제 중 산소의 15 내지 40 부피％를 차지한다.
유리한 구현 방법에 따르면, 제2 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트 각각의 주입 속도는 200 m/초 이하이며, 본 발명에 따르는 방법이 유리 충전물의 연소를 구현한 것인 경우, 제2 주 산화제 제트 및 부 산화 제트 각각의 주입 속도는 바람직하게는 100 m/초 이하이다. 또한, 부 산화제 제트의 속도는 제2 주 산화제 제트의 속도보다 큰 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따르는 방법을 구현하기 위한 연소용 조립체의 일례의 개략적인 부분 상면도이며, 도 2는 상응하는 개략 단면도이다. 연소용 조립체는 3개의 블럭(21, 31 및 41)들이 각각 끼워져 있는 3개의 원통형 구멍(2, 3 및 4)을 갖는 내화 블럭(1)에 위치한다.
블럭(21)은
22에서 나타나며, 액체 연료(212)를 수용하는 도관 (또는 주입기) (211),
22에서 나타나며, 액체 연료(212)가 주입되는 도관(211) 주위에 동심적으로 위치하고, 분무 기체(222)를 수용하는 도관 (또는 주입기) (221),
22에서 나타나며, 분무 기체(222)가 주입되는 도관(221)의 주변에 동심적으로 위치하고, 22에서 직경 DG을 가지며, 슈라우딩 주 산화제(232)를 수용하는 도관 (또는 주입기) (231)을 포함한다.
바람직하게는, 원통형 블럭(31)은 그의 입구가 블럭 중 33에서 나타나는 도 관 (또는 주입기) (32)이 관통한다. 이 도관 (또는 주입기) (32)은 33에서 D1과 동일한 직경을 가지며, 이 도관(32)의 중심은 도관(211)의 중심으로부터 l1만큼 떨어진 거리에 위치한다. 이 도관(32)은 슈라우딩 주 산화제와는 상이한 주 산화제(34)를 수용한다.
바람직하게는, 원통형 블럭(41)은 그의 입구가 블럭 중 43에서 나타나는 도관 (또는 주입기) (42)이 관통한다. 이 도관 (또는 주입기) (42)은 43에서 D2와 동일한 직경을 가지며, 이 도관(42)의 중심은 도관(211)의 중심으로부터 l2만큼 떨어진 거리에 위치한다. 이 도관(42)은 부 산화제(44)를 수용한다.
본 시스템을 작동시키기 위해서, 주 산화제(34 및 232) 및 부 산화제(44)는 동일한 산화제 공급원을 사용할 수 있고, 상응하는 도관(32, 231 및 42)의 직경은 목적하는 연소의 형태에 따라 상이하거나 동일한 주입 속도가 설정되도록 선택된다.
유리한 실시양태에 따르면, 산화제를 주입하기 위한 도관의 말단은 내화구(refractory port)에서 셋 백(set back)되어 있다.
본 발명에 따르는 방법을 구현함으로써, NOx의 형성을 여전히 제한하면서 액체 연료를 연소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르는 방법은 화염에 대한 안정성 및 본 방법의 열적 융통성을 제어할 수 있다는 이점이 있다. 이는 충전물의 성질 및 노의 기하 형상에 따라 크거나 작은 부피의 화염을 사용하거나, 또는 노의 특정 지점에서의 열 전달을 제어하거나, 또는 크라운(crown) 온도를 균일하게 하는 것 등이 바람직할 수 있기 때문이다. 본 발명에 따르면, 이 가요성은 총 산화제 흐름의 분포를 부 산소 제트 및 주 산화제 제트, 바람직하게는 슈라우딩 주 산화제 제트와는 상이한 제2 주 산화제 제트 및 부 산소 제트 사이로 제어함으로써 달성된다. 총 산화제 흐름이 분포되는 방식의 이와 같은 제어 역시 단계식으로 불린다.
도 1 및 2에 나타내는 구성을 갖는 버너를 사용하고, 이는
- 액체 연료 제트(211)로부터 l1만큼 떨어진 거리에 위치하며, 연료 주입기(211)에 대해 제1 주 산화제 주입기(31)와 대칭인 제2 주 산화제 주입기, 및
- 액체 연료 주입기(211)로부터 l2만큼 떨어진 거리에 위치하며, 연료 주입기(211)에 대해 제1 부 산화제 주입기(42)와 대칭인 제2 부 산화제 주입기
를 더 포함하였다.
5개의 제트는 모두 동일 평면에 놓여 있었다. 버너의 에너지는 2 MW였다. 버너는 길이가 6 m이고 단면적이 1.5 m × 2 m인 노에 장착되었다. l2/D2 비율은 14.6, l1/DG 비율은 2, l1/l2 비율은 0.26이었다.
주입된 연료는 C 87.9 중량％, H 10.02 중량％, O 0.67 중량％, N 0.39 중량％, 및 S 0.98 중량％의 조성을 갖는 중질 연료유였다.
그의 동적 점도는 100℃에서 39 ㎜2/초, 밀도는 980 kg/m3였고, 순 열량은 9631 kcal/kg이었다.
분무 기체는 산소 또는 공기였다.
본 발명에 따른 방법을 구현함으로써, 총 산화제 흐름의 분포를 여러 가지 주 주입기 및 부 주입기 사이로 제어하여 화염의 기하 형상을 변형시킬 수 있었다. 따라서, 총 산화제 흐름의 75％를 부 산화제 주입기에 주입함으로써, 부피가 큰 화염을 얻었다. 유사하게, 주입을 통해 상기 분율을 바꿈으로써, 화염의 부피를 줄일 수 있었다. 따라서, 충전물의 성질 및 노에 장착되는 버너의 위치에 따라, 본 발명의 방법을 사용하여 화염의 부피를 조절할 수 있었다.
도 3은 화염에 의해 노 바닥에 전해진 에너지를, 부 주입기 내로 주입되는 총 산화제 흐름의 여러 가지 비율(부 주입기 내로 주입된 총 산화제 흐름의 50, 65 및 75％)에 대한 버너로부터의 거리의 함수로 나타낸 것이다. 실질적인 단계식(산화제가 주 주입기보다 부 주입기 내로 더 많은 양이 주입됨)은 에너지를 버너 가까이에서는 감소시키고, 전달을 주입기로부터 더욱 멀리 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따르는 방법을 통해, 열 전달 프로파일을 변형시킬 수 있었다. 이는 본 발명의 방법을 노의 기하 형상의 각종 형태에 맞출 수 있기 때문에, 본 발명의 방법의 하나의 이점이다. 도 3에 나타낸 실시예의 경우, 분무 기체는 산소였다.
도 4는 노의 종축에 따른 노의 크라운 온도를, 부 주입기 내로 주입되는 총 산화제 흐름의 여러 가지 비율(부 주입기 내로 주입된 총 산화제 흐름의 50, 65 및 75％)에 대한 버너로부터의 거리의 함수로 나타낸 것이다. 실질적인 단계식이 크 라운 온도의 균일성을 향상시킴을 알 수 있었다. 도 4에 나타낸 실시예의 경우, 분무 기체는 공기였다.
도 5는 분무 기체의 종류, 즉 산소 및 공기에 대해, NOx의 배출량을 부 주입기 내로 주입되는 총 산화제의 비율(단계식)의 함수로서 나타낸 것이다. 분무 기체로서 산소를 사용하는 것과 관련된 곡선은 오픈 다이아몬드형으로 나타내고, 분무 기체로서 공기를 사용하는 것과 관련된 곡선은 블랙 사각형으로 나타내었다. 실질적인 단계식으로, NOx 방출량은 분무 기체가 산소인 경우 200 ppm, 분무 기체가 공기인 경우 300 ppm임을 알 수 있었다.

Claims (12)

  1. 분무 형태인 액체 연료의 하나 이상의 제트 및 하나 이상의 산화제 제트를 주입하고, 상기 산화제 제트는 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트를 포함하며, 주 산화제 제트는 액체 연료 제트의 근처에 주입되어 제1 불완전 연소를 일으키고, 이 제1 연소로부터 나오는 기체는 여전히 적어도 일부의 연료를 포함하는 한편, 부 산화제 제트는 액체 연료 제트와 가장 가까운 주 산화제 제트 및 액체 연료 제트 사이의 거리보다 긴, 액체 연료 제트로부터 l2만큼 떨어진 거리에서 주입되어, 제1 연소로부터 나오는 기체에 존재하는 연료 부분과 연소되도록 하며, 주 산화제는 2개 이상의 주 제트, 즉
    - 분무 형태인 액체 연료의 제트 주변에 동축 주입되는 슈라우딩(shrouding) 제1 주 제트 하나 이상, 및
    - 액체 연료 제트로부터 l1만큼 떨어진 거리에서 주입되는 제2 주 산화 제트 하나 이상
    으로 나누어지는 것을 특징으로 하는, 액체 연료 및 산화제의 연소 방법.
  2. 제1항에 있어서, 분무 형태인 액체 연료의 제트가 분무 기체 제트를 액체 연료 제트의 주위에서 동축 주입함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분무 기체가 공기나 산소 등의 산화 기체, 또는 질소 등의 불활성 기체, 또는 수증기로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 분무 기체 제트의 질량 유속이 액체 연료 제트의 질량 유속의 5 내지 40％인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부 산화제 제트와 연료 제트 사이의 거리 l2가 8D2 내지 40D2이며, D2가 부 산화제가 주입되는 주입기의 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 주 산화제 제트와 액체 연료 제트 사이의 거리 l1이 1.5DG 내지 l2/2이며, DG가 슈라우딩 제1 주 산화제 제트가 주입되는 주입기의 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 부 산화제가 주입되는 주입기의 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경, 즉 D2가 10 내지 60 ㎜인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 주 산화제 제트가 주입되는 주입기의 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경, 즉 D1이 15 내지 70 mm인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 부 산화제의 총량은 주입된 산화제 총량의 50 내지 90％인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트 각각의 주입 속도가 200 m/초 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 충전물의 연소에 사용되며, 제2 주 산화제 제트 및 부 산화제 제트 각각의 주입 속도가 100 m/초 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 슈라우딩 제1 주 산화제 제트의 질량 유속이 총 산화제(주 산화제 + 부 산화제) 제트의 질량 유속의 10 내지 20％인 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2863692B1 (fr) * 2003-12-16 2009-07-10 Air Liquide Procede de combustion etagee avec injection optimisee de l'oxydant primaire
FR2863690B1 (fr) 2003-12-16 2006-01-20 Air Liquide Procede de combustion etagee mettant en oeuvre un gaz riche en oxygene et un gaz pauvre en oxygene
FR2879283B1 (fr) 2004-12-13 2007-01-19 Air Liquide Procede de combustion avec alimentation cyclique du comburant
FR2880408B1 (fr) * 2004-12-31 2007-03-16 Air Liquide Procede d'oxycombustion d'un combustible liquide
FR2889578B1 (fr) * 2005-08-04 2007-09-21 Air Liquide Procede de combustion d'un combustible liquide a atomisation etagee
FR2892497B1 (fr) * 2005-10-24 2008-07-04 Air Liquide Procede de combustion mixte dans un four a regenerateurs
FR2918657B1 (fr) 2007-07-10 2010-11-12 Air Liquide Four et procede oxy-combustible pour la fusion de matieres vitrifiables.
EP2141412A1 (fr) 2008-07-02 2010-01-06 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Oxy-brûleur à combustion étagée
JP5564041B2 (ja) 2008-07-02 2014-07-30 エージーシー グラス ユーロップ 熱い酸素バーナのための出力供給装置
BRPI1006158A2 (pt) 2009-01-16 2016-02-23 Air Prod & Chem dispositivo de combustão, método para combustão de pelo menos um dentre combustíveis gasosos e líquidos, e kit para um dispositivo de combustão
EP2500640A1 (en) 2011-03-16 2012-09-19 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Low NOx combustion process and burner therefor
SE537347C2 (sv) * 2012-08-31 2015-04-07 Reformtech Heating Holding Ab Apparat för förbränning
EP3650753B1 (de) * 2018-11-12 2022-11-09 WS Wärmeprozesstechnik GmbH Verfahren und vorrichtung zur flammenlosen stufenverbrennung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0124146A1 (en) * 1983-03-30 1984-11-07 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Method and apparatus for fuel combustion with low NOx, soot and particulates emission
FR2679626B1 (fr) 1991-07-23 1993-10-15 Air Liquide Procede et installation de combustion pulsee.
DE4328130A1 (de) * 1993-08-20 1995-02-23 Saacke Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum emissionsarmen Verbrennen von fließfähigen und/oder gasförmigen Brennstoffen mit interner Rauchgasrezirkulation
US5601425A (en) * 1994-06-13 1997-02-11 Praxair Technology, Inc. Staged combustion for reducing nitrogen oxides
JP3781332B2 (ja) * 1998-12-15 2006-05-31 株式会社タクマ サイクロン形燃焼装置
JP4323686B2 (ja) * 2000-06-16 2009-09-02 大陽日酸株式会社 低ＮＯｘバーナ及びその運転方法
FR2823290B1 (fr) 2001-04-06 2006-08-18 Air Liquide Procede de combustion comportant des injections separees de combustible et d oxydant et ensemble bruleur pour la mise en oeuvre de ce procede

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