KR20200002982A - 금속 가공용 노를 가열하기 위한 방법 및 버너 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화 가스 공급 라인(20)을 통해 금속 가공을 위해 사용되는 노(40) 내로 산화 가스를 공급하고 연료 공급 라인(30)을 통해 노(40) 내로 연료를 공급하여, 노(40) 내에서 연료를 연소시킴으로써 노(40)를 가열하기 위한 방법―산화 가스는 제1 슈라우드 가스 유동(25)과 함께 중앙 산화 가스 유동(24)의 형태로 공급되고, 그리고/또는 연료는 제2 슈라우드 가스 유동(35)과 함께 중앙 연료 유동(34)의 형태로 공급됨―, 및 대응하는 버너(10)에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 산화 가스 공급 라인(oxidizing gas supply line)을 통해 금속 가공(metal processing)용 노(furnace) 내로 산화 가스를 공급하고 연료 공급 라인(fuel supply line)을 통해 노 내로 연료를 공급하여, 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법 및 버너(burner)에 관한 것이다.
금속 생산 산업에서, 용융(melting), 태핑(tapping) 및 주조 작업 프로세스들은 하기의 양태들의 관점에서 최적화될 필요가 있다. 노 내의 레이들들(ladles)을 요구 온도들로 예열 및 가열하는 것이 효율적으로 수행되어야 하는 한편, 연도 가스들(flue gases)을 통한 열 손실은 가능한 한 감소되어야 한다. 종래의 가열 프로세스들에 의하면, 온도 화염 형상, 가열 윈도우(heating window) 및 화학양론비(stoichiometric ratio)를 제어하는 것이 어려울 수 있다. 결과적인 불리한 조건들이 내화 재료들의 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 연기 및 오염뿐만 아니라, NOx와 같은 유해한 가스들의 배출물들이 회피되어야 한다. 기존의 무화염(flameless) 및 반-화염(semi flameless) 버너 기술은 산소-연료 버너(oxy-fuel burner)에 의한 연료의 연소 동안 노 예열 및 가열 프로세스들을 최적화하는 효과적인 수단을 제공한다. 연소 가스들은 연소 반응 구역 내에 혼합되어 반응물들을 희석시킨다. 이것은 연소를 분산시키고, 열 방출을 지연시키고, 피크 화염 온도를 하강시키며, 그에 따라 NOx 배출물들을 감소시킨다. 연소 가스들을 화염에 혼합하는 것은 또한 노 전체에 걸쳐 에너지를 분산시켜서, 보다 신속하고 균일한 가열을 보장한다. 본 출원인에 의한 대응하는 레이들 예열 시스템들이 OXYGON이라는 명칭으로 알려져 있다.
알루미늄 산업을 위해 특별히 설계된 본 출원인에 의한 다른 저온 산소-연료 연소 기술은 LTOF(low-temperature oxy-fuel; 저온 산소-연료)로 알려져 있다. 알루미늄 용융로에서, 연소 구역 내로 노 가스들을 혼합함으로써 희석된 산소 농도하에서 연소가 일어난다. 이것은 열 NOx가 생성되는 지점 아래의 보다 낮은 화염 온도들을 초래한다. 또한, 에너지는 균일한 가열 및 보다 효율적인 용융을 위해 노 전체에 걸쳐 분산된다. 전형적인 이점들은 50%까지의 용융 속도 증가, 50%까지의 연료 연소 감소, 노 내의 핫스팟들(hotspots)의 회피, 연도 가스 체적들 및 NOx 배출물들의 감소이다.
이들 무화염 및 반-화염 버너 기술들은 모두 매우 고속의 산소 제트들에 의존하여 무화염 효과를 발생시킨다. 산소 배출 속도는 전형적으로 약 305 m/s의 산소의 음속이다. 약 100 m/s 이상의 속도들도 사용될 수 있다. 고속 제트들은 노 가스 공간 내에서 매우 강력한 재순환을 생성하여, 화염 내의 피크 온도를 감소시킴으로써 상기에서 언급된 NOx 발생을 감소시키고, 노를 매우 균일하게 가열시킨다. 그러한 버너 기술들은 특히 본질적으로 청정하고 먼지가 없는 노 분위기들에서 매우 효율적이고 유용한 것으로 입증되었다.
더럽거나 먼지가 많은 노 환경(연소 공간) 또는 액적들이 혼입된 노 환경에서 사용되는 경우, 이들 입자들 또는 액적들도 또한 재순환되고, 그들의 보다 높은 운동량으로 인해, 고속 제트 출구들을 둘러싸는 내화 벽 상에 퇴적되는 경향이 있다. 이러한 퇴적물들은 또한 때때로 융착물들(accretions)이라고도 지칭된다. 이들은 출구들을 막거나 가스 제트들을 방해하고, 그의 재순환 효율을 감소시킨다. 이것은 높은 유지보수를 야기하고, 그리고/또는 NOx 감소 및 균일한 가열의 전형적인 이점들을 감소시킨다. 퇴적물들은 또한 고속 제트를 노 내화 벽을 향해 편향시켜 심각한 손상을 야기할 수 있다. 최악의 경우에, 연소 시스템 안전이 더 이상 보장될 수 없다.
니켈 및 구리 변환의 다른 기술 분야에서, ALSI(Air Liquid Shrouded Injector; 공기 액체 슈라우드 인젝터)라는 이름으로, 슈라우드 인젝터 기술이 구리 및 니켈 매트들(mattes)의 가공을 위해 호보켄 및 피어스-스미스 컨버터들(Hoboken and Peirce-Smith converters)에 적용되었다. 송풍구 막힘(Tuyere blockage), 내화물 마모 및 컨버터들 내의 산소 농축의 한계들과 같은 이전에 존재하는 문제들은 이러한 기술에 의해 크게 감소될 수 있다. 슈라우드 인젝터는 산소가 풍부한 공기를 분사하는 내부 파이프(inner pipe)를 포함한다. 내부 파이프는 질소(또는 다른 불활성 가스들 또는 탄화수소)가 유동하는 환형부(annulus)에 의해 둘러싸여 있다. 질소는 인젝터 팁의 주변부를 국부적으로 냉각시킨다. 이것은 인접한 내화물을 과도한 침식으로부터 보호하는 고체 배스(solid bath)의 융착물을 발생시킨다. 가스들이 분사되는 압력들은 융착물이 가스 유동을 차단하는 것을 방지하고, 그래서 슈라우드 인젝터는 펀칭(punching)에 대한 필요성 없이 작동한다. 그러나, ALSI 기술은 버너 기술이 아니지만, 액체 구리 또는 니켈 배스 하에서 사용되는 공기/산소 분사 시스템을 사용한다. 그 의도는 매우 고온의 발열 반응들을 송풍구 팁으로부터 멀리 이동시켜서 높은 열 발생에 의해 손상되는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 기본 목적은, 특히 액적들 또는 입자들을 포함하는 노 환경을 위해 사용되는 경우, 종래 기술의 단점들을 회피하는 새로운 버너 기술을 제공하는 것이다. 특히, 알려진 무화염 및 반-화염 버너 기술들의 이점들, 즉 NOx 발생 감소 및 노의 균일한 가열은 가능한 한 유지되어야 한다.
본 발명은, 독립 청구항들에 따른, 산화 가스 공급 라인을 통해 금속 가공을 위해 사용되는 노 내로 산화 가스를 공급하고 연료 공급 라인을 통해 노 내로 연료를 공급하여 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법, 및 적어도 하나의 산화 가스 공급 라인 및 적어도 하나의 연료 공급 라인을 갖는 대응하는 버너를 제공한다. 유리한 실시예들은 종속 청구항들 및 하기의 설명의 청구 대상이다.
본 발명의 방법에 따르면, 산화 가스는 제1 슈라우드 가스 유동(shroud gas flow)과 함께 중앙 산화 가스 유동의 형태로 공급되고, 그리고/또는 연료는 제2 슈라우드 가스 유동과 함께 중앙 연료 유동의 형태로 공급된다. 슈라우드 가스 유동을 제공함으로써, 중앙 유동은, 특히 고속 제트의 형태로 제공되는 경우, 초기에 슈라우드 가스 유동을 주변 노 분위기보다는 그 자체 내로 흡입할 것이다. 일단 슈라우드 가스가 중앙 유동/제트 내로 흡인되었다면, 유동/제트는 노 분위기를 그 자체 내로 흡입하기 시작할 것이고, 이에 의해 재순환 지점을 내화물 벽 및 공급 라인 출구로부터 멀리 이동시키고, 그에 따라 내화물 벽 및 공급 라인 출구 상에의 고체 입자들 또는 액적들의 퇴적을 감소시키거나 제거한다.
본 발명에 따른 대응하는 버너는 산화 가스를 공급하기 위한 중앙 산화 가스 공급 라인, 및 중앙 산화 가스 공급 라인을 둘러싸는, 제1 슈라우드 가스 유동을 공급하기 위한 제1 환형 공급 라인을 포함하는 적어도 하나의 산화 가스 공급 라인, 및/또는 연료를 공급하기 위한 중앙 연료 공급 라인, 및 중앙 연료 공급 라인을 둘러싸는, 제2 슈라우드 가스 유동을 공급하기 위한 제2 공급 라인을 포함하는 적어도 하나의 연료 공급 라인을 갖는다.
대조적으로, 상기에서 논의된 바와 같은 ALSI 기술은 제2 고압 가스 소스(high pressure gas source), 전형적으로 질소를 필요로 하는 슈라우드형 수중 분사 시스템(shrouded submerged injection system)을 적용한다. 산소는 슈라우드 가스로서 사용될 수 없으며, 이는 이것이 반응 구역을 송풍구 출구로부터 멀리 이동시키는 목적을 무효화하기 때문이다. 하기에서 추가로 설명되는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 중앙 산화 가스 유동에 대해, 제1 슈라우드 가스 유동과 동일한 산화 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
유리하게는, 중앙 가스(중앙 유동이 가스 형태인 경우)가 또한 슈라우드 가스로서 사용된다. 이것은 적은 배관 및 제어 장비가 필요하므로 설치를 단순화시킨다. 중앙 공급 라인과 주변 슈라우드 가스 공급 라인의 기하형상에 따라, 슈라우드 가스 비율은 고장이나 제어 부정확성들의 경향이 없는 순수한 기계적 함수(mechanical function)일 수 있다.
유리하게는, 중앙 산화 가스 유동의 속도는 제1 슈라우드 가스 유동의 속도보다 빠르며, 특히 중앙 산화 가스 유동의 속도는 산화 가스의 음속과 본질적으로 또는 정확하게 동일하거나, 심지어 더 빠르다. 이것은 제1 슈라우드 가스 유동이 중앙 산화 가스 유동 내로 흡입되는 흡입 효과를 향상시킨다.
중앙 연료 유동의 속도가 제2 슈라우드 가스 유동의 속도보다 빠른 경우, 특히 중앙 연료 유동의 속도가 연료의 음속과 본질적으로 또는 정확하게 동일하거나, 심지어 더 빠른 경우, 연료 유동에도 동일하게 적용된다. 실제로, 연료 가스들은 전형적으로 낮은 공급 압력으로 공급된다. 그러나, 충분히 높은 공급 압력으로 공급될 수 있는 천연 가스(NG) 또는 LPG와 같은 가스 연료가 존재한다.
유리하게는, 제1 슈라우드 가스 유동 및 중앙 산화 가스 유동의 유량들의 비율이 조정된다. 동일한 방식으로, 제2 슈라우드 가스 유동과 중앙 연료 유동의 유량들의 비율을 조정하는 것이 유리하다.
각각의 유량들의 비율들의 조정 또는 변동을 구현하기 위해, 버너의 제1 환형 공급 라인이 제1 환형 공급 라인 내로 개방되는 적어도 2 개의 제1 노즐들과 유체 연결되고, 그리고/또는 제2 환형 공급 라인이 제2 환형 공급 라인 내로 개방되는 적어도 2 개의 제2 노즐들과 유체 연결되는 것이 바람직하다. 환형부에 공급하는 작은 노즐들의 직경 및 개수를 조정함으로써, 슈라우드 가스와 중앙 유체 유동의 유량들의 비율은 프로세스의 요구들에 따라 변경될 수 있다. 보다 많은 수의 보다 작은 노즐들이 단일 노즐 또는 보다 적은 수의 약간 더 큰 노즐들보다 바람직하다. 이것은 슈라우드 가스―특히 산화 가스의 경우에―가 중앙 유체와 동일하다면 특히 그렇다. 이러한 경우에, 동일한 가스가 중앙 공급 라인 및 환형 공급 라인에 공급될 수 있다. 다수의 보다 작은 노즐들은 좁은 환형부로 진입하는 고속, 특히 음속에 의해 환형 공급 라인 재료에 대한 손상을 방지할 수 있다. 너무 작은 구멍들은 가스 유동에 혼입된 먼지에 의해 막히기 쉬울 것이다. 초미세 여과 및 매우 청정한 조건들―이들 종류들의 응용들 및 환경들에 전형적이지도 필요하지도 않음―이 사용되지 않는 한, 기술적으로 달성 가능하고 경제적으로 실행 가능하며 막히지 않고서 정상 프로세스 조건들하에서 작동될 수 있는 노즐 직경의 하한이 항상 존재할 것이다.
상기 이유들 때문에, 제1 슈라우드 가스 유동이 산화 가스이거나 산화 가스를 포함하고, 그리고/또는 제2 슈라우드 가스 유동이 연료이거나 연료를 포함하는 경우에 유리하다.
그러나, 슈라우드 가스는 반드시 중앙 유체와 동일할 필요는 없다. 제1 슈라우드 가스 유동은 공기, 증기 또는 연도 가스들(flue gases)(이론적으로는 또한 아르곤과 같은 불활성 가스이고, 경제적인 의미는 없을 수 있지만, 질소는 NOx 발생을 증가시킬 것이므로(증가시킬 수 있으므로) 사용되어서는 안 됨), 또는 이들의 조합일 수 있거나, 공기, 증기 또는 연도 가스들, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 그러한 슈라우드 가스들은, 이상적으로는 또한 일부 형태의 유동 제어 또는 조절과 함께, 적어도 하나의 별도 라인을 통해 공급되어야 한다. 슈라우드 가스는 또한, 연도 가스들이 노즐들 및/또는 환형 공급 라인의 막힘을 회피하기에 충분히 청정하다면 연도 가스들일 수 있다. 노즐들은, 중앙 유동 가스와 동일한 슈라우드 가스가 사용되는 경우에, 중앙 유동과 슈라우드 유동 사이에 (기계적으로) 고정된 비율을 생성하는데 사용된다. 상이한 슈라우드 가스가 사용되면, 중앙 가스와 슈라우드 가스 사이에는 그러한 연결이 없을 것이다. 본 발명은 특히 더럽고 먼지가 많은 노 분위기에 적용되므로, 연도 가스들은 슈라우드 가스로서 사용하기 전에 정화되어야 한다. 이론적으로는, 연도 가스들이 사용될 수 있지만, 기술적으로나 경제적으로는 실현 가능하지 않을 수 있다. 연도 가스들이 사용되면, 연도 가스들은 적어도 입자들을 제거하도록 세정되어야 한다.
제2 슈라우드 가스 유동은 공기, 증기, 또는 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스, 또는 이들의 조합일 수 있거나, 공기, 증기, 또는 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 연료 배출 속도가 느린 경우, 전형적으로 80 내지 100 m/s의 범위인 경우, 연료 출구는 임의의 슈라우드 유동 없이 구현될 수 있다는 것이 주목된다.
연료는 가스 연료일 수 있지만, 액체 연료들도 본 발명을 위해 사용될 수 있다. 불량하게 무화된 액체 연료 액적들의 재순환은 특히 무화염 산소-연료 버너들에서의 잠재적인 관심사이며, 이는 이들 불량하게 무화된 액체 연료 액적들이 각각의 공급 라인들/버너를 둘러싸는 내화물 면 상에 퇴적되기 때문이다. 그러나, 액체 연료의 슈라우딩(shrouding)은 무화를 돕고, 연료가 주변 내화물 벽들 상에 퇴적될 가능성을 감소시킬 수 있다. 산화 가스는 산소, 특히 고순도의 통상적인 산소일 수 있거나, 특히 충분히 높은 공기압이 이용 가능한 경우에는 공기일 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 공기-연료 버너들을 위해 구현될 수 있으며, 산소-연료 버너들에 제한되지 않는다.
상기에 기재된 특징들 및 하기에서 이제 설명될 특징들은 나타낸 각각의 조합뿐만 아니라 본 발명의 맥락을 벗어남이 없이 다른 조합들로 또는 별개로 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명은 예시적인 실시예들에 기초하여 도면들에 개략적으로 묘사되어 있으며, 도면들을 참조하여 하기에서 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 산화 가스 공급 라인 또는 연료 공급 라인을 개략적으로 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 방법을 구현하는, 금속 가공을 위해 사용되는 노와 조합된 도 1의 공급 라인을 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 산화 가스 공급 라인 또는 연료 공급 라인을 개략적으로 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 방법을 구현하는, 금속 가공을 위해 사용되는 노와 조합된 도 1의 공급 라인을 도시한다.
도 1은 알루미늄 재활용 노(40)를 가열하기 위한 버너(10)의 산화 가스 공급 라인들(20) 중 하나를 개략적으로 도시하고 있다. 지금까지, 그러한 노에서, 버너 산소 노즐들/공급 라인들 주위에 융착물들이 퇴적되었으며(이것은 훨씬 더 빠른 제트 속도 때문에 산소 라인들에 대해 보다 일반적이지만, 연료 공급에도 적용될 수 있음), 통상적으로 퇴적된 재료는 미세한 불순물 먼지(dross dust) 및/또는 조대한 고체 입자들―이들은 또한 노즐 출구 주위에 퇴적된 후에 잠재적으로 고화되는 재순환된 액체 금속 액적들일 수도 있음―이다. 본 발명은 공기 취입 단계 동안에 발생하는 피어스-스미스 변환기 내의 액체 구리 및 슬래그 액적들의 재순환을 방지하려는 시도에서 이루어졌다. 그러한 융착물들은 산소 공급 라인(20) 주위에서 내화물(50)의 벽 상에 축적된다. 도 1에 도시된 바와 같은 공급 라인들을 포함하는 버너(10)에 의하면, 이러한 융착물들이 크게 감소된다.
도 1의 예는 예를 들어, 1500 kW의 무화염 산소-연료 버너에서 2 개의 산소 공급 라인들(20) 중 하나를 도시하고 있다. 산소 공급 라인들 또는 랜스들(lances)은 통상 레이아웃이 동일하다(그러나, 그렇지 않아도 됨). 버너(10)는 전형적으로 하나의 연료, 예를 들어, 천연 가스, 및 2 개의 산소 공급 라인들을 필요로 하는데, 산소 공급 라인들은 전형적으로 중앙 연료 공급 라인의 양 측부 상의 단일 평면에 설치되고, 산소 공급 라인들은 연료 공급 라인으로부터(외벽간에) 약 50 ㎜ 떨어져 있다. 이러한 기하형상은 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명과는 관련이 없다. 연료 공급 라인(30)은 산소 공급 라인(20)과 유사하게 보일 수 있지만, 전형적으로 보다 큰 치수들을 가질 것이다. 그러나, 예시의 목적으로, 도 1은 산화 가스 공급 라인(20) 또는 연료 공급 라인(30)을 도시하고 있다. 연료 공급 라인(30)은 또한 중앙 연료 공급 라인(31) 및 제2 환형 공급 라인(32)을 가질 것이다. 대응하는 가스 유동들은 각각 34 및 35로 지시되어 있다. 그러나, 연료가 전형적으로 보다 낮은 속도들로 분사되기 때문에, 감소된 슈라우드 유동(35)이 사용될 수 있거나, 슈라우드 유동(35)이 사용되지 않을 수 있다는 것에 주목해야 한다. 따라서, 하기에서는, 예시의 용이화를 위해, 산화 가스 공급 라인(20)만이 더욱 상세하게 설명된다.
이러한 산소 공급 라인(20)은 2 barg의 공급 압력에서 약 160 N㎥/h의 산소를 위한 크기로 설정되고, 외부 환형 공급 라인(25) 내로 개방되는 3 × 3 ㎜의 노즐들(23)을 사용함으로써, 약 35 N㎥/h의 산소 유동/제1 슈라우드 가스 유동(25)이 환형부(25) 내로 통과하여 약 25 m/s로 외부 환형부를 빠져나갈 것이다. 산소 유동(24)(약 125 N㎥/h)의 잔부(balance)는 바람직하게는 산소의 음속으로 중앙 공급 라인(21)을 통해 빠져나간다. 본 예에서, 20% 내지 25%의 산소가 환형부(22)를 통해 빠져나간다. 노 환경이 보다 더러울수록, 이러한 비율은 보다 높아질 것이다.
총 연료(NG) 및 산소 유동은 항상, 연소 프로세스 화학양론적 계산들에 필요한 것과 대응하여야 한다.
상기에서 이미 언급된 바와 같이, 전형적으로 연료 가스는 음속으로 분사되지 않지만, 이것은 충분한 압력이 이용 가능한 경우 및 모든 안전 표준들 및 기준들이 준수되는 경우 옵션(option)이다. 연료 배출 속도가 충분히 낮으면, 감소된 슈라우드 유동이 사용될 수 있거나, 슈라우드 유동이 사용되지 않을 수 있다.
환형부들(22, 32)에 공급하는 작은 노즐들(산화 가스를 위한 노즐(23) 및 연료를 위한 노즐(33))의 직경 및 개수를 조정함으로써, 프로세스의 요구들에 따라, 슈라우드 가스(25, 35)와 중앙 가스(24, 25)의 비율이 변경될 수 있다. 상기에서 이미 언급된 바와 같이, 특히 산화 가스 공급 노즐들(23)의 경우에, 다수의 보다 작은 노즐들이 단일 노즐 또는 보다 적은 수의 약간 더 큰 노즐들보다 바람직할 수 있다.
산화 가스 공급 라인(20) 또는 연료 공급 라인(30)에 공급하는 공급 파이프는 60으로 지시되어 있다.
도 2는, 예를 들어, 알루미늄 재활용 노(40)에 있어서의 도 1의 버너(10)의 일부를 개략적으로 도시하고 있다. 산소는 중앙 산소 공급 라인(21)을 통해 고압으로 공급되고 고속 제트(24)의 형태로 공급 라인(21)을 빠져나가는 산화 가스로서 사용된다. 본 실시예에서, 산소는 또한 슈라우드 가스로서 사용된다. 이것은 적은 배관 및 제어 장비가 필요하므로 설치를 단순화시킨다. 슈라우드 가스 비율은 노즐들(23)의 기하형상 및 개수와, 압력에 따른 기계적 함수이다. 산소는 도 2에 도시된 바와 같이 환형 산소 유동(25)의 형태로 환형부(22)를 빠져나간다.
고속의 중앙 산소 제트(24)는 노 분위기의 일부들을 그 자체 내로 다시 흡입하여 노 가스들(41)의 재순환을 야기한다. 고속의 중앙 산소 제트(24)는 초기에 슈라우드 산소 가스 유동(25)을 주변 노 분위기보다는 그 자체 내로 흡입한다. 일단 슈라우드 가스(25)가 제트(24) 내로 흡인되었다면, 제트(24)는 노 가스들(41)을 그 자체 내로 흡입하기 시작할 것이다. 따라서, 재순환 지점은 내화물(50)의 벽으로부터 멀리 그리고 공급 라인 팁으로부터 멀리 이동된다. 이것은 공급 라인 출구 주위에서 내화물(50)의 벽 상에의 재순환된 노 분위기 내의 고체 또는 액체 입자들의 퇴적을 감소시키거나 심지어 제거한다.
본 설명의 일반적인 부분에서 이미 언급된 바와 같이, 슈라우드 가스는 반드시 중앙 가스와 동일할 필요는 없다. 상기 시스템은 단일 연료 공급 라인 및 2 개 또는 4 개의 산소 공급 라인들의 구성에 제한되지 않는다. 단일 산소 공급 라인뿐만 아니라 다수의 산소 공급 라인들(3 개, 5 개, 6 개, 심지어 8 개)도 또한 고려될 수 있다. 상기 시스템은 또한, 특히 충분히 높은 공기 압력이 이용 가능한 경우에, 공기-연료 버너들에 구현될 수도 있다.
10 : 버너
20 : 산화 가스 공급 라인
21 : 중앙 산화 가스 공급 라인
22 : 제1 환형 공급 라인
23 : 노즐
24 : 중앙 산화 가스 제트/유동
25 : 환형 산화 가스 유동, 제1 슈라우드 가스 유동
30 : 연료 공급 라인
31 : 중앙 연료 공급 라인
32 : 제2 환형 공급 라인
33 : 노즐
34 : 중앙 연료 유동
35 : 제2 슈라우드 가스 유동
40 : 노
41 : 재순환된 노 가스들
50 : 내화물
60 : 공급 파이프
20 : 산화 가스 공급 라인
21 : 중앙 산화 가스 공급 라인
22 : 제1 환형 공급 라인
23 : 노즐
24 : 중앙 산화 가스 제트/유동
25 : 환형 산화 가스 유동, 제1 슈라우드 가스 유동
30 : 연료 공급 라인
31 : 중앙 연료 공급 라인
32 : 제2 환형 공급 라인
33 : 노즐
34 : 중앙 연료 유동
35 : 제2 슈라우드 가스 유동
40 : 노
41 : 재순환된 노 가스들
50 : 내화물
60 : 공급 파이프
Claims (15)
- 산화 가스 공급 라인(oxidizing gas supply line)(20)을 통해 금속 가공(metal processing)을 위해 사용되는 노(furnace)(40) 내로 산화 가스를 공급하고 연료 공급 라인(fuel supply line)(30)을 통해 상기 노(40) 내로 연료를 공급하여, 금속 가공을 위해 사용되는 노(40) 내에서 연료를 연소시킴으로써 노(40)를 가열하기 위한 방법으로서,
상기 산화 가스는 제1 슈라우드 가스 유동(shroud gas flow)(25)과 함께 중앙 산화 가스 유동(24)의 형태로 공급되고, 그리고/또는
상기 연료는 제2 슈라우드 가스 유동(35)과 함께 중앙 연료 유동(34)의 형태로 공급되는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 중앙 산화 가스 유동(24)의 속도는 상기 제1 슈라우드 가스 유동(25)의 속도보다 빠른,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 중앙 연료 유동(34)의 속도는 상기 제2 슈라우드 가스 유동(35)의 속도보다 빠른,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중앙 산화 가스 유동(24)의 속도는 상기 산화 가스의 음속과 동일한,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중앙 연료 유동(34)의 속도는 상기 연료의 음속과 동일한,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 슈라우드 가스 유동(25)과 상기 중앙 산화 가스 유동(24)의 유량들의 비율은 조정되는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 슈라우드 가스 유동(35)과 상기 중앙 산화 연료 유동(34)의 유량들의 비율은 조정되는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 슈라우드 가스 유동(25)은 상기 산화 가스이거나 상기 산화 가스를 포함하는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 슈라우드 가스 유동(35)은 상기 연료이거나 상기 연료를 포함하는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제7 항 또는 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 슈라우드 가스 유동(25)은 공기, 증기, 불활성 가스 또는 연도 가스들(flue gases), 또는 이들의 조합이거나, 공기, 증기, 불활성 가스 또는 연도 가스들, 또는 이들의 조합을 포함하는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제8 항 또는 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 슈라우드 가스 유동(35)은 공기, 증기 또는 불활성 가스, 또는 이들의 조합이거나, 공기, 증기 또는 불활성 가스, 또는 이들의 조합을 포함하는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료는 가스 연료 및/또는 액체 연료인,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화 가스는 산소 및/또는 공기인,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 방법. - 금속 가공을 위해 사용되는 노(40) 내에서 연료를 연소시킴으로써 노(40)를 가열하기 위한 버너(10)로서,
상기 버너(10)는 상기 노(40) 내로 산화 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 산화 가스 공급 라인(20), 및 상기 노 내로 연료를 공급하기 위한 적어도 하나의 연료 공급 라인(30)을 가지며,
상기 적어도 하나의 산화 가스 공급 라인(20)은 상기 산화 가스를 공급하기 위한 중앙 산화 가스 공급 라인(21), 및 상기 중앙 산화 가스 공급 라인(21)을 둘러싸는, 제1 슈라우드 가스 유동(25)을 공급하기 위한 제1 환형 공급 라인(22)을 포함하고, 그리고/또는
상기 연료 공급 라인(30)은 연료를 공급하기 위한 중앙 연료 공급 라인(31), 및 상기 중앙 연료 공급 라인(31)을 둘러싸는, 제2 슈라우드 가스 유동(35)을 공급하기 위한 제2 환형 공급 라인(32)을 포함하는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 버너. - 제14 항에 있어서,
상기 제1 환형 공급 라인(22)은 상기 제1 환형 공급 라인(22) 내로 개방되는 적어도 2 개의 제1 노즐들(33)과 유체 연결되고, 그리고/또는 상기 제2 환형 공급 라인(32)은 상기 제2 환형 공급 라인(32) 내로 개방되는 적어도 2 개의 제2 노즐들(33)과 유체 연결되는,
금속 가공을 위해 사용되는 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 노를 가열하기 위한 버너.
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