MXPA00003210A - Lanza de chorro coherente multiple - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para establecer chorros múltiples de gas coherente desde una sola lanza que comprende:(A) proporcionar una lanza (1) que tiene un extremo (2) con una pluralidad de boquillas (3), cada una de las boquillas tienen una abertura de salida (5) para expulsar gas de la boquilla;(B) pasar gas en un chorro fuera de cada abertura de salida de boquilla (5) y formar una pluralidad de chorros de gas, cada chorro de gas fluye desde una abertura de salida de boquilla;(C) pasar combustible y oxidante en por lo menos una corriente fuera del extremo de lanza (2) y quemar el combustible con el oxidante para formar una envoltura de flama alrededor de la pluralidad de chorros de gas;y (D) mantener el flujo de cada chorro de gas distinto durante la longitud del chorro de gas.

Description

LANZA DE CHORRO COH ERENTE MÚ LTI PLE CAMPO TÉCN ICO Esta invención se refiere generalmente al flujo de gas. La invención permite el flujo de más de una corriente de gas desde una sola lanza tal que las corrientes de gas fluyen próximas entre ellas durante una distancia extendida mientras permanecen distintas.

TÉCN ICA ANTECEDENTE Es con frecuencia deseado establecer un flujo de gas. Por ejemplo, un flujo de gas puede ser inyectado a un líquido por una o más de varias razones. Un gas reactivo puede ser inyectado a un líquido para reaccionar con uno o más componentes del líquido, tal como, por ejemplo, la inyección de oxígeno a fierro fundido para reaccionar con carbono dentro del fierro fundido para descarburar el fierro y proporcionar .calor al fierro fundido. Puede ser inyectado oxígeno a otros metales fundidos tales como cobre, plomo y zinc para propósitos de fundición o refinación o a un líquido acuoso o hidrocarburo líquido para llevar a cabo una reacción de oxidación. Un gas no oxidante, tal como un gas inerte, puede ser inyectado a un líquido para agitar el líquido con el fin de promover, por ejemplo, mejor distribución de temperatura o mejor distribución de componentes en todo el líquido. Algunas veces es deseable tener el flujo de corriente de gas durante una distancia extendida a una alta velocidad tal como una velocidad supersónica. Esto puede hacerse rodeando la corriente de gas en una envoltura de flama. La envoltura de flama evita que gas ambiente sea aspirado a la corriente de gas y esto conduce al establecimiento de una corriente de gas coherente el cual puede fluir por una distancia extendida sin ninguna disminución significativa en la velocidad de la corriente de gas o aumento significativo en el diámetro de la corriente de gas. Es deseable con frecuencia usar más de una corriente de gas en una operación. El gas podría ser el mismo para todas las corrientes de gases, o podrían usarse gases diferentes para una o más de las corrientes de gases. Por ejemplo, en la práctica de hornos de arco eléctrico o la práctica de hornos de oxígeno básicos es preferible algunas veces inyectar oxígeno al metal fundido en dos o más ubicaciones en lugar de una sola ubicación . Aun más, en la práct ica de hornos de arco eléctrico puede ser deseable usar una o más corrientes de gases para inyección de gas al metal fundido y, además, una o más corrientes de gas para proporcionar oxígeno al espacio de cabezal del recipiente del horno para postcombustión. Cuando en tal práctica de corrientes de gas múltiples se desea que las corrientes de gas sean también coherentes, esto ha sido logrado hasta ahora usando una lanza de inyección separada para cada corriente de gas con lo que las corrientes de gas y los fluidos para las envolturas de flama correspondientes para cada una de las corrientes de gas son proporcionadas. Aunque tal sistema que usa lanzas múltiples proporciona efectivamente corrientes de gas coherente múltiples, es costoso y difícil de usar. Estos problemas se incrementan conforme se incrementan las lanzas individuales. De acuerdo con esto, es un objetivo de esta invención proporcionar un sistema para establecer chorros coherentes múltiples en donde solamente se requiere una sola lanza de inyección.

BREVE DESCR IPCIÓN DE LA I NVENCIÓN El anterior y otros objetivos, los cuales se harán aparentes al experto en la técnica a la lectura de esta descripción, son obtenidos por la presente invención, un aspecto de la cual es: Un método para establecer chorros de gas coherentes múltiples desde una sola lanza que comprende: (A) proporcionar una lanza que tiene un extremo con una pluralidad de boquillas, cada una de dichas boquillas teniendo una abertura para expulsar gas desde la boquilla; (B) pasar gas en un chorro fuera desde cada abertura de salida de boquilla y formar una pluralidad de chorros de gas, cada chorro de gas fluyendo desde una abertura de salida de boquilla; (C) pasar combustible y oxidante en por lo menos una corriente fuera del extremo de lanza y quemar dicho combustible con dicho oxidante para formar una envoltura de flama alrededor de la pluralidad de chorros de gas; y (D) mantener el flujo de cada chorro de gas separado durante la longitud de dicho chorro de gas. Otro aspecto de la invención es: Una lanza para establecer chorros de gas coherentes múltiples que comprenden: (A) una lanza que tiene un extremo con una pluralidad de boquillas, cada una de dichas boquillas teniendo una abertura de entrada y una abertura de salida; (B) cada una de dichas aberturas de boquilla comunicando con una fuente de gas, y cada una de dichas aberturas de salida de boquilla dispuesta en la cara del extremo de lanza; (C) por lo menos un medio de inyección en la cara del extremo de lanza alrededor de la pluralidad de aberturas de salida de lanza; y (D) una extensión que se extiende desde la cara del extremo de la lanza formando un volumen con el cual se comunican cada una de la pluralidad de aberturas de salida de boquilla y el (los) medio(s) de expulsión. Otro aspecto de la invención es: Un método para establecer chorros de gas coherentes múltiples desde una sola lanza que comprende: (A) proporcionar una lanza que tiene un extremo con una pluralidad de boquillas, cada una de dichas boquillas teniendo una abertura de salida para expulsar gas desde la boquilla; (B) pasar gas en un chorro hacia fuera desde cada abertura de salida de boquilla y formar una pluralidad de chorros de gas, cada chorro de gas fluyendo desde una abertura de salida de boquilla; (C) pasar combustible en por lo menos una corriente hacia fuera desde el extremo de lanza alrededor de la pluralidad de chorros de gas y quemar el dicho combustible con aire arrastrado a la(s) corriente(s) para formar una envoltura de flama alrededor de la pluralidad de chorros de gas; y (D) mantener el flujo de cada chorro de gas separado durante la longitud de dicho chorro de gas. Como se usa en la presente el término "anular" significa en la forma de un anillo. Como se usa en la presente el término "envoltura de flama" significa una corriente que se quema alrededor coaxialmente de por lo menos otra corriente de gas. Como se usa la presente el término "longitud" cuando se refiere a un chorro de gas significa la distancia desde la boquilla desde la cual el gas es expulsado al punto de impacto pretendido del chorro de gas. Como se usa en la presente el término "separado" cuando se refiere a un chorro de gas significa sin interactuar significativamente con otro chorro de gas. Como se usa en la presente el término "régimen de flujo de oxígeno contenido" significa las veces de régimen de flujo de oxidante por el porcentaje de oxígeno en el oxidante dividido entre 100. Por ejemplo, 283.73 MCH de oxígeno puro tiene 283.73 MCH de oxígeno contenido y 283.73 MCH de aire tiene aproximadamente 59.58 MCH de oxígeno contenido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DI BUJOS La Figura 1 es una vista en sección transversal de una modalidad preferida de la sección de extremo o punta de una lanza que puede ser usada en la práctica de esta invención. La Figura 2 es un cabezal en vista del extremo de lanza ilustrado en la Figura 1 que muestra la cara del extremo de lanza o sección de punta. La Figura 3 es una vista en sección transversal del extremo de lanza ilustrado en la Figura 1 en operación. Las Figuras 4 y 5 son representaciones gráficas de resultados de prueba alcanzados usando la invención así como algunos resultados comparativos. La Figura 6 es una representación gráfica de resultados de prueba alcanzados usando la modalidad de la invención ilustrada en la sección transversal parcial en la Figura 7. Los numerales en los dibujos son los mismos para los elementos comunes.

DESCRI PCIÓN DETALLADA DE LA I NVENCIÓN La invención será descrita en detalle con referencia a los dibujos.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 1 y 2, la lanza 1 tiene un extremo o sección de punta 2 que alojan una pluralidad de boquillas 3. La Figura 1 ilustra una modalidad preferida de la invención en donde las boquillas son cada una boquillas convergentes/divergentes. Cada una de las boquillas 3 tiene una abertura 4 de entrada y una abertura 5 de salida. De preferencia, como se ilustra en las Figuras, las aberturas de salida de la boquilla son circulares, aún cuando pueden usarse otros tipos, tales como aberturas de boquilla elípticas. Las aberturas 4 de entrada comunican cada una con una fuente de gas. En la modalidad ilustrada en la Figura 1 todas las aberturas 4 de entrada comunican con la misma fuente de gas, siendo esa fuente el pasaje 6 de gas dentro de la lanza 1 . Alternativamente una o más de las aberturas 4 de entrada podría comunicar con otra fuente de gas. El gas que tiene la misma composición podría ser suministrado a todas las boquillas, o podrían ser proporcionados gases diferentes a una o más de las boquillas. De hecho, un gas diferente podría ser proporcionado para cada una de las boquillas. Entre los gases que podrían ser usados en la práctica de esta invención para expulsión de una boquilla uno puede nombrar aire, oxígeno, nitrógeno, argón, dióxido de carbono, hidrógeno, helio, hidrocarburos gaseosos, otros combustibles gaseosos y mezclas que comprenden uno o más de éstos. Los chorros de gas pueden salir en cualquier ángulo por expulsión desde la lanza las Figuras ilustran ciertas modalidades preferidas de la invención. Haciendo referencia a las Figuras 1 -3, las boquillas pueden estar orientadas en el extremo de lanza con sus líneas de centro paralelas a la línea de centro de la lanza. Como se ilustra en la Figura 1 , las boquillas están orientadas en el extremo de la lanza con sus líneas de centro en un ángulo A hacia fuera de la l ínea de centro de la lanza. El ángulo A puede ser de hasta 60 grados o más y de preferencia está en el rango desde 0 a 30 grados, más preferiblemente dentro del rango desde 0 a 15 grados. De preferencia el diámetro de garganta de las boquillas está dentro del rango desde 0.635 centímetros a 7.62 centímetros y el diámetro de las aberturas 5 de salida está dentro del rango desde 0.762 hasta 10.16 centímetros. De preferencia las líneas de centro de las boquillas forman un círculo en la cara 7 del extremo 2 de la lanza teniendo un diámetro D. De preferencia D es por lo menos 1 .016 centímetros y no más de 25.4 centímetros y lo más preferible está dentro del rango desde 1 .27 a 20.32 centímetros. Si se desea, las boquillas pueden ser orientadas para que uno o más chorros sean expulsados desde la lanza en un ángulo hacia adentro de la línea del centro de la lanza. El gas es expulsado desde cada una de las aberturas 5 de salida de las boquillas, a una velocidad supersónica y dentro generalmente del rango desde 152.5 a 3050 metros por segundo (mps), para formar una pluralidad de chorros de gas, cada chorro de gas fluyendo hacia fuera desde una abertura de salida de boquilla. El extremo de la lanza tiene también por lo menos un medio de expulsión, de preferencia un medio de expulsión anular, para pasar por lo menos una corriente de gas afuera de la boquilla, de preferencia concéntricamente alrededor de la pluralidad de chorros de gas. La corriente o corrientes de gas pasadas afuera del medio de expulsión puede ser en cualquier forma efectiva y no necesita ir completamente alrededor de la pluralidad de chorros de gas. Cuando un medio de expulsión anular es empleado la corriente de gas concéntrica comprende de preferencia una mezcla de combustible y oxidante. En una modalidad de la invención, el medio de inyección puede proporcionar solamente combustible, y el oxidante necesario para la combustión con el combustible para formar la envoltura de flama puede provenir del aire arrastrado a la corriente o corrientes de combustible. De preferencia, como se ilustra en la Figuras 1 y 2, el extremo de la lanza tiene un primer medio 8 de expulsión anular y un segundo medio 9 de expulsión anular para pasar respectivamente combustible y oxidante desde la lanza en dos corrientes concéntricas. El combustible puede ser cualquier combustible fluido tal como metano, propano, butileno, gas natural, hidrógeno, gas de coque para horno, o aceite. El oxidante puede ser aire o un fluido que tiene una concentración de oxígeno la cual excede a la del aire. De preferencia, el oxidante es un fluido que tiene una concentración de oxígeno de por lo menos 30 por ciento en mol, lo más preferible por lo menos 50 por ciento en mol . De preferencia, el combustible es suministrado a través del primer medio de expulsión anular y el oxidante es proporcionado a través del segundo medio de expulsión anular cuando el oxígeno es el gas expulsado de las boquillas. Cuando un gas inerte es expulsado de las boquillas, el oxidante es proporcionado de preferencia a través del primer medio de expulsión anular y el combustible es proporcionado a través del segundo medio de expulsión anular. Si se desea, el combustible y oxidante pueden ser proporcionados usando tres medios de expulsión anulares con el oxidante proporcionado desde los medios de expulsión anulares interno y externo y el combustible suministrado desde el medio de expulsión anular intermedio. Aunque uno o ambos de los medios de expulsión anulares pueden formar una abertura de anillo continua en la cara 7 de la lanza desde la cual es expulsado el combustible u oxidante, de preferencia, como se ¡lustra en la Figura 2, ambos medios de expulsión anulares primero y segundo forman una serie de aberturas discretas, v. g., agujeros circulares, desde los cuales son expulsadas ias dos corrientes concéntricas de combustible y oxidante. Los medios de expulsión no necesitan proporcionar combustible y oxidante completamente alrededor de los chorros de gas. El primer medio de expulsión anular en la cara del extremo de la lanza forma un anillo alrededor de la pluralidad de aberturas de salida de boquilla y el segundo medio de expulsión anular en la cara del extremo de la lanza forma un anillo alrededor del primer medio de expulsión anular. El combustible y oxidante pasados afuera de los primero y segundo medios de expulsión anulares se queman para formar una envoltura de flama alrededor de la pluralidad de chorros de gases. Si el entorno en el cual el combustible y oxidante es expulsado no está suficientemente caliente para auto incendiar la mezcla, será requerida una fuente de ignición separada para iniciar la combustión. De preferencia, la envoltura de flama se está moviendo a una velocidad menor que la de cada uno de los chorros de gas y generalmente a una velocidad dentro del rango desde 30.5 hasta 305 mps. La Figura 3 ilustra en sección transversal la envoltura de flama alrededor de los chorros coherentes 20. Cerca de la cara de la lanza habrá una sola envoltura de flama con todos los chorros coherentes contenidos dentro de la envoltura de flama como se ilustra por la envoltura de flama 21 en la Figura 3. Dependiendo del diseño de la lanza y de las condiciones de operación, después de corriente abajo de la cara de la lanza puede observarse una sola envoltura de flama con todos los chorros coherentes contenidos dentro de la envoltura de flama y/o envolturas de flama individuales alrededor de cada uno de los chorros coherentes. En la Figura 3 hay mostradas para propósitos ilustrativos tales envolturas de flama representadas por las corrientes 21 y 22 de combustión . De preferencia, como se ilustra en la Figura 1 , la extensión 10 que tiene una longitud generalmente dentro del rango desde 1 .27 hasta 15.24 centímetros, se extiende desde la cara 7 del extremo de lanza formando un volumen 1 1 con el cual cada una de la pluralidad de aberturas 5 de salida de boquilla, el primer medio 8 de expulsión anular y el segundo medio 9 de expulsión anular se comunican, y dentro del cual cada uno de la pluralidad de chorros de gas y la envoltura de flama alrededor de la pluralidad de chorros de gas se forman inicialmente. El volumen 1 1 formado por la extensión 10 establece una zona protectora la cual sirve para proteger las corrientes de gas y el combustible y oxidante inmediatamente a su flujo de salida desde el extremo 2 de lanza ayudando así a alcanzar coherencia para cada chorro de gas. La zona protectora induce la recirculación del combustible y oxidante alrededor de los chorros de gas y en algunos casos alrededor de cada chorro de gas individual. Así, aun cuando combustible y oxidante pueden no ser proporcionados inicialmente al volumen 1 1 completamente alrededor de los chorros de gas, la recirculación del combustible y oxidante dentro de la zona protectora sirve para asegurar que se formen una o más envolturas de flama efectivas para establecer coherencia para cada chorro de gas. El flujo de cada chorro de gas permanece separado del flujo de todos los otros chorros de gas pasados afuera de las aberturas de boquilla de la lanza 1 por la longitud entera de tal chorro de gas hasta que el chorro de gas alcanza su objetivo. Tal objetivo puede ser, por ejemplo, la superficie de un pozo de líquido tal como metal fundido o un líquido acuoso, o puede ser un objetivo sólido o uno gaseoso tal como con otro chorro de gas con el cual interreacciona el chorro de gas. Esto es en contraste a lo que sucede cuando se expulsan chorros de gas convencionales desde la misma lanza. Con tales chorros de gas convencionales, los chorros rápidamente emergen o fluyen juntos para formar un solo chorro de gas. Los chorros de gas permanecen separados durante una distancia de por lo menos 10 diámetros de la salida de boquilla, típicamente por lo menos 20 diámetros de la salida de boquilla, y generalmente durante una distancia dentro del rango desde 20 hasta 100 diámetros de la salida de boquilla. Se ha encontrado que como el régimen de flujo total de los chorros de gas pasados de las boquillas se incrementa, el régimen de flujo total del combustible y oxidante pasado fuera de los medios de expulsión para formar la envoltura de flama se incrementa también pero en un régimen menor que el incremento para el régimen de flujo del chorro de gas. Cuando el régimen de flujo total de los chorros de gas pasados afuera de las boquillas está dentro del rango desde 283.72 hasta 2,837.26 MCH , el régimen de flujo total del combustible que forma la envoltura de flama está de preferencia dentro del rango desde 0.504 hasta 3.78 millones de kcal por hora (MMkcal/hr) y el régimen de flujo total del oxígeno contenido en el oxidante que forma la envoltura de flama está de preferencia dentro del rango desde 56.74 hasta 425.59 MCH . Cuando el régimen de flujo total de los chorros de gas pasados afuera de las boquillas está dentro del rango desde 1 1 ,349 hasta 56,745.2 de MCH , el régimen de flujo total del combustible que forma la envoltura de flama está de preferencia dentro del rango desde 2.52 hasta 17.64 MMkcal/hr y el régimen de flujo total del oxígeno contenido en el oxidante que forma la envoltura de flama está de preferencia dentro del rango desde 283.72 hasta 1 ,986.08 CFH . Se llevaron a cabo pruebas para demostrar la efectividad de la invención, usando modalidades de la invención similares a aquellas ilustradas en las Figuras 1 -3 y usando oxígeno como el gas pasado a partir de las boquillas, y las pruebas y resultados se discuten más adelante y muestran en la Figura 4 junto con los resultados de una prueba comparativa. Estas pruebas son reportadas para propósitos ilustrativos o comparativos y no pretenden ser limitativos. Se fijaron 4 boquillas alrededor de un círculo rodeando un eje de lanza. Cada boquilla fue una boquilla convergente/divergente con diámetros de garganta y salida de 0.685 y 0.99 centímetros respectivamente. El diámetro (D) del círculo fue de 1 .90 cm. El ángulo (A) entre los chorros coherentes el eje de lanza fue de 0 grados y el perímetro de cada chorro estaba separado 0.355 centímetros de los perímetros de chorros adyacentes. Se suministraron gas natural y oxidante para la envoltura de flama a través de 2 anillos de agujeros: El anillo interno (16 agujeros, 0.39 cm de diámetro, en un círculo de 5.08 cm de diámetro) para gas natural ; y el anillo externo (16 agujeros, de 0.505 cm de diámetro en un círculo de 6.985 cm de diámetro) para el oxidante, en este caso, fue oxígeno puro comercialmente teniendo una concentración de oxígeno de aproximadamente 99.5 por ciento en mol. Una extensión (8.89 cm de diámetro, 5.08 cm de largo) se pegó al extremo de la lanza para proporcionar recirculación de gas para estabilizar las flamas. Se corrieron pruebas con una presión de suministro de 10.55 kilogramos por centímetro cuadrado manométrica (kg/cm2 man) para el oxígeno principal pasado afuera de las boquillas. A esa presión justo corriente arriba de la boquilla, el régimen de flujo de oxígeno a través de cada boquilla fue de 283.72 metros cúbicos por hora (MCH) para un flujo total de 1 , 135 MCH para todas las 4 boquillas. La temperatura de salida calculada, velocidad y número Mach para los chorros coherentes en las salidas de boquilla fueron -193° F, 518.5 mps y 2.23 de Mach respectivamente. Los regímenes de flujo de gas natural y oxígeno para los anillos interno y externo de agujeros fueron 141 .86 y 170.23 MCH respectivamente. Fueron observados visualmente 4 chorros coherentes distintos y no hubo interacción aparente entre los chorros. Las velocidades, calculadas a partir de mediciones con tubo pitot en el plano B-B como se muestra en la Figura 2 tomadas a 45.72, 60.96 y 76.2 centímetros de la cara de boquilla, se muestran como las curvas A, B y C en la Figura 4 la cual muestra los resultados obtenidos cuando las pruebas antes descritas se repitieron pero sin la envoltura de flama alrededor de los 4 chorros. Las mediciones de tubo pitot mostradas en la curva D fueron tomadas a 20.035 centímetros de la cara de boquilla. Este arrastre no ocurrió para las pruebas de la invención descritas en la presente aún cuando los chorros coherentes estaban muy cercanos. Esto fue muy sorprendente particularmente con los 4 chorros coherentes paralelos al eje de lanza y el perímetro de cada chorro siendo menor que 0.635 cm del perímetro de los chorros adyacentes. Cada chorro actuó como si fuera un solo chorro en espacio libre permaneciendo coherente por una distancia considerable a partir de la cara de boquilla. Un medio muy efectivo para proporcionar envolturas de flama para chorros coherentes múltiples es a través de 2 anillos de agujeros (para gas natural y oxígeno) que rodean todos los chorros coherentes. Este arreglo, junto con una extensión para llevar la recirculación de gas cerca de la boquilla, resulta en flamas uniformes alrededor de cada chorro coherente. La Figura 5 ilustra los resultados obtenidos con otra modalidad de la invención, similar a la ilustrada en la Figura 1 , excepto que esta modalidad empleo solamente 2 boquillas. Cada abertura de boquilla estaba orientada en un ángulo de 5 grados hacia fuera desde el eje de lanza y la distancia entre las l íneas centrales de las aberturas de boquilla fue de 2.22 centímetros. Oxígeno a un régimen de flujo de 567.45 MCH pasado a través de cada boquilla y en las salidas de boquilla la separación entre los perímetros de las salidas de boquilla fue de 0.812 centímetros. El gas natural y oxígeno secundario fluyeron desde los 2 anillos de agujeros en disposición anular a 141 .86 MCH y 113.49 MCH respectivamente. Se formaron 2 chorros coherentes distintos y perfiles de velocidad en 45.72 centímetros (curva E) y 60.96 centímetros (curva F) son mostrados en la Figura 5. No hubo interferencia entre los 2 chorros y cada chorro actuó como si fuera un solo chorro en espacio libre. La Figura 6 ilustra los resultados obtenidos con otra modalidad de la invención ilustrada en sección transversal en la Figura 7. En esta modalidad el extremo de lanza tenia dos boquillas con dos agujeros o aberturas de salida con la distancia entre las líneas centrales de los agujeros siendo de 1 .84 centímetros. La primera boquilla fue diseñada para 851 .18 MCH de oxígeno con el eje paralelo al eje de lanza. La segunda boquilla fue diseñada para 283.72 MCH de oxígeno con el eje en un ángulo hacia fuera de 5 grados al eje de la lanza. En las salidas la separación entre los perímetros de agujeros adyacentes fue de 0.508 centímetros. El gas natural y oxígeno secundario a los anillos de agujeros (no mostrados) fueron de 141 .86 y 1 13.49 MCH respectivamente. Los reg ímenes de flujo a través de las dos boquillas convergentes-divergentes fueron diferentes por un factor de tres. Los perfiles de velocidad a 76.2 , 86.36 y 96.52 centímetros de la cara de la lanza se muestran en la Figura 6, como las curvas G, H e I . Para el chorro de flujo elevado (851 .18 MCH de oxígeno), el perfil permaneció esencialmente el mismo sobre el rango de distancias desde la cara de la boquilla. El chorro coherente permaneció paralelo al eje de la lanza. Como se esperaba, el chorro de flujo bajo (283.72 MCH de oxígeno) empezó a perder su coherencia más allá de 76.2 centímetros de la cara de la lanza. La colocación de los picos indica que el chorro se desvió en un ángulo hacia fuera de aproximadamente 5.5 grados del eje de la lanza. Esto fue cercano en valor al ángulo de 5 grados en la cara de la lanza. No hubo interferencia aparente entre los dos chorros. Estos resultados ilustran la flexibilidad que es posible con lanzas de chorro coherente de agujeros múltiples. Por ejemplo, el oxígeno para lanzar y post-combustión sería posible con una sola lanza de boquillas múltiples. Un chorro podría ser dirigido hacia el baño fundido para lanzar mientras que el chorro más pequeño podría ser dirigido encima del baño para post-combustión. Esto podría ser logrado todo con una lanza de chorro coherente múltiple. En una modalidad particularmente preferida de la invención la cual se emplea en la operación de un horno de oxígeno básico, hay empleados de 3 a 6 chorros de gas cada uno en un ángulo divergente con respecto al otro y cada uno a una velocidad supersónica en donde cada chorro tiene la misma composición de gas y la envoltura de flama se forma usando dos corrientes concéntricas de combustible y oxidante alrededor de la pluralidad de chorro de gas. Aunque la invención ha sido descrita en detalle con referencia a ciertas modalidades preferidas, aquellos expertos en la técnica reconocerán que hay otras modalidades de la invención dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones.

Claims (10)

1. REIVI N DICACION ES 1 . Un método para establecer chorros múltiples de gas coherente desde una sola lanza que comprende: (A) proporcionar una lanza que tiene un extremo con una pluralidad de boquillas, cada una de dichas boquillas teniendo una abertura de salida para expulsar gas de la boquilla; (B) pasar gas en un chorro fuera de cada abertura de salida de boquilla y formar una pluralidad de chorros de gas, cada chorro de gas fluyendo desde una abertura de salida de boquilla; (C) pasar combustible y oxidante en por lo menos una corriente afuera del extremo de lanza y quemar dicho combustible con dicho oxidante para formar una envoltura de flama alrededor de la pluralidad de chorro de gas; y (D) mantener el flujo de cada chorro de gas distinto durante la longitud de dicho chorro de gas.
2. 2. El método de la reivindicación 1 en donde por lo menos dos chorros de gas fluyen en corrientes que divergen.
3. 3. El método de la reivindicación 1 en donde por lo menos dos chorros de gas fluyen en corrientes que son paralelas.
4. 4. El método de la reivindicación 1 en donde el combustible y oxidante son pasados respectivamente en dos corrientes concéntricas fuera del extremo de la lanza alrededor de la pluralidad de chorro de gas.
5. 5. El método de la reivindicación 1 en donde cada chorro de gas tiene una velocidad supersónica.
6. 6. El método de la reivindicación 1 en donde por lo menos uno de los chorros de gas comprende oxígeno.
7. 7. El método de la reivindicación 1 en donde hay formados de 3 a 6 chorros de gas, cada uno de dichos chorros de gas fluyendo en un ángulo divergente a los otros chorros de gas, a una velocidad supersónica y teniendo la misma composición de gas como cada uno de los otros chorros de gas, y en donde la envoltura de flama es formada pasando combustible y oxidante en dos corrientes concéntricas fuera del extremo de lanza alrededor de la pluralidad de chorros de gas.
8. 8. Una lanza para establecer chorros de gas coherente múltiples que comprende: (A) una lanza que tiene un extremo con una pluralidad de boquillas, cada dicha boquilla teniendo una abertura de entrada y una abertura de salida; (B) cada dicha abertura de entrada de boquilla comunicando con una fuente de gas, y cada dicha abertura de salida de boquilla dispuesta en la cara del extremo de la lanza; (C) por lo menos un medio de expulsión en la cara del extremo de la lanza alrededor de la pluralidad de aberturas de salida de boquilla; y (D) una extensión que se extiende desde la cara del extremo de boquilla formando un volumen con el cual se comunican cada una de la pluralidad de aberturas de salida de boquilla y el (los) medio(s) de expulsión.
9. 9. La lanza de la reivindicación 8 en donde los medios de expulsión comprenden un primer medio anular de expulsión en la cara del extremo de lanza alrededor de la pluralidad de aberturas de salida de boquilla y un segundo medio anular de expulsión en la cara del extremo de lanza alrededor del primer medio anular de expulsión.
10. 10. Un método para establecer chorros de gas coherente múltiples desde una lanza sencilla que comprende: (A) proporcionar una lanza que tiene un extremo con una pluralidad de boquillas, cada una de dichas boquillas teniendo una abertura de salida para expulsar gas desde la boquilla. (B) pasar gas en un chorro afuera de cada abertura de salida de boquilla y formar una pluralidad de chorros de gas, cada chorro de gas fluyendo desde una abertura de salida de boquilla; (C) pasar combustible en por lo menos una corriente fuera del extremo de lanza alrededor de la pluralidad de chorros de gas y quemar el dicho combustible con aire arrastrado a la(s) corriente(s) de combustible para formar una envoltura de flama alrededor de la pluralidad de chorros de gas; y (D) mantener el flujo de cada chorro de gas distinto durante la longitud de dicho chorro de gas.