PL194359B1 - Sposób i lanca do tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazu - Google Patents
Sposób i lanca do tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazuInfo
- Publication number
- PL194359B1 PL194359B1 PL360305A PL36030503A PL194359B1 PL 194359 B1 PL194359 B1 PL 194359B1 PL 360305 A PL360305 A PL 360305A PL 36030503 A PL36030503 A PL 36030503A PL 194359 B1 PL194359 B1 PL 194359B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- lance
- holes
- ring
- gas
- gas stream
- Prior art date
Links
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 title abstract description 62
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title description 27
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 28
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 28
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 27
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000011017 operating method Methods 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N halofenozide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)N(C(C)(C)C)NC(=O)C1=CC=C(Cl)C=C1 CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011799 hole material Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
- C21C5/5217—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4606—Lances or injectors
-
- 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
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
1. Sposób tworzenia przynajmniej jednego kohe- rentnego strumienia gazu, znamienny tym, ze wy- puszcza sie przynajmniej jeden strumien (5) gazu z przynajmniej jednej dyszy (2) umieszczonej wlancy (3), posiadajacej powierzchnie (6) lancy, która to powierzchnia (6) lancy posiada pierscien (20) otworów wokól przynajmniej jednej dyszy (2), a co najmniej jeden strumien (5) gazu ma predkosc naddzwiekowa, gdy powstaje on po wytrysnieciu z powierzchni (6) lancy i pozostaje w zakresie nad- dzwiekowym na odleglosci przynajmniej dwudziestu srednic wylotu co najmniej jednej dyszy (2), a ponadto wypuszcza sie paliwo z pierwszego ze- stawu otworów (22) pierscienia (20) i wypuszcza sie utleniacz z drugiego zestawu otworów (23) pierscie- nia (20), a takze spala sie paliwo i utleniacz wypusz- czone z pierwszego zestawu otworów (22) i drugiego zestawu otworów (23) pierscienia (20) do wytworze- nia zewnetrznej powloki plomienia (24) wokól przy- najmniej jednego strumienia (5) gazu. PL PL PL PL PL PL PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób i lanca do tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazu.
Wynalazek dotyczy generalnie technologii koherentnego strumienia z jednopierścieniową zewnętrzną powłoką płomienia.
Ostatnim znaczącym postępem w dziedzinie cięcia gazowego jest rozwój technologii koherentnego strumienia, ujawnionej na przykład w opisie patentowym US 5 814 125 - Anderson i inni oraz US 6 171 544 - Anderson i inni. W praktycznej realizacji tej technologii jeden lub większa liczba strumieni gazu o dużej prędkości, wtryskiwanego z jednej lub większej liczby dysz na lancy, utrzymywanych jest w stanie koherentnym na stosunkowo dużej odległości poprzez zastosowanie zewnętrznej powłoki płomienia wokół i wzdłuż strumienia (strumieni) gazu o dużej prędkości. Zewnętrzna powłoka płomienia tworzona jest przez paliwo i utleniacz, wtryskiwane z lancy, odpowiednio z dwóch pierścieni otworów, pierścienia wewnętrznego oraz pierścienia zewnętrznego, wokół dyszy (dysz) wysokoprędkościowych strumieni gazu. Zazwyczaj paliwo zewnętrznej powłoki płomienia wtryskiwane jest z wewnętrznego pierścienia otworów zaś utleniacz dla powłoki płomienia wtryskiwany jest z zewnętrznego pierścienia otworów. Znajdujące się na obwodzie lancy przedłużenie tworzy chroniony obszar recyrkulacyjny, do którego z dyszy (dysz) i otworów doprowadzane są wysokoprędkościowe strumienie gazu oraz płyny zewnętrznej powłoki płomienia. Obszar recyrkulacyjny umożliwia wystąpienie pewnej recyrkulacji wtryskiwanych płynów, umożliwiając lepszy zapłon i lepszą stabilność zewnętrznej powłoki płomienia, zwiększając w ten sposób koherencję, a więc długość wysokoprędkościowych strumieni gazu. Koherentny strumień (strumienie) może być wykorzystywany do dostarczania gazu do cieczy, takiej jak roztopiony metal, na stosunkowo dużą odległość ponad powierzchnię tej cieczy. Bardzo ważnym zastosowaniem technologii koherentnego strumienia jest dostarczanie tlenu w operacjach stalowniczych, takich jak piece z łukiem elektrycznym i zasadowe konwertory tlenowe.
Przedłużenie recyrkulacyjne, pomimo iż stanowi udoskonalenie wcześniejszych systemów koherentnego strumienia, przysparza pewnych problemów, związanych z budową lancy oraz jej żywotnością, ze względu na potrzebę wodnego chłodzenia końcówki. Problemy te mają szczególne znaczenie, gdy system koherentnego strumienia stosowany jest w bardzo wymagającym środowisku, takim jak zasadowy konwertor tlenowy.
Sposób tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wypuszcza się przynajmniej jeden strumień gazu z przynajmniej jednej dyszy umieszczonej w lancy, posiadającej powierzchnię lancy, która to powierzchnia lancy posiada pierścień otworów wokół przynajmniej jednej dyszy a co najmniej jeden strumień gazu ma prędkość naddźwiękową, gdy powstaje on po wytryśnięciu z powierzchni lancy i pozostaje w zakresie naddźwiękowym na odległości przynajmniej 20 średnic wylotu co najmniej jednej dyszy, a ponadto wypuszcza się paliwo z pierwszego zestawu otworów pierścienia i wypuszcza się utleniacz z drugiego zestawu otworów pierścienia, a także spala się paliwo i utleniacz wypuszczone z pierwszego zestawu otworów i drugiego zestawu otworów pierścienia do wytworzenia zewnętrznej powłoki płomienia wokół przynajmniej jednego strumienia gazu.
Korzystnie z lancy wychodzą liczne strumienie gazu.
Korzystnie paliwo i utleniacz wychodzą odpowiednio z pierwszego zestawu otworów i drugiego zestawu otworów, które leżą naprzemiennie na pierścieniu otworów.
Przynajmniej jeden strumień gazu oraz paliwo i utleniacz wypuszcza się z lancy bezpośrednio do objętości wtryskiwania.
Każdy ze strumieni gazu dociera na odległość przynajmniej 20-d, gdzie d oznacza średnicę wylotu dyszy, z której wypuszcza się strumień gazu, zachowując jednocześnie stałą średnicę strumienia gazu.
Lanca o koherentnym strumieniu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na powierzchni lancy zawiera przynajmniej jedną dyszę, posiadającą otwórna powierzchni lancy, pierścień otworów na powierzchni lancy wokół otworu/otworów dyszy, a także elementy doprowadzające paliwo do pierwszego zestawu otworów pierścienia oraz elementy doprowadzające utleniacz do drugiego zestawu otworów pierścienia.
Lanca korzystnie zawiera liczne dysze.
Pierścień otworów znajduje się we wgłębieniu na powierzchni lancy.
Pierwszy zestaw otworów leży naprzemiennie z drugim zestawem otworów.
PL 194 359 B1
Według wynalazku paliwo i utleniacz wypuszcza się z lancy bezpośrednio do objętości wtryskiwania. Lanca nie posiada przedłużenia mającego na celu utworzenie obszaru recyrkulacji w pobliżu powierzchni lancy.
W sposobie według wynalazku można wytworzyć efektywne koherentne strumienie gazu bez potrzeby stosowania przedłużenia lancy lub innego elementu, służącego do utworzenia obszaru recyrkulacji dla gazów wtryskiwanych z lancy.
Stosowane w niniejszym określenie „powierzchnia lancy” oznacza powierzchnię lancy, przylegającą do objętości wstrzykiwania.
Stosowane tutaj określenie „koherentny strumień” oznacza strumień gazu, który utworzony jest poprzez wytryskiwanie gazu z dyszy i który odznacza się profilem prędkości i momentu pędu na odległości przynajmniej 20-d, podobnymi do profilu prędkości i momentu pędu po wyjściu z dyszy, gdzie d oznacza średnicę wylotową dyszy. Inną definicją koherentnego strumienia jest strumień gazu, który wykazuje małą lub w ogóle brak zmiany swej średnicy na odległości przynajmniej 20-d.
Stosowane w niniejszym określenie „odległość”, gdy odnosi się do koherentnego strumienia gazu, oznacza odległość od dyszy, z której wytryskiwany jest gaz, do zamierzonego punktu uderzenia koherentnego strumienia gazu lub punktu, w którym strumień gazu przestaje być koherentny.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok od czoła jednego korzystnego przykładu wykonania powierzchni lancy, fig. 2 przedstawia widok w przekroju poprzecznym jednego korzystnego przykładu wykonania lancy, posiadającej taką powierzchnię lancy, która może zostać wykorzystana w realizacji niniejszego wynalazku, fig. 3 przedstawia przykład wykonania wynalazku, zilustrowany na fig. 1i 2podczaspracy.
Oznaczenia wspólnych elementów figur są identyczne.
Wynalazek zostanie opisany teraz szczegółowo w odniesieniu do rysunku.
Odwołując się do fig. 1, 2 i 3, gaz oznaczony przez strzałkę strumienia 1, przechodzi przez przynajmniej jedną dyszę 2, korzystnie dyszę zbieżno/rozbieżną, a następnie opuszcza lancę 3 przez otwór dyszy lub otwory 4 na powierzchni 6 lancy 3 w celu utworzenia koherentnego strumienia lub strumieni 5 gazu w objętości wtryskiwania 7. Zazwyczaj prędkość strumienia 5 (strumieni) gazu leży w zakresie od 213 m/s do 914 m/s. Korzystnie prędkość strumienia 5 (strumieni) gazu leży w zakresie naddźwiękowym, gdy powstaje on (powstają one) po wytryśnięciu z powierzchni lancy i pozostaje w zakresie naddźwiękowym na odległości przynajmniej 20-d.Pomimo iż na rysunku zilustrowano przykład wykonania wykorzystujący cztery koherentne strumienie gazu, wytryskiwane z lancy odpowiednio przez cztery dysze, liczba strumieni gazu, wytryskiwanych z lancy przez odpowiednie dysze, w praktycznej realizacji tego wynalazku może wynosić od 1do 6. Korzystnie objętością, do której wtryskiwane są koherentne strumienie gazu jest piec do wytopu metalu, na przykład piec stalowniczy.
Najkorzystniejsze jest zastosowanie licznych dysz, z których wszystkie odchylone są pod pewnym kątem od siebie oraz od osi środkowej lancy.
Do utworzenia koherentnego strumienia lub strumieni gazu zastosowany może zostać dowolny skuteczny gaz. Spośród gazów tych wymienić można tlen, azot, argon, dwutlenek węgla, wodór, hel, parę wodną i węglowodory. W praktycznej realizacji niniejszego wynalazku stosowane mogą być także mieszanki, zawierające dwa lub większą liczbę gazów, na przykład powietrze.
Na powierzchni lancy wokół otworu lub otworów dyszy 4 znajduje się pierścień 20 otworów. Pierścień 20 jest korzystnie okręgiem o średnicy w zakresie od 3,8 cm do 4,1 cm (1,5 do 16 cali). Wogólności, pierścień 20 zawierał będzie od 12 do 48 otworów. Każdy otwór jest korzystnie okręgiem ośrednicy od 1,3 mm do 12,7 mm (od 0,05 do 0,5 cala). Najkorzystniej, jak zilustrowano na figurach, pierścień otworów leży we wgłębieniu lub rowku 21 na powierzchni lancy <6. Zazwyczaj wgłębienie 21 ma głębokość od 1,3 mm do 5,08 cm (od 0,05 do 2 cali), a szerokość od 1,3 mm do 12,7 mm (od 0,05 do 0,5 cala).
Paliwo doprowadzane jest do pierwszego zestawu otworów22 na pierścieniu 20, zaś utleniacz doprowadzany jest do drugiego zestawu otworów 23 na pierścieniu 20. Korzystnie, jak zilustrowano na fig. 1, pierwszy zestaw otworów 22 leży na pierścieniu 20 naprzemiennie z drugim zestawem otworów 23, tak iż każdy otwór paliwowy 22 posiada dwa otwory utleniacza 23 położone po każdej jego stronie, zaś każdy otwór utleniacza 23 posiada po każdej swej stronie dwa otwory paliwowe 22. Paliwo i utleniacz wtryskiwane są z lancy 3 z odpowiednich otworów do objętości wtryskiwania 7. Prędkość paliwa i utleniacza wtryskiwanych z otworów pierścienia może być mniejsza niż prędkość dźwięku, ale korzystnie jest to prędkość dźwięku. Prędkość wtryskiwania paliwa i utleniacza, o wartości równej prędkości dźwięku utrudnia dostawanie się zanieczyszczeń i zatykanie otworów, co jest szcze4
PL 194 359 B1 gólnie ważne, gdy wynalazek wykorzystywany jest w wymagającym środowisku takim jak piec stalowniczy. Jeżeli jest to pożądane, prędkość wtryskiwanego paliwa i utleniacza może być naddźwiękowa o wartości większej niż 1 mach, aż do 2 machów.
Paliwo wtryskiwane z otworów 22 jest korzystnie paliwem gazowym i może być dowolnym paliwem, takim jak metan lub gaz ziemny. Utleniaczem wtryskiwanym z otworów 23 może być powietrze, powietrze wzbogacone tlenem o stężeniu tlenu większym niż stężenie tlenu w powietrzu, lub też tlen przemysłowy o stężeniu przynajmniej 90 procent molowych. Korzystnie, utleniaczem jest płyn o stężeniu tlenu przynajmniej 25 procent molowych.
Paliwo i utleniacz po opuszczeniu lancy tworzą powłokę gazu wokół strumienia 5 (strumieni) gazu, która pali się w celu utworzenia powłoki płomienia 24, lub osłony płomieniowej wokół strumienia 5 gazu wewnątrz objętości wtryskiwania, takiej jak na przykład piec do wytopu metalu. Powłoka płomienia 24 wokół strumieni 5 gazu zapobiega wciąganiu gazu z zewnętrznego środowiska do strumieni gazu, zapobiegając znacznemu zmniejszeniu prędkości strumieni 5 gazu i nie dopuszczając do znacznego zwiększenia średnicy strumieni gazu, przynajmniej na odległości 20-d od odpowiedniego wylotu dyszy. Oznacza to, że powłoka płomienia 24 lub osłona płomieniowa służy do utworzenia i utrzymania strumieni 5 gazu w postaci strumieni koherentnych na odległości przynajmniej 20-d od odpowiedniego wylotu dyszy.
Znaczącą zaletą tego wynalazku jest zdolność do tworzenia efektywnych, koherentnych strumieni gazu wychodzących z lancy, bez potrzeby stosowania na tej lancy przedłużenia. Dotychczas, dla utworzenia chronionej strefy recyrkulacyjnej w pobliżu powierzchni lancy w celu poprawy zapłonu i spalania gazów osłony płomieniowej, które wtryskiwane są do tej chronionej strefy recyrkulacyjnej, stosowane było przedłużenie lancy, poprawiające w ten sposób spójność strumieni gazu. O ile stosowanie takiego przedłużenia lancy stanowi znaczne udoskonalenie pierwotnej techniki koherentnego strumienia gazu, z zastosowaniem takiego przedłużenia wiążą się pewne problemy. W praktyce tego wynalazku, gazy wtryskiwane z lancy wchodzą bezpośrednio do objętości wtryskiwania, bez przechodzenia przez obszar chroniony lub obszar recyrkulacji tworzony przez przedłużenie lancy, a wciąż uzyskuje się lepszą spójność, jak obserwowaną przy stosowaniu przedłużenia lancy.
W celu oszacowania skuteczności wynalazku przeprowadzono testy, wykorzystujące różne konstrukcje doprowadzające gaz osłony płomienia. Paliwem stosowanym w testach był gaz ziemny, zaś utleniacz zawierał tlen w stężeniu 99 procent molowych i określany jest jako tlen pomocniczy. W każdym teście lanca zawierała cztery dysze, służące do tworzenia strumieni gazu. Gazem przeznaczonym do tworzenia strumieni gazu był tlen o czystości 99 procent molowych i określany jest jako tlen główny. Testy zreferowane zostały poniżej i przedstawione w tylko celu ilustracji, nie zaś ograniczenia.
Testy wykonane zostały w celu oceny skuteczności wynalazku i lepszego zrozumienia roli gazu ziemnego (NG) oraz rozstawienia otworów utleniacza. Testy przeprowadzono utrzymując stałą liczbę otworów osłony na sumarycznym poziomie 16 (8 NG i 8 utleniacza), zmieniając rozstawienie otworów poprzez zmianę średnicy otworu. Średnica okręgu głównej dyszy utrzymywana była na stałej wartości. W celu poprawy stabilizacji płomienia przebadano pierścieniowe rowki. Poniżej zdefiniowano współczynnik rozstawienia (land ratio - LR), jako odstęp pomiędzy obwodami otworów (Land) podzielony przez sumę promieni otworów, LR = Land/(RSO + RNG). W każdym badaniu paliwo i utleniacz dostarczane były przez naprzemienne otwory na pojedynczym pierścieniu otworów wokół dysz.
Konstrukcje wtryskiwacza:
Wtryskiwacz #1 był konstrukcją o 16 otworach. Średnica okręgu wynosiła 5,3975 cm (2,125 cala). Współczynnik rozstawienia LR = 1,70 cm (0,67 cala).
Wtryskiwacz #2 był konstrukcją o 16 otworach. Średnica okręgu wynosiła 8,255 cm (3,25 cala). Współczynnik LR = 3,96 cm (1,56 cala).
Wtryskiwacz #3 był konstrukcją o 16 otworach. Średnica okręgu wynosiła 10,795 cm (4,25 cala). Współczynnik LR = 5,94 cm (2,34 cala).
Warunki:
3 tlen główny -1132,7 m3/godz. (40 000 standard cubic fee per hour (scfh) ) tlenu przy 1,138 MPa (165 psig) ciśnienia podawania, główne dysze -9,65 mm/6,6 mm (0,38/0,26 cala) średnica wylotu do przewężenia, nachylenie 12°, prędkość gazu ziemnego -204,2 m/s (670 fps) przy 141,6 m3/godz. (5000 scfh), prędkość tlenu pomocniczego -97,5 m/s (320 fps) przy 113,3 m3/godz. (4000 scfh), brak przedłużenia recyrkulacyjnego,
PL 194 359 B1 rowki - 7,14 mm (0,281 cala) szerokości na 6,35 mm (0,25 cala) głębokości.
3
Wtryskiwacz #1: dla stałego przepływu gazu ziemnego o wartości 141,6 m3/godz. (5000 scfh) otrzymano doskonałe koherentne strumienie, zwykle 50,8 cm (20 cali), co przekracza długość konwencjonalnej konstrukcji dwupierścieniowej. Płomień był stabilny dla szerokiego zakresu warunków. Wtryskiwacz ten nie był badany dla przypadku pierścieniowego rowka.
Wtryskiwacz #2: bez rowka długość koherentnego strumienia nieco mniejsza w porównaniu z wtryskiwaczem #1. Po dodaniu rowka długość koherentnego strumienia uległa poprawie i przekroczyła wyniki otrzymane dla wtryskiwacza #1.
Wtryskiwacz #3: bez rowka długość koherentnego strumienia była znacznie mniejsza. Płomień pracował w trybie uniesionym, co powodowało skrócenie koherentnych strumieni. Dodanie rowka stabilizowało osłonę, co powodowało całkowite odtworzenie długości koherentnego strumienia.
Mając na celu możliwe wyeliminowanie zatykania otworu osłony w zasadowym konwertorze tlenowym, przeprowadzono badania mające na celu zaobserwowanie czy otwory winny być użytkowane dla strumienia z prędkością dźwięku. Przebadano kilka konstrukcji jednopierścieniowych. Otwory gazu ziemnego i tlenu pomocniczego zwymiarowano tak aby działały przy prędkości 1 macha, gdy szybkości przepływu gazu ziemnego i tlenu pomocniczego wynosiły odpowiednio 141,6 m3/s (5000 scfh) oraz 113,3 m3/s (4000 scfh). W celu stabilizacji osłony płomieniowej dodano pierścieniowe rowki o różnych głębokościach.
Konstrukcje wtryskiwacza:
Wtryskiwacz #4 był jednopierścieniową konstrukcją w sumie o 32 otworach. Średnice otworów gazu ziemnego i otworu pomocniczego tlenu wynosiły 2,54 mm (0,10 cala) Średnica pierścienia wynosiła 5,08 cm (2,0 cale), zaś współczynnik rozstawienia LR = 2,44 cm (0,96 cala).
Wtryskiwacz #5 był jednopierścieniową konstrukcją w sumie o 24 otworach. Średnice otworów gazu ziemnego i otworu pomocniczego tlenu wynosiły 2,92 mm (0,115 cala). Średnica pierścienia wynosiła 5,1 cm (2 cale), zaś współczynnik rozstawienia LR = 3,251 cm (1,28 cala).
Wtryskiwacz #6 był jednopierścieniową konstrukcją w sumie o 16 otworach. Średnice otworów gazu ziemnego i otworu pomocniczego tlenu wynosiły 3,58 mm (0,141 cala). Średnica pierścienia wynosiła 5,1 cm (2 cale), zaś współczynnik rozstawienia LR = 4,546 cm (1,79 cala).
Wtryskiwacz #7 był jednopierścieniową konstrukcją w sumie o 32 otworach. Średnice otworów gazu ziemnego i otworu pomocniczego tlenu wynosiły 2,54 mm (0,1 cala). Średnica pierścienia wynosiła 6,98 cm (2,75 cala), zaś współczynnik rozstawienia LR = 4,318 cm (1,70 cala).
Warunki:
3 tlen główny - 1132,7 m3/godz. (40000 scfh)( tlenu przy 1,138 MPa (165 psig) ciśnienia podawania), dysze - 9,65 mm/6,6 mm (0,38/0,26 cala) średnica wylotu do przewężenia, nachylenie 12°, prędkość gazu ziemnego - 415,7 m/s (1364 fps (1 mach)) przy 141,6 m3/godz (5000 scfh), prędkość tlenu pomocniczego - 299,3 m/s (982 fps (1 Mach)) przy 113,3 m3/godz (4000 scfh), brak przedłużenia, wielkość rowka - zmieniona (szerokość x głębokość).
Wtryskiwacz #4: bez rowka długość koherentnego strumienia była mała, co było skutkiem wyłączonego płomienia. Dobre koherentne strumienie otrzymano dla rowków o wymiarach 1,25D x 1,25D oraz 1,25D x 2D (oznaczenie rowka: szerokość x głębokość, D - średnica otworu).
Wtryskiwacz #5: bez rowka lanca była trudna do zapalenia (niestabilna). Dobre koherentne strumienie otrzymano dla rowków 1D x 1D, 1D x 1,5D oraz 1D x 2D,
Wtryskiwacz #6: bez rowka lanca była bardzo trudna do zapalenia, długości koherentnego strumienia były takie same jak długości strumienia gazu, które nie mają osłony płomienia. Rowek stabilizował spalanie osłony, jednakże nawet z dość głębokim rowkiem 1D x 2D, otrzymano stosunkowo słabe koherentne strumienie.
Wtryskiwacz #7: bez rowka otrzymano słabe wartości koherentnych strumieni. Dobre koherentne strumienie otrzymano w przypadku rowka 1,25D x 1,25D.
Pomimo, iż wynalazek opisany został szczegółowo w odniesieniu do korzystnych przykładów wykonania, znawcy tej dziedziny zauważą, iż zgodnie z ideą i w zakresie zastrzeżeń możliwe są także inne przykłady wykonania tego wynalazku.
Claims (10)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazu, znamienny tym, że wypuszcza się przynajmniej jeden strumień (5) gazu z przynajmniej jednej dyszy (2) umieszczonej w lancy (3), posiadającej powierzchnię (6) lancy, która to powierzchnia (6) lancy posiada pierścień (20) otworów wokół przynajmniej jednej dyszy (2), a co najmniej jeden strumień (5) gazu ma prędkość naddźwiękową, gdy powstaje on po wytryśnięciu z powierzchni (6) lancy i pozostaje w zakresie naddźwiękowym na odległości przynajmniej dwudziestu średnic wylotu co najmniej jednej dyszy (2), a ponadto wypuszcza się paliwo z pierwszego zestawu otworów (22) pierścienia (20) i wypuszcza się utleniacz z drugiego zestawu otworów (23) pierścienia (20), a także spala się paliwo i utleniacz wypuszczone z pierwszego zestawu otworów (22) i drugiego zestawu otworów (23) pierścienia (20) do wytworzenia zewnętrznej powłoki płomienia (24) wokół przynajmniej jednego strumienia (5) gazu.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z lancy (3) wychodzą liczne strumienie (5) gazu.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że paliwo i utleniacz wychodzą odpowiednio z pierwszego zestawu otworów (22) i drugiego zestawu otworów (23), które leżą naprzemiennie na pierścieniu (20) otworów.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej jeden strumień (5) gazu oraz paliwo i utleniacz wypuszcza się z lancy (3) bezpośrednio do objętości wtryskiwania (7).
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy ze strumieni (5) gazu dociera na odległość przynajmniej 20-d, gdzie d oznacza średnicę wylotu dyszy, z której wypuszcza się strumień (5) gazu, zachowując jednocześnie stałą średnicę strumienia (5) gazu.
- 6. Lanca do tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazu, znamienna tym, że na powierzchni (6) lancy (3) zawiera przynajmniej jedną dyszę (2), posiadającą otwór (4) na powierzchni (6), pierścień (20) otworów na powierzchni lancy wokół otworu/otworów dyszy, a także elementy doprowadzające paliwo do pierwszego zestawu otworów (22) pierścienia (20) oraz elementy doprowadzające utleniacz do drugiego zestawu otworów (23) pierścienia (20).
- 7. Lanca według zastrz. 6, znamienna tym, że zawiera liczne dysze.
- 8. Lanca według zastrz. 6, znamienna tym, że pierścień (20) otworów znajduje się we wgłębieniu na powierzchni (6) lancy.
- 9. Lanca według zastrz. 6, znamienna tym, że pierwszy zestaw otworów (22) leży naprzemiennie z drugim zestawem otworów (23).
- 10. Lanca według zastrz. 6, znamienna tym, że paliwo i utleniacz wypuszcza się z lancy (3) bezpośrednio do objętości wtryskiwania (7).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/153,669 US6604937B1 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Coherent jet system with single ring flame envelope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL360305A1 PL360305A1 (pl) | 2003-12-01 |
| PL194359B1 true PL194359B1 (pl) | 2007-05-31 |
Family
ID=22548206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL360305A PL194359B1 (pl) | 2002-05-24 | 2003-05-22 | Sposób i lanca do tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazu |
Country Status (27)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6604937B1 (pl) |
| EP (1) | EP1365193B1 (pl) |
| JP (1) | JP2004003839A (pl) |
| KR (1) | KR20030091747A (pl) |
| CN (1) | CN1307385C (pl) |
| AR (1) | AR039844A1 (pl) |
| AT (2) | AT412651B (pl) |
| AU (1) | AU2003204347B2 (pl) |
| BG (1) | BG107838A (pl) |
| BR (1) | BR0302056B1 (pl) |
| CA (1) | CA2429548C (pl) |
| CZ (1) | CZ20031436A3 (pl) |
| DE (2) | DE60327018D1 (pl) |
| ES (1) | ES2323304T3 (pl) |
| FR (1) | FR2839904B1 (pl) |
| GB (1) | GB2389648B (pl) |
| IT (1) | ITRM20030251A1 (pl) |
| MX (1) | MXPA03004552A (pl) |
| NL (1) | NL1023519C2 (pl) |
| PL (1) | PL194359B1 (pl) |
| RO (1) | RO121923B1 (pl) |
| RU (1) | RU2319072C2 (pl) |
| SE (1) | SE526296C2 (pl) |
| SK (1) | SK6232003A3 (pl) |
| TR (1) | TR200300722A1 (pl) |
| TW (1) | TWI272355B (pl) |
| ZA (1) | ZA200303986B (pl) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6773484B2 (en) | 2002-06-26 | 2004-08-10 | Praxair Technology, Inc. | Extensionless coherent jet system with aligned flame envelope ports |
| US6875398B2 (en) * | 2003-01-15 | 2005-04-05 | Praxair Technology, Inc. | Coherent jet system with outwardly angled flame envelope ports |
| US6932854B2 (en) * | 2004-01-23 | 2005-08-23 | Praxair Technology, Inc. | Method for producing low carbon steel |
| US7438848B2 (en) * | 2004-06-30 | 2008-10-21 | The Boc Group, Inc. | Metallurgical lance |
| US7297180B2 (en) * | 2005-07-13 | 2007-11-20 | Praxair Technology, Inc. | Method for operating a vacuum vessel with a coherent jet |
| SE531788C2 (sv) * | 2006-06-22 | 2009-08-04 | Aga Ab | Förfarande vid förbränning med syrgas, jämte brännare |
| US7452401B2 (en) * | 2006-06-28 | 2008-11-18 | Praxair Technology, Inc. | Oxygen injection method |
| BRPI0720287B1 (pt) * | 2006-12-15 | 2017-05-09 | Praxair Technology Inc | método de injetar gás inerte no banho localizado dentro de um forno metalúrgico tendo uma atmosfera de forno aquecida. |
| US8408197B2 (en) | 2008-10-13 | 2013-04-02 | Corning Incorporated | Submergible combustion burner |
| US8142711B2 (en) * | 2009-04-02 | 2012-03-27 | Nu-Core, Inc. | Forged copper burner enclosure |
| CN102214829B (zh) * | 2010-04-12 | 2014-06-11 | 三星Sdi株式会社 | 燃烧喷嘴组件及具有该燃烧喷嘴组件的燃料重整器 |
| US8603203B2 (en) | 2010-04-12 | 2013-12-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Burner nozzle assembly and fuel reformer having the same |
| EP2612073A1 (de) * | 2010-06-11 | 2013-07-10 | Gesellschaft Für Autogenmaschinen Und -Geräte MbH | Flämmkopf zum flämmen von brammen |
| CN102777900B (zh) * | 2012-07-27 | 2014-06-25 | 慈溪市神驹节能科技有限公司 | 群射流补燃式燃气器 |
| KR102148953B1 (ko) * | 2013-06-13 | 2020-08-28 | 코닝 인코포레이티드 | 침지형 연소 용융장치 및 그의 버너 |
| CN104848217B (zh) * | 2015-04-29 | 2017-09-26 | 中国科学院力学研究所 | 一种高超声速高焓地面模拟设备的燃烧室头部 |
| CA2994119A1 (en) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | Nuvera Fuel Cells, LLC | Burner assembly with low nox emissions |
| 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 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB957110A (en) * | 1961-11-22 | 1964-05-06 | British Oxygen Co Ltd | Process and jet for the treatment of metal |
| US4622007A (en) | 1984-08-17 | 1986-11-11 | American Combustion, Inc. | Variable heat generating method and apparatus |
| CN1027290C (zh) * | 1989-05-10 | 1995-01-04 | 上海第三钢铁厂 | 一种顶吹氧气转炉炼钢法及该方法使用的氧枪 |
| US5714113A (en) * | 1994-08-29 | 1998-02-03 | American Combustion, Inc. | Apparatus for electric steelmaking |
| US5772421A (en) * | 1995-05-26 | 1998-06-30 | Canadian Gas Research Institute | Low nox burner |
| US5814125A (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Praxair Technology, Inc. | Method for introducing gas into a liquid |
| US6096261A (en) | 1997-11-20 | 2000-08-01 | Praxair Technology, Inc. | Coherent jet injector lance |
| US6176894B1 (en) | 1998-06-17 | 2001-01-23 | Praxair Technology, Inc. | Supersonic coherent gas jet for providing gas into a liquid |
| US6171544B1 (en) | 1999-04-02 | 2001-01-09 | Praxair Technology, Inc. | Multiple coherent jet lance |
| US6142764A (en) * | 1999-09-02 | 2000-11-07 | Praxair Technology, Inc. | Method for changing the length of a coherent jet |
| US6261338B1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-07-17 | Praxair Technology, Inc. | Gas and powder delivery system and method of use |
| US6139310A (en) | 1999-11-16 | 2000-10-31 | Praxair Technology, Inc. | System for producing a single coherent jet |
| US6241510B1 (en) * | 2000-02-02 | 2001-06-05 | Praxair Technology, Inc. | System for providing proximate turbulent and coherent gas jets |
| JP2001248802A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Nippon Steel Corp | 煤吹き装置 |
| US6254379B1 (en) * | 2000-09-27 | 2001-07-03 | Praxair Technology, Inc. | Reagent delivery system |
| US6450799B1 (en) * | 2001-12-04 | 2002-09-17 | Praxair Technology, Inc. | Coherent jet system using liquid fuel flame shroud |
-
2002
- 2002-05-24 US US10/153,669 patent/US6604937B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-05-14 AT AT0074103A patent/AT412651B/de not_active IP Right Cessation
- 2003-05-21 RO ROA200300438A patent/RO121923B1/ro unknown
- 2003-05-22 AR ARP030101780A patent/AR039844A1/es active IP Right Grant
- 2003-05-22 ES ES03011643T patent/ES2323304T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 FR FR0306169A patent/FR2839904B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 BR BRPI0302056-8A patent/BR0302056B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2003-05-22 AT AT03011643T patent/ATE428090T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-05-22 AU AU2003204347A patent/AU2003204347B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 CN CNB031409474A patent/CN1307385C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 TR TR2003/00722A patent/TR200300722A1/xx unknown
- 2003-05-22 JP JP2003144657A patent/JP2004003839A/ja active Pending
- 2003-05-22 KR KR10-2003-0032543A patent/KR20030091747A/ko active Search and Examination
- 2003-05-22 RU RU2003115308/06A patent/RU2319072C2/ru active
- 2003-05-22 CA CA002429548A patent/CA2429548C/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 DE DE60327018T patent/DE60327018D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 DE DE10323233A patent/DE10323233B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 SK SK623-2003A patent/SK6232003A3/sk unknown
- 2003-05-22 MX MXPA03004552A patent/MXPA03004552A/es active IP Right Grant
- 2003-05-22 EP EP03011643A patent/EP1365193B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-22 TW TW092113888A patent/TWI272355B/zh not_active IP Right Cessation
- 2003-05-22 SE SE0301498A patent/SE526296C2/sv unknown
- 2003-05-22 ZA ZA200303986A patent/ZA200303986B/xx unknown
- 2003-05-22 IT IT000251A patent/ITRM20030251A1/it unknown
- 2003-05-22 CZ CZ20031436A patent/CZ20031436A3/cs unknown
- 2003-05-22 GB GB0311735A patent/GB2389648B/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-05-22 BG BG107838A patent/BG107838A/xx unknown
- 2003-05-22 PL PL360305A patent/PL194359B1/pl not_active IP Right Cessation
- 2003-05-23 NL NL1023519A patent/NL1023519C2/nl not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL194359B1 (pl) | Sposób i lanca do tworzenia przynajmniej jednego koherentnego strumienia gazu | |
| ES2229586T3 (es) | Chorro de gas coherente supersonico para proporcionar gas a un liquido. | |
| RU2239139C2 (ru) | Способ получения множества когерентных газовых струй при использовании единственной фурмы (варианты) и фурма для его осуществления | |
| RU2189530C2 (ru) | Способ изменения длины когерентной струи | |
| RU2323981C2 (ru) | Способ создания кумулятивной струи и безнадставочная система для создания кумулятивной струи, имеющая выровненные каналы для создания огневой оболочки | |
| US6875398B2 (en) | Coherent jet system with outwardly angled flame envelope ports | |
| EP1178121B1 (en) | Fluid cooled coherent jet lance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20120522 |