RU2670345C2 - Горелка с мигрирующим нагревом и способ - Google Patents

Горелка с мигрирующим нагревом и способ Download PDF

Info

Publication number
RU2670345C2
RU2670345C2 RU2015107003A RU2015107003A RU2670345C2 RU 2670345 C2 RU2670345 C2 RU 2670345C2 RU 2015107003 A RU2015107003 A RU 2015107003A RU 2015107003 A RU2015107003 A RU 2015107003A RU 2670345 C2 RU2670345 C2 RU 2670345C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
burner
flow
distribution
active
Prior art date
Application number
RU2015107003A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015107003A (ru
RU2015107003A3 (ru
Inventor
Ануп Васант САНЕ
Шаилеш Прадип ГАНГОЛИ
Александар Джорджи СЛАВЕЖКОВ
Майкл Дэвид Бузински
Джеффри Д. КОУЛ
Рид Джейкоб ХЕНДЕРШОТ
Сяои ХЭ
Original Assignee
Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. filed Critical Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк.
Publication of RU2015107003A publication Critical patent/RU2015107003A/ru
Publication of RU2015107003A3 publication Critical patent/RU2015107003A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2670345C2 publication Critical patent/RU2670345C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/84—Flame spreading or otherwise shaping
    • 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
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B21/00—Rims
    • B60B21/10—Rims characterised by the form of tyre-seat or flange, e.g. corrugated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B21/00—Rims
    • B60B21/10—Rims characterised by the form of tyre-seat or flange, e.g. corrugated
    • B60B21/102—Rims characterised by the form of tyre-seat or flange, e.g. corrugated the shape of bead seats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B21/00—Rims
    • B60B21/10—Rims characterised by the form of tyre-seat or flange, e.g. corrugated
    • B60B21/104—Rims characterised by the form of tyre-seat or flange, e.g. corrugated the shape of flanges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B21/00—Rims
    • B60B21/10—Rims characterised by the form of tyre-seat or flange, e.g. corrugated
    • B60B21/108—Rims characterised by the form of tyre-seat or flange, e.g. corrugated the surface of bead seats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B25/00—Rims built-up of several main parts ; Locking means for the rim parts
    • B60B25/04—Rims with dismountable flange rings, seat rings, or lock rings
    • B60B25/045—Rims with dismountable flange rings, seat rings, or lock rings on both sides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B25/00—Rims built-up of several main parts ; Locking means for the rim parts
    • B60B25/04—Rims with dismountable flange rings, seat rings, or lock rings
    • B60B25/08—Continuous flange rings; Arrangement of recesses enabling the flange rings to be slipped over the rim body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B25/00—Rims built-up of several main parts ; Locking means for the rim parts
    • B60B25/04—Rims with dismountable flange rings, seat rings, or lock rings
    • B60B25/10—Seat rings for the tyre bead part, e.g. split
    • B60B25/12—Seat rings for the tyre bead part, e.g. split with integral flange part
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B25/00—Rims built-up of several main parts ; Locking means for the rim parts
    • B60B25/04—Rims with dismountable flange rings, seat rings, or lock rings
    • B60B25/14—Locking means for flange rings or seat rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • 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
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • 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
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • 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
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2320/00—Manufacturing or maintenance operations
    • B60B2320/10—Assembling; disassembling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/10—Reduction of
    • B60B2900/116—Product variety, e.g. by standardisation or use of adapters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/50—Improvement of
    • B60B2900/521—Tire mounting or removal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/50—Improvement of
    • B60B2900/523—Tire fixation on rim, e.g. fixing axially or circumferentially thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/50—Improvement of
    • B60B2900/541—Servicing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/70—Adaptation for
    • B60B2900/711—High loads, e.g. by reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/70—Adaptation for
    • B60B2900/721—Use under adverse external conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/14—Trucks; Load vehicles, Busses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/20—Off-Road Vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2208/00—Control devices associated with burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0028—Regulation
    • F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
    • F27D2019/004—Fuel quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/004—Heating elements or systems using burners directed upon the charge, e.g. vertically

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к области энергетики. Горелка с мигрирующим нагревом содержит по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит: распределительное сопло для потока топлива; и кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока первого окислителя; по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока второго окислителя; и контроллер, запрограммированный: для независимого регулирования потока топлива в каждое распределительное сопло таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным и по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, причем поток топлива в активное распределительное сопло является большим, чем средний поток топлива в распределительные сопла, а поток топлива в пассивное распределительное сопло является меньшим, чем средний поток топлива в распределительные сопла; и для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 75%, причем ступенчатое соотношение представляет собой соотношение содержания кислорода во втором потоке окислителя и суммарного содержания кислорода в первом и втором потоках окислителя. Изобретение позволяет создать и поддерживать равномерное распределение температуры в печи, обеспечить селективное увеличение длины и проникающую способность пламени. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к горелке и способу нагревания печи и, в частности, промышленной плавильной печи, обеспечивая улучшенную теплопередачу и одновременно повышая равномерность нагревания и уменьшая вероятность создания условий перегрева и окисления на поверхности ванны с расплавом.
В обычный системе тепло, производимое стационарным пламенем, не направляется в расплав, и в результате этого ограничивается теплопередача от пламени к расплаву. Кроме того, если модифицировать обычную систему, чтобы направлять стационарное пламя в расплав, могут происходить нежелательный перегрев и окисление металла. Способ предотвращения перегрева, как описано в патенте США № 5554022, заключается в том, чтобы направлять низкоимпульсное пламя в расплав, а затем направлять высокоимпульсную струю на низкоимпульсное пламя, приводя пламя в движение. Однако при таком подходе все же остается значительная вероятность окисления металла и сильного пламени, которое может взаимодействовать с огнеупорным материалом печи и перегревать его.
Раскрытие изобретения
Горелка с мигрирующим нагревом и способ обеспечивают улучшение покрытия пламенем и коэффициента видимости в печи. Конфигурация горелка создает оптимальное перемещение теплового потока как в пространстве, так и во времени, таким образом, что в печи может создаваться и поддерживаться равномерное распределение температуры. Равномерный тепловой поток обеспечивается за счет направления теплового потока в соответствующие точки, которые определяются, например, посредством алгоритма на основе геометрии печи или на основе обратной связи в реальном времени от одного или более датчиков, для определенных периодов времени. Горелка и способ обеспечивают селективное увеличение длины и проникающей способности пламени, которое может воздействовать на обжигаемый в печи материал, осуществляя улучшенное плавление, сокращая при этом до минимума потери расплава за счет окисления. В частности, высокоимпульсное пламя многократно направляется в расплав в циклическом режиме. Предотвращается перегрев, и энергия распределяется более равномерно в ванне с расплавом. Горелка также способна производить вихри посредством селективной модуляции многократного воздействия пламени. В частности, горелка имеет множество отдельных горелочных элементов, каждый из которых в пассивном или активном состоянии производит свое собственное пламя, которое можно модулировать в разнообразных режимах и с различной периодичностью для достижения требуемого профиля теплового потока.
Описаны разнообразные варианты осуществления горелки с мигрирующим нагревом. Горелка содержит по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых имеет распределительное сопло для потока топлива и кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока первого окислителя, и по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока второго окислителя. Контроллер запрограммирован для независимого регулирования потока топлива в каждое распределительное сопло и для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 75%. Контроллер регулирует поток таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным, а по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, причем поток топлива в активное распределительное сопло является большим, чем средний поток топлива в распределительные сопла, а поток топлива в пассивное распределительное сопло является меньшим, чем средний поток топлива в распределительные сопла. Ступенчатое соотношение представляет собой соотношение содержания кислорода во втором потоке окислителя и суммарного содержания кислорода в первом и втором потоках окислителя.
Горелочные элементы могут быть разнесены по существу равномерно на описанной окружности, а ступенчатое сопло располагается внутри описанной окружности. Согласно одному аспекту, горелка включает три горелочных элемента, каждый из которых разнесен от смежных горелочных элементов на 120°. Согласно еще одному аспекту, горелка включает четыре горелочных элементы, каждый из которых разнесен от смежных горелочных элементов на 90°. Согласно следующим аспектам, горелка можно включать пять или шесть горелочных элементов, равномерно разнесенных по описанной окружности.
Согласно одному аспекту по меньшей мере один из горелочных элементов наклонен радиально наружу под углом α от описанной окружности. Все горелочные элементы могут быть наклонены под одинаковым углом α, или каждый горелочный элемент (n) может быть наклонен радиально наружу под собственным углом αn. Угол α предпочтительно меньше чем или равняется приблизительно 60°, а более предпочтительно от приблизительно 10° до приблизительно 40°.
Согласно еще одному аспекту по меньшей мере один из горелочных элементов располагается тангенциально под углом под углом β относительно описанной окружности. Угол β предпочтительно меньше чем или равняется приблизительно 60°, а более предпочтительно от приблизительно 10° до приблизительно 40°.
Согласно еще одному варианту осуществления горелки, горелочные элементы и ступенчатое сопло располагаются, по существу, коллинеарно, причем каждое ступенчатое сопло располагается приблизительно равноудаленно между двумя горелочными элементами. Согласно одному аспекту, горелка имеет по меньшей мере три ступенчатых сопла, включая центральное ступенчатое сопло, и по меньшей мере четыре горелочных элемента, расположенных поочередно со ступенчатыми соплами. Согласно еще одному аспекту, горелочные элементы и ступенчатые сопла на каждой стороне от центрального ступенчатого сопла наклонены под углом γ от центрального ступенчатого сопла.
Согласно еще одному варианту осуществления горелки, поперечное сечение распределительных сопел и кольцевых сопел каждого из горелочных элементов имеют малую ось и большую ось, по меньшей мере в 1,5 раза длиннее малой оси. По меньшей мере два ступенчатых сопла располагаются, по существу, коллинеарно и по существу параллельно относительно больших осей и смежно каждому горелочному элементу.
Согласно еще одному варианту осуществления горелки, ступенчатое сопло имеет поперечное сечение с малой осью и большой осью, по меньшей мере в 1,5 раза длиннее малой оси, и по меньшей мере два горелочных элемента располагаются коллинеарно и смежно ступенчатому соплу и по существу параллельно относительно большой оси. Согласно одному аспекту, горелочные элементы наклонены наружу от малой оси ступенчатого сопла под углом φ, составляющим менее чем приблизительно 45°.
Контроллер запрограммирован для регулирования потока топлива в пассивное распределительное сопло, чтобы он был больше нуля и не превышал половины скорости потока активного распределительного сопла. Согласно одному варианту осуществления, контроллер запрограммирован для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 40%.
Согласно еще одному варианту осуществления, топливо, выходящее из активного распределительного сопла имеет скорость активной струи, а окислитель, выходящий из ступенчатого сопла имеет скорость ступенчатой струи, причем контроллер запрограммирован для регулирования соотношения скорости ступенчатой струи и скорости активной струи, чтобы оно составляло по меньшей мере приблизительно 0,05 и менее чем 1. Предпочтительно, соотношение скорости ступенчатой струи и скорости активной струи регулируется таким образом, что оно составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,4.
Согласно одному аспекту, поток первого окислителя через кольцевые сопла имеет концентрацию кислорода, которая равняется или является большей чем приблизительно 70%. Согласно еще одному аспекту, поток второго окислителя через ступенчатое сопло имеет концентрацию кислорода, которая равняется или является большей чем приблизительно 20,9%.
Согласно еще одному аспекту, активное распределительное сопло имеет скорость потока активной струи, а пассивное распределительное сопло имеет скорость потока пассивной струи, причем контроллер запрограммирован для регулирования соотношения скорости потока активной струи и скорости потока пассивной струи, чтобы оно составляло от приблизительно 5 до приблизительно 40. Предпочтительно контроллер запрограммирован для регулирования соотношения скорости потока активной струи и скорости потока пассивной струи, чтобы оно составляло от приблизительно 15 до приблизительно 25.
Согласно еще одному аспекту, горелочный элемент, имеющий пассивное распределительное сопло, имеет соотношение компонентов, составляющее от приблизительно 0,2 до приблизительно 1. Согласно еще одному аспекту, горелочный элемент, имеющий активное распределительное сопло, имеет соотношение компонентов, составляющее от приблизительно 1 до приблизительно 10. Соотношение компонентов представляет собой соотношение теоретического стехиометрического потока окислителя через кольцевое сопло и фактического потока окислителя через кольцевое сопло для сжигания топлива, протекающего через распределительное сопло.
Согласно еще одному варианту осуществления, датчик выполнен с возможностью выдачи сигнала в контроллер. Контроллер запрограммирован, чтобы регулировать каждый распределительное сопло, которое становится активным или пассивным в зависимости от сигнала. Датчик выбирается из группы, составляющей датчики температуры, датчики излучения, оптические датчики, камеры, датчики цвета, датчики проводимости, бесконтактные датчики, и их комбинации.
Согласно одному варианту осуществления, первый окислитель и второй окислитель имеют одинаковую концентрацию кислорода. Согласно еще одному варианту осуществления, первый окислитель и второй окислитель имеют различные концентрации кислорода.
Согласно одному варианту осуществления, ступенчатое сопло содержит завихряющую лопатку, чтобы придавать завихрение второму окислителю.
Предложен способ работы горелки в печи, при этом горелка имеет по меньшей мере одно ступенчатое сопло и по меньшей мере два горелочных элемента, и каждый из них включает распределительное сопло, окруженное кольцевым соплом. Способ включает протекание окислителя со скоростью ступенчатого потока через ступенчатое сопло, протекание окислителя со скоростью потока первого окислителя через каждое из кольцевых сопел, выбор по меньшей мере одного из распределительных сопел, чтобы оно было активным и по меньшей мере одного из распределительных сопел, чтобы оно было пассивным, протекание топлива со скоростью потока активной струи через активные распределительные сопла, и протекание топлива со скоростью потока пассивной струи через пассивные распределительные сопла, причем скорость потока активной струи является большей, чем средняя скорость потока топлива через распределительные сопла, и скорость потока пассивной струи является меньшей, чем средняя скорость потока топлива через распределительные сопла.
Способ может дополнительно включать измерение параметров в печи, повторный выбор распределительных сопел, которые являются активными, и распределительных сопел, которые являются пассивными, в зависимости от измеренного параметра, и периодический повтор этапов измерения и повторного выбора.
Предложен вариант осуществления горелки с мигрирующим нагревом. Горелка содержит по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых имеет распределительное сопло для потока первой текучей среды, кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока второй текучей среды, и по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока третьей текучей среды. Горелка дополнительно содержит контроллер, запрограммированный для независимого регулирования потока первой текучей среды в каждое распределительное сопло, таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным, а по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, и для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 75%. Поток в активное распределительное сопло является большим, чем средний поток в распределительные сопла, а поток в пассивное распределительное сопло является меньшим, чем средний поток в распределительные сопла. Ступенчатое соотношение представляет собой соотношение потока третьей текучей среды и суммы потока второй текучей среды и потока третьей текучей среды. Согласно данному варианту осуществления, первая текучая среда содержит одно из топлива и кислорода, а вторая текучая среда и третья текучая среда содержат другое из топлива и кислорода, причем топливо и кислород представляют собой реагирующие вещества.
Ниже описаны другие аспекты настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет вид сбоку в перспективе горелки с мигрирующим нагревом согласно варианту осуществления.
Фиг. 2 схематически представляет регулирование горелки с мигрирующим нагревом согласно варианту осуществления.
Фиг. 3 схематически представляет последовательность операций для горелки с мигрирующим нагревом согласно варианту осуществления на Фиг. 1.
Фиг. 4 схематически представляет вид сбоку, иллюстрирующий ориентации сопла горелки с мигрирующим нагревом согласно двум варианты осуществления.
Фиг. 5a-5e представляют виды сбоку горелок с мигрирующим нагревом согласно разнообразным вариантам осуществления. Фиг. 5a представляет горелку, имеющую центральное ступенчатое сопло, окруженное четырьмя горелочными элементами, наклоненными радиально наружу; Фиг. 5b представляет горелку, имеющую центральное ступенчатое сопло, окруженное четырьмя горелочными элементами, наклоненными тангенциально и расположенными на описанной окружности; Фиг. 5c представляет горелку, имеющую коллинеарную ориентацию чередующихся горелочных элементов и ступенчатых сопел, в которой все ступенчатые сопла, кроме центрального, наклонены наружу; Фиг. 5d представляет горелку, имеющую четыре коллинеарных горелочных элемента, расположенных рядом и по существу параллельно относительно большой оси щелевого ступенчатого сопла; и Фиг. 5e представляет пару образующих ориентированные плоское пламя горелочных элементов и пару коллинеарных ступенчатых сопел, расположенных рядом и по существу параллельно относительно большой оси каждого горелочного элемента.
Фиг. 6 представляет разнообразные возможные геометрические формы распределительного сопла в каждом горелочном элементе.
Фиг. 7 представляет вид в перспективе печи, иллюстрирующий две возможные ориентации установки горелки с мигрирующим нагревом.
Фиг. 8 представляет на сравнительном графике относительные уровни оксидов азота (NOx), которые производят обычная кислородно-топливная горелка, обычная ступенчатая кислородно-топливная горелка и горелка с мигрирующим нагревом, работающие в светящемся и несветящемся режимах.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1 представляет горелку 10 с мигрирующим нагревом согласно одному вариант осуществления. Горелка 10 включает корпус 12, имеющий поверхность 14, причем, когда горелка 10 установлена в печи (например, как на Фиг. 7), поверхность 14 открывается к зоне горения в печи.
Горелка 10 включает множество горелочных элементов 20, ориентированных таким образом, чтобы определять описанную окружность (см. Фиг. 4), причем горелочные элементы 20 предпочтительно разнесены одинаковыми интервалами на описанной окружности. По меньшей мере одно ступенчатое сопло 30 располагается внутри описанной окружности. Для целей сравнения проиллюстрированы активная струя (A) и пассивная струя (P), которые представляют, что активная струя имеет большее пламя, чем пассивная струя.
Горелка 10, проиллюстрированная на Фиг. 1, имеет четыре горелочные элементы 20, разнесенные интервалами, составляющими приблизительно 90°. Однако следует понимать, что горелка 10 можно включать любой число n горелочных элементов 20, которое составляет два или более. Например, горелка 10 может иметь два горелочных элемента 20, занимающих диаметрально противоположные позиции, или, в качестве альтернативы, три горелочных элемента 20, разнесенные интервалами, составляющими приблизительно 120°, или пять или более горелочных элементов 20, разнесенных приблизительно одинаковыми интервалами. Кроме того, следует понимать, что для некоторых геометрических форм, конфигураций или эксплуатационных условий печи может оказаться необходимым наличие горелки 10, имеющей множество горелочных элементов 20, которые разнесены неравными интервалами на описанной окружности. В качестве следующей альтернативы, горелка 10 может иметь множество горелочных элементов 20, расположение которых определяет геометрическую форму, представляющую собой не круг, а, например, овал или неправильный многоугольник, в зависимости от геометрии и конфигурации печи.
Горелка 10 на Фиг. 1 имеет одно занимающее центральное положение ступенчатое сопло 30. Однако следует понимать, что может присутствовать множество ступенчатых сопел 30, причем ступенчатые сопла 30 могут иметь одинаковые размеры или различные размеры. Кроме того, в зависимости от геометрии печи, требуемых характеристик пламени, ориентации отдельных горелочных элементов 20 и других факторов, возможно расположение ступенчатого сопла (сопел) 30 вне центра описанной окружности, которую определяют горелочные элементы 20. Ступенчатое сопло 30 может иметь любую форму.
Каждый горелочный элемент 20 включает распределительное сопло 22, окруженное кольцевым соплом 24. Распределенный реагент поступает через распределительное сопло 22, в то время как ступенчатый реагент поступает через кольцевое сопло 24, причем один реагент представляет собой топливо, а другой реагент представляет собой окислитель. Часть ступенчатого реагента также поступает через ступенчатое сопло 30. Согласно одному варианту осуществления, топливо поступает через распределительное сопло 22 как распределенный реагент, в то время как окислитель поступает через кольцевое сопло 24 как ступенчатый реагент. Согласно еще одному варианту осуществления, окислитель представляет собой распределенный реагент, поступающий через распределительное сопло 22, а топливо представляет собой ступенчатый реагент, поступающий через кольцевое сопло 24. Соотношение ступенчатого реагента, поступающего через кольцевые сопла 24 и через ступенчатое сопло 30 можно регулировать, чтобы обеспечивать устойчивую работу горелки и/или регулировать свойства пламени, такие как профиль выделения тепла.
Используемый здесь термин «топливо» означает любое содержащее углеводороды вещество, которое можно использовать в качестве топлива в реакции горения. Предпочтительно топливо представляет собой газообразное топливо, такое как природный газ, но топливо можно также представлять собой распыленное жидкое топливо или тонкодисперсное твердое топливо, которое содержит газ-носитель. Используемый здесь термин «окислитель» означает любое содержащее кислород вещество, которое может окислять топливо в реакции горения. Окислитель может представлять собой воздух, обедненный кислородом воздух (т.е. газ, содержащий менее чем приблизительно 20,9% кислорода), обогащенный кислородом воздух (т.е. газ, содержащий более чем приблизительно 20,9% кислорода) или по существу чистый кислород (т.е. газ, содержащий приблизительно 100% кислорода). Согласно предпочтительным вариантам осуществления, окислитель представляет собой обогащенный кислородом воздух, в котором концентрация кислорода составляет по меньшей мере приблизительно 26% по меньшей мере приблизительно 40% по меньшей мере приблизительно 70% или по меньшей мере приблизительно 98%.
Распределительное сопло 22 может иметь любую форму. На Фиг. 6 представлено подмножество возможных примерных форм, включающее щелевое сопло (Фиг. 6a), однощелевое сопло (Фиг. 6b), круглое сопло (Фиг. 6c) и многоструйное сопло (Фиг. 6d). С более подробным обсуждением возможных форм сопла можно ознакомиться в патенте США № 6866503, который во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством ссылки. Например, для создания светящегося пламени, имеющего высокий уровень переноса излучения, можно использовать распределительное сопло 22, у которого коэффициент формы меньше чем 10, в то время как для создания несветящегося пламени, которое может иметь пониженное содержание NOx, можно использовать распределительное сопло, у которого коэффициент формы составляет 10 или более. Светящийся режим может быть предпочтительным для операций плавления, в то время как несветящийся режим может быть предпочтительным для операций повторного нагревания. Следует отметить, что имеющее высокий коэффициент формы сопло может представлять собой многоструйное сопло. Как подробно описано в патенте США № 6866503, коэффициент формы σ определяется делением квадрата периметра P на удвоенную площадь поперечного сечения A, как описывает следующее уравнение:
σ=P2/2A.
Фиг. 2 представляет упрощенную схему регулирования горелки 10, которая описана выше. Первая текучая среда F1 поступает в распределительные сопла 22 при суммарной скорости потока, которую регулирует регулирующий клапан 23. Поток первой текучей среды F1 в каждое распределительное сопло 22 регулируется отдельно. Согласно одному варианту осуществления, регулирующий клапан 26, расположенный выше по потоку относительно каждого распределительного сопла 22, осуществляет переключение между режимами высокой скорости потока и низкой скорости потока, которые используются, соответственно, для активного состояния и пассивного состояния горелочного элемента 20, содержащего данное распределительное сопло 22. Согласно альтернативному варианту осуществления, регулирующий клапан 26 располагается параллельно обводному каналу 27. Согласно данному варианту осуществления, регулирующий клапан 26 осуществляет переключение между открытым положением и закрытым положениям, которые также используются, соответственно, для активного состояния и пассивного состояния горелочного элемента 20, причем обводной канал 27 позволяет потоку, имеющему относительно небольшую величину, обходить регулирующий клапан 26, таким образом, что некоторое количество первой текучей среды F1 всегда поступает в распределительное сопло 22, даже в пассивном состоянии.
Эффект любой конструкции представляет собой регулирование скорости потока через распределительное сопло 22 между относительно повышенной скоростью потока в активном состоянии и относительно пониженной скоростью потока в пассивном состоянии. Например, скорость потока в активном состоянии может определяться как скорость потока, составляющая более чем средняя скорость потока в распределительные сопла 22, в то время как скорость потока в пассивном состоянии может определяться как скорость потока, составляющая менее чем средняя скорость потока в распределительные сопла 22. Средняя скорость потока определяется делением суммарной скорости потока первой текучей среды F1 на полное число n распределительных сопел 22/горелочных элементов 20. Можно использовать и другие соотношения между скоростью потока в активном состоянии и скоростью потока в пассивном состоянии, причем скорость потока в активном состоянии всегда составляет больше, чем скорость потока в пассивном состоянии.
Независимо от способа определения скоростей потока в активном и пассивном состоянии, скорость потока в пассивном состоянии должна быть больше нулевой. Скорость потока в пассивном состоянии должна быть достаточной для поддержания горения в каждом горелочном элементе 20, таким образом, чтобы обеспечивался механизм немедленного зажигания, когда горелочный элемент 20 переключается из пассивного состояния в активное состояние. Ненулевая скорость потока в пассивном состоянии также защищает распределительное сопло 22 от поступления инородных материалов. Согласно одному варианту осуществления, скорость потока в пассивном состоянии составляет не более чем половина скорости потока в активном состоянии. Согласно еще одному варианту осуществления, соотношение скорости потока в активном состоянии и скорости потока в пассивном состоянии составляет по меньшей мере приблизительно 5 и не более чем приблизительно 40. Согласно следующему варианту осуществления, соотношение скорости потока в активном состоянии и скорости потока в пассивном состоянии составляет по меньшей мере приблизительно 10 и не более чем приблизительно 25.
Вторая текучая среда F2 поступает в кольцевые сопла 24. Регулирующий клапан 28 регулирует суммарную скорость потока второй текучей среды F2 в кольцевые сопла 24, и коллектор 29 распределяет поток приблизительно на равные части по n кольцевым соплам 24. Третья текучая среда F3 поступает в ступенчатое сопло 30, и скорость потока третьей текучей среды F3 регулируется регулирующим клапаном 32. Ступенчатое сопло 30 может включать завихряющую лопатку или другой механизм (не представленный на чертеже) для создания завихрения в третьей текучей среде F3, которая выходит через ступенчатое сопло 30. Завихрение, придаваемое третьей текучей среде F3, приводит к тому, что струя этой текучей среды разбивается, что может способствовать увлечение струи третьей текучей среды F3 активной струей (струями). Однако интенсивное завихрение не является необходимым, поскольку оно могло бы преобладать в структуре потока и изменять форму пламени.
Вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 содержат реагент одинакового типа, который представляет собой топливо или окислитель. Например, когда первая текучая среда F1 представляет собой топливо, каждая из второй текучей среды F2 и третьей текучей среды F3 представляет собой окислитель, а когда первая текучая среда F1 представляет собой окислитель, каждая из второй текучей среды F2 и третьей текучей среды F3 представляет собой топливо. Согласно одному варианту осуществления, вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 представляют собой различные текучие среды, т.е. каждая из них содержит одинаковый (топливо или окислитель), но в различных концентрациях. В этом случае регулирующий клапан 28 и регулирующий клапан 32 должны представлять собой отдельные клапаны, которые регулируют две текучие среды F2 и F3. Согласно альтернативному варианту осуществления (не представленному на чертеже), когда вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 представляют собой одинаковые текучие среды, содержащие в одинаковой концентрации один и тот же реагент, ступенчатый клапан можно использовать вместо регулирующего клапана 28 и регулирующего клапана 32, чтобы распределять часть потока приблизительно в равных долях по n кольцевых соплам 24 и оставшуюся часть потока в ступенчатое сопло 30.
Согласно проиллюстрированному варианту осуществления, скорость потока второй текучей среды F2 в каждое из кольцевых сопел 24 не регулируется независимо. В результате этого каждое кольцевое сопло 24 всегда обеспечивает приблизительно среднюю скорость потока второй текучей среды F2, когда регулирующий клапан 28 является открытым. Средняя скорость потока определяется делением суммарной скорости потока второй текучей среды F2 на полное число n кольцевых сопел 24/горелочных элементов 20. В качестве альтернативы, скорость потока второй текучей среды F2 в каждое кольцевое сопло 24 можно регулировать независимо.
Согласно проиллюстрированному варианту осуществления, поскольку скорость потока второй текучей среды F2 в каждое кольцевое сопло 24 является приблизительно одинаковой, каждый горелочный элемент 20 работает при отклонении в любую сторону от стехиометрического состава в зависимости от того, является ли горелочный элемент 20 активным или пассивным в данное время. Когда горелочный элемент 20 находится в активном состоянии, этот горелочный элемент 20 работает при отклонении от стехиометрического состава и иногда при значительном отклонении от стехиометрического состава в одном направлении, а когда горелочный элемент 20 находится в пассивном состоянии, этот горелочный элемент 20 работает при отклонении от стехиометрического состава и иногда при значительном отклонении от стехиометрического состава в противоположном направлении. Например, когда первая текучая среда F1 представляет собой топливо, и вторая текучая среда F2 представляет собой окислитель, горелочный элемент 20 в активном состоянии будет сжигать обогащенную топливом смесь, а горелочный элемент 20 в пассивном состоянии будет сжигать обедненную топливом смесь, В качестве альтернативы, когда первая текучая среда F1 представляет собой окислитель, и вторая текучая среда F2 представляет собой топливо, горелочный элемент 20 в активном состоянии будет сжигать обедненную топливом смесь, а горелочный элемент 20 в пассивном состоянии будет сжигать обогащенную топливом смесь. Однако поскольку суммарный поток топлива и окислителя регулируют регулирующие клапаны 23 и 28 (а также ступенчатый регулирующий клапан 32), суммарная стехиометрия горелки 10 сохраняется постоянной, независимо от того, находятся ли и в каком числе горелочные элементов 20 в активном состоянии и в пассивном состоянии.
Стехиометрический состав смеси, которую сжигает каждый горелочный элемент 20, может характеризовать соотношение компонентов. Для данной скорости потока топлива соотношение компонентов определяется как соотношение теоретического стехиометрического потока кислорода и фактического потока кислорода. В случае окислителя, в котором содержание кислорода составляет 100%, поток кислорода равняется потоку окислителя. В случае окислителя, в котором процентное содержание X кислорода меньше чем 100%, поток кислорода в потоке окислителя определяется делением скорости потока окислителя на процентное содержание X кислорода; например, для обеспечения 100 стандартных кубических футов кислорода в час при использовании окислителя, содержащего 40% кислорода, требуется 250 стандартных кубических футов окислителя в час.
Далее рассматривается вариант осуществления, согласно которому первая текучая среда F1 представляет собой топливо, а вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 представляют собой окислители. Когда горелочный элемент 20 находится в пассивном состоянии, соотношение компонентов меньше чем приблизительно 1 и предпочтительно по меньшей мере приблизительно 0,2. Это означает, что пассивный горелочный элемент 20 сжигает обедненную топливом смесь, причем для осуществления горения требуется пятикратное количество кислорода. С другой стороны, когда горелочный элемент 20 находится в активном состоянии, соотношение компонентов является большим чем приблизительно 1 и предпочтительно не более чем приблизительно 10. Это означает, что активный горелочный элемент 20 сжигает обогащенную топливом смесь, и для осуществления горения требуется лишь 10% кислорода.
Ступенчатое соотношение определяется как соотношение величины потока реагента через ступенчатое сопло 30 и суммарной величины потока данного реагента через кольцевые сопла 24 и ступенчатое сопло 30. Например, когда вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 представляют собой окислители, ступенчатое соотношение представляет собой результат деления скорость потока кислорода через ступенчатое сопло 30 на суммарную скорость потока кислорода через ступенчатое сопло 30 и кольцевые сопла 24. Если вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 представляют собой одинаковые текучие среды (т.е. имеющие одинаковую концентрацию кислорода), то ступенчатое соотношение представляет собой просто результат деления скорости потока третьей текучей среды F3 на сумму скорости второй текучей среды F2 и скорости потока третьей текучей среды F3. Однако если вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 представляют собой различные текучие среды (т.е. имеющие различные концентрации кислорода X2 и X3, соответственно), то ступенчатое соотношение вычисляется с учетом этих различных концентраций как X3F3/(X2F2+X3F3), что является понятным для специалиста в данной области техники.
Горелка 10 предпочтительно работает при соотношении ступеней, которое равняется или меньше чем приблизительно 75%. Например, когда окислитель поступает ступенчатым образом, т.е. когда вторая текучая среда F2 и третья текучая среда F3 представляют собой окислители по меньшей мере приблизительно 25% кислорода в горелку 10 поступает через кольцевые сопла 24, и не более чем приблизительно 75% кислорода поступает через ступенчатое сопло 30. Предпочтительнее горелка 10 работает при соотношении ступеней, которое равняется или меньше чем приблизительно 40%. Кроме того, как обсуждается выше, вследствие активной или пассивной работы каждого из горелочных элементов 20, один или несколько горелочных элементов 20 одновременно работают в активном режиме, используя избыток первой текучей среды F1 по сравнению со стехиометрическим составом, и один или несколько горелочных элементов 20, которые в это время работают в пассивном режиме, используют избыток второй текучей среды F2 по сравнению со стехиометрическим составом, и в результате обеспечивается некоторое ступенчатое соотношение даже без учета третьей текучей среды F3, поступающей через ступенчатое сопло 30.
Первая текучая среда F1, выходящая из активного распределительного сопла 22, имеет скорость активной струи, которую определяют скорость потока первой текучей среды F1 и площадь поперечного сечения распределительного сопла 22. Вторая текучая среда F2, выходящая из кольцевого сопла 24, имеет скорость кольцевой струи, которую определяют скорость потока второй текучей среды F2 и площадь поперечного сечения кольцевого сопла 24. Аналогичным образом, третья текучая среда F3, выходящая из ступенчатого сопла 30, имеет скорость ступенчатой струи, которую определяют скорость потока третьей текучей среды F3 и площадь поперечного сечения ступенчатого сопла 30. Скорость активной струи предпочтительно является большим, чем скорость кольцевой струи. Кроме того, для оптимальной эксплуатации горелки 10 скорость ступенчатой струи 5 должна составлять не более чем скорость активной струи, составляя более чем или равняясь приблизительно 0,05 скорости активной струи. Согласно одному варианту осуществления, соотношение скорости ступенчатой струи и скорости активной струи меньше чем или равняется приблизительно 0,4. Согласно еще одному варианту осуществления, соотношение скорости ступенчатой струи и скорости активной струи является большим чем или равняется приблизительно 0,1.
Согласно одному примерному варианту осуществления, исследованному при вертикальной ориентации пламени (установка на своде печи), скорость струи первой текучей среды F1 через активное распределительное сопло 22 составляла по меньшей мере приблизительно 250 футов в секунду (76,2 м/с) и предпочтительно по меньшей мере приблизительно 300 футов в секунду (91,4 м/с), и скорость через пассивное распределительное сопло 22 составляла приблизительно 20% скорости активной струи. Для горизонтальной ориентации пламени скорость активной струи может быть значительно ниже, поскольку уменьшается необходимость устранения гидростатического эффекта для предотвращения перегрева блока горелок.
Все регулирующие клапаны 23, 26, 28 и 32 соединяет и регулирует контроллер 100, который специально программируется или конфигурируется, чтобы управлять горелкой 10. Контроллер 100 может включать обычные электронные компоненты, такие как центральный процессор (CPU), оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), устройства ввода/вывода (I/O), и программирование или конфигурирование контроллера 100 можно осуществлять посредством сочетания одного или нескольких средств, включая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, встроенное программное обеспечение и любые другие средства, которые известны в настоящее время или будут разработаны впоследствии в целях программирования рабочих инструкций, вводимых в контроллер.
Как описано выше, по меньшей мере одна из текучих сред F1, F2 и F3 должна представлять собой или содержать топливо, и по меньшей мере одна из текучих сред F1, F2 и F3 должна представлять собой окислитель или содержать кислород. Топливо может представлять собой газообразное топливо, жидкое топливо или тонкодисперсное твердое топливо в газообразном носителе. Согласно одному варианту осуществления, F1 представляет собой топливо, а F2 и F3 представляют собой окислители. В этом случае F2 и F3 могут представлять собой один и тот же окислитель, или F2 и F3 могут представлять собой различные окислители. Например, согласно одному предпочтительному варианту осуществления, F1 представляет собой газообразное топливо, такое как природный газ, F2 представляет собой окислитель, в котором концентрация кислорода равняется или является большим чем приблизительно 70%, и F3 представляет собой окислитель, в котором концентрация кислорода равняется или является большим чем приблизительно 20,9%. Согласно другому аналогичному варианту осуществления, F1 представляет собой газообразное топливо, такое как природный газ, F2 представляет собой окислитель, в котором концентрация кислорода является большей, чем в воздухе, а F3 представляет собой воздух.
Согласно альтернативному варианту осуществления, F1 представляет собой окислитель, а F2 и F3 представляют собой топливо. В этом случае F1 имеет концентрацию кислорода, которая равняется или является большим чем приблизительно 26%, предпочтительно равняется или является большим чем приблизительно 40% и предпочтительнее равняется или является большим чем приблизительно 70%.
Фиг. 3 представляет одну возможную технологическую последовательность для работы горелки 10 согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на Фиг. 1. Для целей обсуждения четыре горелочных элемента 20 обозначены буквами a, b, c и d. Как представлено на чертеже, в данный момент только один горелочный элемент 20 является активным, в то время как остальные горелочные элементы 20 являются пассивными, и каждый горелочный элемент 20 последовательно переключается в активное состояние, когда предшествующий активный горелочный элемент 20 возвращается в пассивное состояние.
В частности, согласно проиллюстрированному варианту осуществления, горелочный элемент 20a является активным, в то время как горелочные элементы 20b, 20c и 20d являются пассивными. Другими словами, в каждое из кольцевых сопел 24 в каждом горелочном элементе 20 поступает приблизительно равный поток второй текучей среды F2, и только в распределительное сопло 22 в активном горелочном элементе 20a поступает больший поток первой текучей среды F1, в то время как в распределительные сопла 22 других пассивных горелочных элементов 20b, 20c и 20d поступает меньший поток первой текучей среды F1. В результате этого возникает относительно длинное проникающее пламя, выходящее из активного горелочного элемента 20a, и относительно короткое (запальное) пламя, выходящее из пассивных горелочных элементов 20b, 20c и 20d. Кроме того, согласно проиллюстрированному варианту осуществления, представлено, что когда горелочный элемент 20b становится активным, горелочный элемент 20a возвращается в пассивное состояние, а горелочные элементы 20c и 20d остаются пассивными. Далее, когда горелочный элемент 20c становится активным, горелочный элемент 20b возвращается в пассивное состояние, а горелочные элементы 20c и 20a остаются пассивными. Наконец, когда горелочный элемент 20d становится активным, горелочный элемент 20d возвращается в пассивное состояние, а горелочные элементы 20a и 20b остаются пассивными.
Последовательность, которая представлена на Фиг. 3 и описана выше, представляет собой только одну из фактически неограниченного числа вариаций. Согласно одному неограничительному примеру, единовременно один горелочный элемент 20 является активным, и повторяется последовательность, такая как a-b-c-d, или a-b-d-c, или a-c-b-d, или a-c-d-b. Согласно другому неограничительному примеру, единовременно один горелочный элемент 20 является активным при случайной последовательности. Согласно следующему неограничительному примеру, единовременно один горелочный элемент 20 является активным, но периоды активного состояния каждого из них являются одинаковыми или различными.
Кроме того, согласно другим примерам, единовременно являются активными несколько горелочных элементов 20. Например, для горелки 10, имеющей три или более горелочных элементов 20, два горелочных элемента 20 могут быть активными, а остальные являются пассивными. В общем случае, для горелки 10, имеющей n горелочных элементов, любое число горелочных элементов от 1 до n-1 могут быть активными, а остальные являются пассивными.
Каждый горелочный элемент 20 можно переключать из пассивного состояния в активное на основании предварительно запрограммированной временной последовательности, согласно предварительно определенному алгоритму, согласно случайной последовательности или в зависимости от условий печи. Один или несколько датчиков 110 можно установить в печи для измерения любого параметра, который может иметь отношение к определению точек, в которых требуется увеличение или уменьшение теплоты горения. Например, датчик может представлять собой температурный датчик, таким образом, что когда температурный датчик показывает температуру ниже заданного порогового уровня, горелочный элемент 20, предназначенный для нагревания печи в области данного температурного датчика может переходить в активное состояние с увеличенной частотой или на более продолжительные периоды времени. С другой стороны, если температурный датчик определяет, что части печи или загруженного в нее материала получает недостаточное количество тепла, один или несколько горелочных элементов 20, расположенных вблизи данной части печи или наклоненных по направлению к данной части загруженного в нее материала, можно переключать в активное состояние, в то время как горелочные элементы 20 в частях печи, получающих избыточное тепло, можно переключать в пассивное состояние.
Температурные датчики могут представлять собой контактные датчики, такие как термопары или резистивные температурные датчики (RTD), расположенный в стенках печи, или бесконтактные датчики, такие как инфракрасные датчики, датчики излучения, оптические датчики, камеры, датчики цвета или другие датчики, имеющиеся в данной отрасли. Можно также использовать датчики и других типов, которые показывают уровень плавления или нагревания в печи, в том числе, но не ограничиваясь этим, датчики зазора (например, чтобы определять близость загруженного твердого материала, который подлежит плавлению) или датчики проводимости (например, чтобы определять повышенную проводимость жидкости по сравнению с плохо соединенными друг с другом кусками твердых материалов).
Горелка 10, которая описана в настоящем документе, предоставляет ряд преимуществ. Поскольку тепло можно предпочтительно направлять в определенные точки в течение более или менее продолжительных периодов времени, можно обнаруживать и устранять холодные зоны печи и в результате этого обеспечивать более равномерное нагревание и плавление. В частности, для вертикально направленного пламени (которое создают установленные на своде печи горелки, направленные вниз), как представлено на Фиг. 7, работа горелки, у которой не все горелочные элементы 20 находятся в активном состоянии, сокращает или устраняет опасность сильного пламени, и в результате этого предотвращается перегрев блока горелок и свода печи. Горение обогащенной топливом смеси, образующейся в результате использования активного горелочного элемента 20, где кислород проходит через кольцевое сопло 24 в значительно меньшей степени, чем стехиометрический кислород, требуемый для топлива, протекающего через распределительное сопло 22, создает неокислительную атмосферу вблизи ванны с расплавом, что способствует защите загруженного в печь материала от нежелательного окисления. Кроме того, активация горелочных элементов 20 в периодическом циклическом режиме можно использовать для создания вихревого режима нагревания, в котором увеличивается продолжительность пребывания в печи газообразных продуктов горения, увеличивается скорость теплопередачи и улучшается равномерность нагревания, как описывает, например, патентная заявка США № 2013/00954437. Кроме того, селективную активацию горелочных элементов 20 и изменение ступенчатого соотношения можно использовать для регулирования положения максимального теплового потока, образующегося в реакциях горения, и для регулирования покрытия пламенем в зависимости от разнообразных геометрических форм печи, условий и уровней загруженного в печь материала.
Разнообразные возможные конфигурации горелки включают конфигурации, представленные на Фиг. 5. Согласно варианту осуществления типа, представленного на Фиг. 5a, один или несколько горелочных элементов 20 могут наклоняться радиально наружу под углом α от описанной окружности, которую образуют горелочные элементы 20, или от оси, которую определяет ступенчатое сопло 30. Хотя проиллюстрированный вариант осуществления представляет, что все четыре горелочные элементы 20 наклонены радиально наружу под одинаковым углом α, следует понимать, что все горелочные элементы 20 могут наклоняться под различными углами β в зависимости от геометрии печи и требуемых эксплуатационных характеристик горелки 10. Угол α может равняться или является большим чем приблизительно 0°, и он предпочтительно равняется или меньше чем приблизительно 60°. Предпочтительнее, угол α составляет по меньшей мере приблизительно 10° и не более чем приблизительно 40°.
Согласно варианту осуществления типа, представленного на Фиг. 5b, один или несколько горелочных элементов 20 могут наклоняться тангенциально к описанной окружности под углом β, чтобы создавать завихрение. Хотя проиллюстрированный вариант осуществления представляет, что все четыре горелочных элемента 20 наклонены тангенциально под одинаковым углом β, следует понимать, что каждый горелочный элемент 20 может наклоняться под собственным углом β в зависимости от геометрии печи и требуемых эксплуатационных характеристик горелки 10. Угол β может равняется или составлять более чем приблизительно 0°, и предпочтительно он равняется или меньше чем приблизительно 60°. Предпочтительнее, угол β составляет по меньшей мере приблизительно 10° и не более чем приблизительно 40°.
Согласно варианту осуществления типа, представленного на Фиг. 5c, множество горелочных элементов 20 располагаются, в общем, коллинеарно по отношению друг к другу, определяя линию, имеющую средняя точка и концы. Хотя представлены четыре горелочных элемента 20, данный вариант осуществления является применимым к конфигурации, которую составляют по меньшей мере два горелочных элемента 20 и вплоть до такого числа горелочных элементов 20, которые могут потребоваться для конкретной печи. Ступенчатое сопло 30 располагается между каждой парой смежных горелочных элементов 20, таким образом, что горелочные элементы 20 и ступенчатые сопла 30 чередуются. Например, в конфигурации с двумя горелочными элементами 20 присутствует одно ступенчатое сопло 30, расположенное между двумя горелочными элементами 20, а в конфигурации с тремя горелочными элементами 20 присутствуют два ступенчатых сопла 30, причем каждое из них располагается между парой смежных горелочных элементов 20. Все горелочные элементы 20 могут быть ориентированы перпендикулярно к лицевой поверхности 14 горелки, или некоторые или все из горелочных элементов 20 могут наклоняться наружу под углом γ, который меньше чем или равняется приблизительно 45°, от средней точки линии к одному из концов линии. Аналогичным образом, ступенчатые сопла 30 могут быть ориентированы перпендикулярно к лицевой поверхности 14 горелки, или некоторые или все из ступенчатых сопел 30 могут наклоняться в одном или другом направлении вдоль линии. Согласно проиллюстрированному варианту осуществления, центральное ступенчатое сопло 30 ориентировано перпендикулярно к лицевой поверхности 14 горелки, и ряд, включающий три коллинеарных элемента (горелочный элемент 20, ступенчатое сопло 30 и еще один горелочный элемент 20), располагается диаметрально к одной стороне и наклоняется от центрального ступенчатого сопла 30 к соответствующим концам линии.
Согласно варианту осуществления типа, представленного на Фиг. 5d, множество горелочных элементов 20 располагаются коллинеарно по отношению друг к другу, определяя линию, имеющую среднюю точку и концы. Хотя представлены четыре горелочных элемента 20, данная конфигурация применяется к конфигурации, содержащей по меньшей мере два горелочных элемента 20 и вплоть до такого числа горелочных элементов 20, которые могут потребоваться для конкретной печи. Продолговатое или обычно прямоугольное ступенчатое сопло 30, имеющее большую ось, превышающую по длине малую ось по меньшей мере в 1,5 раза, располагается рядом и отделяется фиксированным промежутком от горелочных элементов 20, причем большая ось является по существу параллельной линии, определенной горелочными элементами 20. Все горелочные элементы 20 могут быть ориентированными перпендикулярно к лицевой поверхности 14 горелки, или некоторые или все из горелочных элементов 20 могут наклоняться наружу под углом γ, который меньше чем или равняется приблизительно 45°, от средней точки линии к одному из концов линии.
Согласно варианту осуществления типа, представленного на Фиг. 5e, каждый горелочный элемент 20 имеет конфигурацию плоского пламени, в которой распределительное сопло 22 и кольцевое сопло 24 одновременно имеют продолговатую или обычно прямоугольную конфигурацию, имеющую большую ось, превышающую по длине малую ось по меньшей мере в 1,5 раза. Этот тип горелки с плоским пламенем подробно описывает, например, патент США № 5611682. По меньшей мере два ступенчатых сопла 30 располагаются рядом и на расстоянии от горелочного элемента 20, причем они ориентированы, в общем коллинеарно, определяя линию, которая проходит по существу параллельно относительно большой оси горелочного элемента 20. В этой конфигурации используются по меньшей мере два горелочных элемента 20.
В любой из конфигураций, описанных выше и представленных на Фиг. 5, может быть осуществлена мигрирующая схема работы, аналогичная той, которая описана выше для конфигурации на Фиг. 1. В частности, в любой данный момент по меньшей мере один горелочный элемент 20 работает в активном состоянии, в которой поток текучей среды через активное распределительное сопло 22 является большим, чем средний поток текучей среды через все распределительные сопла 22, в то время как по меньшей мере одна горелка 20 работает в пассивном состоянии, в котором поток текучей среды через пассивное распределительное сопло 22 меньше, чем средний поток текучей среды через все распределительные сопла 22.
Как представлено на Фиг. 7, одну или несколько горелок 10 можно установить в свод печи 200 (вертикальная установка) или в боковую стенку печи 200 (горизонтальная установка). В вертикальной установке горелочные элементы 20 предпочтительно образуют конфигурацию, такую как на Фиг. 5a или Фиг. 5b, обеспечивая оптимальный тепловой поток в загруженный в печь материал и одновременно предотвращая перегрев блока горелок. Например, как обсуждается выше, горелочные элементы 20 могут быть ориентированы под углом радиально наружу от описанной окружности, которая окружает ступенчатое сопло 30 (Фиг. 5a). В качестве альтернативы, горелочные элементы 20 могут ориентироваться в вихревой конфигурации (наклоняться тангенциально относительно описанной окружности) (Фиг. 5b). В горизонтальной установке горелочные элементы 20 могут располагаться в любой конфигурации и, в частности, они могут располагаться, как представляет любой из Фиг. 5c-5e, в зависимости от геометрии печи.
Как представляют данные на Фиг. 8, горелка 10 производит уменьшенные выбросы NOx по сравнению с обычными кислородно-топливными горелками. Следует отметить, что масштаб на Фиг. 8 является относительным и нормированным на максимальный уровень NOx обычной кислородно-топливной горелки. Когда горелка 10 работает мигрирующим образом, как описано в настоящем документе, в светящемся режиме (т.е. используя с распределительное сопло 22 с низким коэффициентом формы), максимальные выбросы NOx составляют лишь приблизительно 40% от уровня выбросов обычной кислородно-топливной горелки. Когда горелка 10 работает мигрирующим образом, как описано в настоящем документе, в несветящемся режиме (т.е. используя с распределительное сопло 22 с высоким коэффициентом формы), максимальные выбросы NOx оказываются еще меньше, составляя лишь приблизительно 35% от уровня выбросов обычной кислородно-топливной горелки. В обоих случаях горелка 10 работала, используя топливо в качестве распределенной текучей среды и окислитель в качестве ступенчатой текучей среды. Без ограничения теорией, считается, что этот неожиданный результат получается вследствие ступенчатого характера горения, производимого горелкой 10, и при этом образуются первая обогащенная топливом зона пламени, в которой присутствует низкий уровень NOx вследствие ограниченного наличия кислорода, и вторая обедненная топливом зона пламени, в которой присутствует низкий уровень NOx вследствие низкой температуры горения.
Объем настоящего изобретения не должен ограничиваться конкретными аспектами или вариантами осуществления, которые описаны в примерах, приведенных в качестве иллюстраций некоторых аспектов настоящего изобретения, и любые варианты осуществления, которые представляют собой функциональные эквиваленты, находятся в рамках объема настоящего изобретения. Разнообразные модификации настоящего изобретения, дополняющие варианты, которые представлены и описаны в настоящем документе, являются очевидными для специалистов в данной области техники и охватываются объемом приложенной формулы изобретения.

Claims (54)

1. Горелка с мигрирующим нагревом, содержащая:
по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит:
распределительное сопло для потока топлива; и
кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока первого окислителя;
по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока второго окислителя; и
контроллер, запрограммированный:
для независимого регулирования потока топлива в каждое распределительное сопло таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным и по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, причем поток топлива в активное распределительное сопло является большим, чем средний поток топлива в распределительные сопла, а поток топлива в пассивное распределительное сопло является меньшим, чем средний поток топлива в распределительные сопла; и
для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 75%, причем ступенчатое соотношение представляет собой соотношение содержания кислорода во втором потоке окислителя и суммарного содержания кислорода в первом и втором потоках окислителя.
2. Горелка по п. 1,
в которой горелочные элементы разнесены по существу равномерно на описанной окружности; и
при этом ступенчатое сопло расположено внутри описанной окружности.
3. Горелка по п. 2, в которой по меньшей мере один из горелочных элементов наклонен радиально наружу под углом α от описанной окружности, причем угол α меньше чем или равен приблизительно 60°.
4. Горелка по п. 2, в которой по меньшей мере один из горелочных элементов наклонен тангенциально под углом β относительно описанной окружности, причем угол β меньше чем или равен приблизительно 60°.
5. Горелка по п. 1, в которой горелочные элементы и ступенчатое сопло расположены коллинеарно относительно каждого ступенчатого сопла, расположенного равноудаленно между двумя горелочными элементами.
6. Горелка по п. 1,
в которой поперечное сечение каждого из распределительных сопел и кольцевых сопел имеет малую ось и большую ось, по меньшей мере в 1,5 раза длиннее малой оси; и
при этом по меньшей мере два ступенчатых сопла расположены коллинеарно и смежно каждому горелочному элементу и по существу параллельно большим осям.
7. Горелка по п. 1,
в которой поперечное сечение ступенчатого сопла имеет малую ось и большую ось, по меньшей мере в 1,5 раза длиннее малой оси; и
при этом по меньшей мере два горелочных элемента расположены коллинеарно и смежно ступенчатому соплу и по существу параллельно большой оси.
8. Горелка по п. 1, в которой контроллер запрограммирован для регулирования потока топлива в пассивное распределительное сопло, чтобы он был больше нуля и не превышал или равнялся половине скорости потока активного распределительного сопла.
9. Горелка по п. 1, в которой контроллер запрограммирован для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 40%.
10. Горелка по п. 1,
в которой топливо, выходящее из активного распределительного сопла, имеет скорость активной струи, а окислитель, выходящий из ступенчатого сопла, имеет скорость ступенчатой струи; и
при этом контроллер запрограммирован для регулирования соотношения скорости ступенчатой струи и скорости активной струи, чтобы оно составляло по меньшей мере приблизительно 0,05 и менее чем 1.
11. Горелка по п. 1, в которой первый окислитель, протекающий через кольцевые сопла, имеет концентрацию кислорода, равную или большую чем приблизительно 70%.
12. Горелка по п. 1, в которой второй окислитель, протекающий через ступенчатое сопло, имеет концентрацию кислорода, равную или большую чем приблизительно 20,9%.
13. Горелка по п. 1,
в которой активное распределительное сопло имеет скорость потока активной струи, а пассивное распределительное сопло имеет скорость потока пассивной струи; и
при этом контроллер запрограммирован для регулирования соотношения скорости потока активной струи и скорости потока пассивной струи, чтобы оно составляло от приблизительно 5 до приблизительно 40.
14. Горелка по п. 1, в которой горелочный элемент, имеющий пассивное распределительное сопло, имеет соотношение компонентов, составляющее от приблизительно 0,2 до приблизительно 1, причем соотношение компонентов представляет собой соотношение теоретического стехиометрического потока окислителя через кольцевое сопло и фактического потока окислителя через кольцевое сопло для сжигания топлива, протекающего через распределительное сопло, а горелочный элемент, имеющий активное распределительное сопло, имеет соотношение компонентов, составляющее от приблизительно 1 до приблизительно 10, причем соотношение компонентов представляет собой соотношение теоретического стехиометрического потока окислителя через кольцевое сопло и фактического потока окислителя через кольцевое сопло для сжигания топлива, протекающего через распределительное сопло.
15. Горелка по п. 1, дополнительно содержащая датчик для выдачи сигнала в контроллер;
при этом контроллер запрограммирован для регулирования каждого распределительного сопла, чтобы оно становилось активным или пассивным в зависимости от сигнала;
причем датчик выбран из группы, состоящей из датчиков температуры, датчиков излучения, оптических датчиков, камер, датчиков цвета, датчиков проводимости, бесконтактных датчиков и их комбинаций.
16. Способ работы горелки в печи, причем горелка имеет по меньшей мере одно ступенчатое сопло и по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит распределительное сопло, окруженное кольцевым соплом, при этом способ включает:
протекание окислителя со скоростью ступенчатого потока через ступенчатое сопло;
протекание окислителя со скоростью потока первого окислителя через каждое из кольцевых сопел;
выбор по меньшей мере одного из распределительных сопел, чтобы оно было активным и по меньшей мере одного из распределительных сопел, чтобы оно было пассивным;
протекание топлива со скоростью потока активной струи через активные распределительные сопла; и
протекание топлива со скоростью потока пассивной струи через пассивные распределительные сопла;
причем скорость потока активной струи является большей, чем средняя скорость потока топлива через распределительные сопла, а скорость потока пассивной струи является меньшей, чем средняя скорость потока топлива через распределительные сопла.
17. Способ по п. 16, дополнительно включающий:
измерение параметра в печи;
повторный выбор распределительных сопел, которые являются активными, и распределительных сопел, которые являются пассивными, в зависимости от измеренного параметра; и
периодический повтор этапов измерения и повторного выбора.
18. Горелка с мигрирующим нагревом, содержащая:
по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит:
распределительное сопло для потока первой текучей среды; и
кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока второй текучей среды;
по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока третьей текучей среды; и
контроллер, запрограммированный:
для независимого регулирования потока первой текучей среды в каждое распределительное сопло таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным и по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, причем поток в активное распределительное сопло является большим, чем средний поток в распределительные сопла, а поток в пассивное распределительное сопло является меньшим, чем средний поток в распределительные сопла; и
для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 75%, при этом ступенчатое соотношение представляет собой соотношение потока третьей текучей среды и суммы потока второй текучей среды и потока третьей текучей среды;
причем первая текучая среда содержит одно из топлива и окислителя, а вторая текучая среда и третья текучая среда содержат другое из топлива и окислителя.
RU2015107003A 2014-02-28 2015-02-27 Горелка с мигрирующим нагревом и способ RU2670345C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/193,698 2014-02-28
US14/193,698 US9360257B2 (en) 2014-02-28 2014-02-28 Transient heating burner and method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015107003A RU2015107003A (ru) 2016-09-20
RU2015107003A3 RU2015107003A3 (ru) 2018-08-14
RU2670345C2 true RU2670345C2 (ru) 2018-10-22

Family

ID=52596282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015107003A RU2670345C2 (ru) 2014-02-28 2015-02-27 Горелка с мигрирующим нагревом и способ

Country Status (15)

Country Link
US (2) US9360257B2 (ru)
EP (1) EP2913586B1 (ru)
JP (1) JP6055004B2 (ru)
KR (1) KR101730700B1 (ru)
CN (2) CN104879751B (ru)
BR (1) BR102015004172B1 (ru)
CA (1) CA2883023C (ru)
CL (1) CL2015000496A1 (ru)
ES (1) ES2786190T3 (ru)
MX (1) MX2015001943A (ru)
MY (1) MY189504A (ru)
PL (1) PL2913586T3 (ru)
RU (1) RU2670345C2 (ru)
TW (1) TWI537530B (ru)
ZA (1) ZA201501291B (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9360257B2 (en) * 2014-02-28 2016-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Transient heating burner and method
CN106461213A (zh) 2014-06-23 2017-02-22 气体产品与化学公司 具有腔促动的混合的氧‑燃料喷燃器
WO2016057892A1 (en) 2014-10-10 2016-04-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated sensor system and methods for combustion processes
US9689612B2 (en) 2015-05-26 2017-06-27 Air Products And Chemicals, Inc. Selective oxy-fuel burner and method for a rotary furnace
US9657945B2 (en) 2015-05-26 2017-05-23 Air Products And Chemicals, Inc. Selective oxy-fuel boost burner system and method for a regenerative furnace
JP6362148B2 (ja) * 2016-01-05 2018-07-25 日本ファーネス株式会社 ロータリーキルン用バーナ装置及びその炉内燃焼方法
EP3638951A1 (en) 2017-06-14 2020-04-22 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Apparatus for endothermic process with improved outer burners arrangement
JP6633028B2 (ja) * 2017-07-10 2020-01-22 大陽日酸株式会社 酸素富化バーナ及び酸素富化バーナを用いた加熱方法
JP6568192B2 (ja) * 2017-12-19 2019-08-28 中外炉工業株式会社 バーナ
JP6995609B2 (ja) * 2017-12-22 2022-01-14 三菱重工マリンマシナリ株式会社 ボイラ
EP3715717B9 (fr) * 2019-03-26 2021-11-24 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de combustion et brûleur pour sa mise en oeuvre
US20240003539A1 (en) 2022-06-30 2024-01-04 Air Products And Chemicals, Inc. Burner and method for transient heating
CN116221767B (zh) * 2023-03-13 2023-11-03 华能巢湖发电有限责任公司 一种煤粉分配率确定方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554022A (en) * 1994-10-14 1996-09-10 Xothermic, Inc. Burner apparatus and method
US6074197A (en) * 1996-11-25 2000-06-13 American Air Liquide, Inc. Combustion process and apparatus therefore containing separate injection of fuel and oxidant streams
US20070037106A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Kobayashi William T Method and apparatus to promote non-stationary flame
RU2503725C2 (ru) * 2009-07-31 2014-01-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ динамического регулирования по меньшей мере одного блока, содержащего по меньшей мере одну горелку, а также устройство для выполнения способа

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU51838A1 (ru) 1966-08-29 1968-03-25
JPS5127100Y2 (ru) * 1972-09-20 1976-07-09
JPS5222133A (en) * 1975-08-12 1977-02-19 Nippon Steel Corp Nox controlend method in fuel furnace
JPS5921441B2 (ja) * 1977-05-26 1984-05-19 日本フア−ネス工業株式会社 燃焼装置
US4586893A (en) * 1981-12-08 1986-05-06 Somerville Michael J Control apparatus
JPS5921918A (ja) * 1982-07-26 1984-02-04 Kobe Steel Ltd マルチバ−ナを用いた燃焼制御機構
US4475885A (en) * 1983-07-28 1984-10-09 Bloom Engineering Company, Inc. Adjustable flame burner
US5037291A (en) * 1990-07-25 1991-08-06 Carrier Corporation Method and apparatus for optimizing fuel-to-air ratio in the combustible gas supply of a radiant burner
JPH0533043A (ja) * 1991-07-26 1993-02-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼材長手方向均一燃焼制御方法
AU3535593A (en) * 1992-03-26 1993-09-30 Boc Group, Inc., The Method for combusting a fuel-oxidant mixture
CA2181292C (en) * 1995-07-17 2008-07-15 Louis C. Philippe Combustion process and apparatus therefor containing separate injection of fuel and oxidant streams
US5611682A (en) * 1995-09-05 1997-03-18 Air Products And Chemicals, Inc. Low-NOx staged combustion device for controlled radiative heating in high temperature furnaces
CN1186927A (zh) * 1996-11-25 1998-07-08 液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司 包括分开喷射燃料和氧化剂流的燃烧方法和设备
US6398547B1 (en) * 2000-03-31 2002-06-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxy-fuel combustion firing configurations and methods
US6866503B2 (en) 2003-01-29 2005-03-15 Air Products And Chemicals, Inc. Slotted injection nozzle and low NOx burner assembly
FR2880410B1 (fr) * 2005-01-03 2007-03-16 Air Liquide Procede de combustion etagee produisant des flammes asymetriques
US20060275724A1 (en) 2005-06-02 2006-12-07 Joshi Mahendra L Dynamic burner reconfiguration and combustion system for process heaters and boilers
US7686611B2 (en) 2005-11-03 2010-03-30 Air Products And Chemicals, Inc. Flame straightening in a furnace
US20080096146A1 (en) * 2006-10-24 2008-04-24 Xianming Jimmy Li Low NOx staged fuel injection burner for creating plug flow
US20120095437A1 (en) 2008-10-17 2012-04-19 Thomas Hemmerling Automatic control system and method for the control of anesthesia
CN201327020Y (zh) 2008-12-29 2009-10-14 北京航天万源煤化工工程技术有限公司 一种组合式多喷嘴燃烧器
JP5441530B2 (ja) 2009-07-10 2014-03-12 タイムオートマシン株式会社 バーナー
JP5357108B2 (ja) * 2010-06-29 2013-12-04 大陽日酸株式会社 バーナの燃焼方法
US20120009531A1 (en) * 2010-07-12 2012-01-12 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Distributed combustion process and burner
WO2012034573A1 (de) 2010-09-16 2012-03-22 Loesche Gmbh Feststoffgefeuerter heissgaserzeuger mit erweitertem regelbereich
US8915733B2 (en) * 2010-11-11 2014-12-23 Air Products And Chemicals, Inc. Selective adjustment of heat flux for increased uniformity of heating a charge material in a tilt rotary furnace
US8915731B2 (en) * 2010-12-30 2014-12-23 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Flameless combustion burner
EP2479492A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-25 Technip France Burner, furnace
JP5485193B2 (ja) * 2011-01-26 2014-05-07 大陽日酸株式会社 バーナの燃焼方法
DE102011014996A1 (de) 2011-03-25 2012-09-27 Messer Austria Gmbh Luft-Sauerstoff-Mischbrenner im Wanneofen
US20130095437A1 (en) 2011-04-05 2013-04-18 Air Products And Chemicals, Inc. Oxy-Fuel Furnace and Method of Heating Material in an Oxy-Fuel Furnace
CA2856718C (en) * 2011-12-01 2016-06-28 Shailesh Pradeep Gangoli Rapid energy release burners and methods for using the same
JP5812844B2 (ja) * 2011-12-15 2015-11-17 三菱重工業株式会社 舶用ボイラ
CN202470068U (zh) 2012-03-12 2012-10-03 王宏坤 油气双料高低压兼容光纤监控燃烧器
US9360257B2 (en) * 2014-02-28 2016-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Transient heating burner and method
US9657945B2 (en) * 2015-05-26 2017-05-23 Air Products And Chemicals, Inc. Selective oxy-fuel boost burner system and method for a regenerative furnace
US9689612B2 (en) * 2015-05-26 2017-06-27 Air Products And Chemicals, Inc. Selective oxy-fuel burner and method for a rotary furnace

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554022A (en) * 1994-10-14 1996-09-10 Xothermic, Inc. Burner apparatus and method
US6074197A (en) * 1996-11-25 2000-06-13 American Air Liquide, Inc. Combustion process and apparatus therefore containing separate injection of fuel and oxidant streams
US20070037106A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Kobayashi William T Method and apparatus to promote non-stationary flame
RU2503725C2 (ru) * 2009-07-31 2014-01-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ динамического регулирования по меньшей мере одного блока, содержащего по меньшей мере одну горелку, а также устройство для выполнения способа

Also Published As

Publication number Publication date
KR101730700B1 (ko) 2017-04-26
EP2913586A1 (en) 2015-09-02
CN104879751B (zh) 2017-09-26
ZA201501291B (en) 2016-12-21
CA2883023A1 (en) 2015-08-28
RU2015107003A (ru) 2016-09-20
MX2015001943A (es) 2015-08-31
CN204513376U (zh) 2015-07-29
MY189504A (en) 2022-02-16
BR102015004172A2 (pt) 2017-07-18
US9976741B2 (en) 2018-05-22
KR20150102724A (ko) 2015-09-07
JP6055004B2 (ja) 2016-12-27
EP2913586B1 (en) 2020-03-18
CA2883023C (en) 2016-11-29
US20160273765A1 (en) 2016-09-22
PL2913586T3 (pl) 2020-07-27
CN104879751A (zh) 2015-09-02
TWI537530B (zh) 2016-06-11
BR102015004172B1 (pt) 2022-02-22
ES2786190T3 (es) 2020-10-09
TW201533394A (zh) 2015-09-01
CL2015000496A1 (es) 2016-01-04
US20150247673A1 (en) 2015-09-03
US9360257B2 (en) 2016-06-07
RU2015107003A3 (ru) 2018-08-14
JP2015165180A (ja) 2015-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2670345C2 (ru) Горелка с мигрирующим нагревом и способ
CA2930904C (en) Selective oxy-fuel boost burner system and method for a regenerative furnace
EP3098512B1 (en) Rotary furnace and method of operating a rotary furnace
KR850000951B1 (ko) 산소나 산소농축 공기를 사용하는 버너장치
RU2433343C2 (ru) Горелка с изменяемым направлением и/или раствором факела и способ нагревания шихты с использованием этой горелки
US5346524A (en) Oxygen/fuel firing of furnaces with massive, low velocity, turbulent flames
US20110236846A1 (en) Submerged combustion melter
US11435143B2 (en) Burner system with discrete transverse flame stabilizers
US8075303B2 (en) Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of NOx
US20200088402A1 (en) Fuel nozzle assembly for a burner including a perforated flame holder
JP2000161614A (ja) 酸素燃焼バーナと該バーナを持つ燃焼炉
KR20180133339A (ko) 노를 가열하기 위한 방법 및 디바이스
JP3741884B2 (ja) 酸素燃焼バーナと該バーナを持つ燃焼炉
EP1136776B1 (en) Device for injecting solid fuels in atomised form into a cement kiln
Cao et al. Ultra-low NO x burner assembly