SE533967C2 - Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning - Google Patents

Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning Download PDF

Info

Publication number
SE533967C2
SE533967C2 SE0950178A SE0950178A SE533967C2 SE 533967 C2 SE533967 C2 SE 533967C2 SE 0950178 A SE0950178 A SE 0950178A SE 0950178 A SE0950178 A SE 0950178A SE 533967 C2 SE533967 C2 SE 533967C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
burner
oxidant
lance
supplied
air
Prior art date
Application number
SE0950178A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0950178A1 (sv
Inventor
Tomas Ekman
Mats Gartz
Anders Lugnet
Ola Ritzen
Original Assignee
Aga Ab
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 Aga Ab filed Critical Aga Ab
Priority to SE0950178A priority Critical patent/SE533967C2/sv
Priority to PL10153441T priority patent/PL2230453T3/pl
Priority to EP10153441.0A priority patent/EP2230453B1/en
Priority to HUE10153441A priority patent/HUE039148T2/hu
Priority to ES10153441.0T priority patent/ES2684818T3/es
Priority to AU2010200558A priority patent/AU2010200558B2/en
Priority to CA2693732A priority patent/CA2693732C/en
Priority to BRPI1000848-9A priority patent/BRPI1000848B1/pt
Priority to UAA201003223A priority patent/UA102824C2/ru
Priority to CN201010138237.8A priority patent/CN101839641B/zh
Priority to KR1020100024782A priority patent/KR101640256B1/ko
Priority to RU2010110535/05A priority patent/RU2525422C2/ru
Priority to US12/728,502 priority patent/US8075303B2/en
Publication of SE0950178A1 publication Critical patent/SE0950178A1/sv
Publication of SE533967C2 publication Critical patent/SE533967C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/08Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

533 967 med andra problem, såsom brännarslitage och ökade utsläpp av kväveoxider.
Det svenska patentet med nummer 0601274-4 beskriver ett för- farande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOX i förbränningsprodukterna vid användningen av en industriugn som använder luft som oxidant i kombination med ytterligare oxidant som tillförs med hjälp av lansning.
Med uttrycket att ”lansa” ytterligare oxidant genom en ”lans” avses häri tillförseln av ytterligare oxidant till förbrän- ningsutrymmet i en industriugn genom ett tillförselrör anord- nat på avstånd från brännaren.
De restprodukter i form av NOX-föreningar som uppstår vid förbränning j. sådana industriugnar utgör dock alltjämt ett problem.
Detta är inte önskvärt eftersom: NOX-föreningar är negativt miljöpåverkande, och eftersom det ofta finns regula- toriska begränsningar av de volymer NO,-föreningar som får emitteras från olika industriella processer.
Dessutom krävs det i praktiken ofta att flera lansar per brännare installeras, för att undvika asymmetriska flamformer och därmed uppkomna temperaturgradienter i ugnsrummet. Detta är kostsamt, inte minst på grund av att regleranordningar och annan kringutrustning måste installeras.
WO 2007/126980 A2 beskriver en brännare i vilken lansar för ytterligare bränsle samt ytterligare oxidant anordnas. Denna lösning ger upphov till relativt stora mängder NOX.
Föreliggande uppfinning löser de ovan beskrivna problemen. 533 967 Således avser föreliggande uppfinning ett förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOX i förbränningsprodukterna vid användningen av en industriugn som har minst en konventionell brännare som använder luft som oxidant, varvid en lans bringas att sättas in i ugnen, en ytterligare oxidant innehållande åtminstone 50% syrgas bring- as att strömma in i ugnen genom lansen, och den sammanlagda mängden syre som tillförs, dels genom luften, dels genom den ytterligare oxidanten, bringas att tillföras i ett förutbe- stämt förhållande relativt den mängd bränsle som tillförs genom luftbrännaren, och utmärks av för det första, kombinationen av - att minst 40% av det tillförda syret bringas att tillföras genom den ytterligare oxidanten, - att lansen bringas att anordnas på ett avstånd från luft- brännaren av åtminstone 0,3 meter, och - att den ytterligare oxidanten bringas att strömma in i ugnen genom lansen med en hastighet av åtminstone ljudhas- tigheten, och, för det andra, att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras endast när luftbrännaren drivs vid eller över en viss lägsta effekt.
Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av lansningsförfarandet i enlighet med uppfinningen, och med hänvisning till de bifo- gade ritningarna, där: Figur 1 är en sidovy av en industriugn med brännare som an- vänder luft som oxidant, varvid brännare i ugnen har utrus- tats med varsin lans för ytterligare oxidant i enlighet med förfarandet enligt föreliggande uppfinning; 533 967 Figur 2 är ett diagram som visar flöden av luft, ytterligare oxidant samt bränsle för en brännare som drivs i enlighet med föreliggande uppfinning.
I figur 1 visas en industriugn l från sidan. Ugnen 1 värms upp med hjälp av en serie av fyra konventionella luftbrännare 2a, 2b, 2c, 2d. Brännarna 2a, 2b, 2c, 2d drivs med olja som bränsle. Emellertid kan bränslet vara vilket lämpligt bränsle som helst, såsom exempelvis naturgas och andra fasta, flytan- de eller gasformiga kolväten. Uppfinningen kan i själva ver- ket användas i samband med vilket industriellt bränsle som helst i fast-, flytande- eller gasform.
Ugnen l är en i sig konventionell industriugn, och kan använ- das för att värma ämnen för vidare bearbetning, för att ändra egenskaperna på ämnen, för att smälta metallmaterial, för att smälta glas eller för andra ändamål. Föreliggande uppfinning finner speciellt fördelaktig tillämpning i ugnar för kontinu- erlig och zonvis värmning av metallmaterial. I detta fall kan fördelaktligen en, flera eller samtliga zoner drivas med hjälp av ett förfarande enligt föreliggande uppfinning.
Vid användning av ugnen 1 med konventionella luftbrännare 2a, 2b, 2c, 2d, utan lansningsförfarandet enligt föreliggande uppfinning, kommer stora mängder NOK-föreningar att bildas sonx en restprodukt vid förbränningen. avf bränslet. Dessutom kommer svårligen en tillräckligt homogen temperatur kunna upprätthållas i ugnen l för alla önskade tillämpningar.
I enlighet med föreliggande uppfinning monteras för varje brännare 2a, 2b, 2c, 2d, bredvid brännaren ifråga, en respek- tive lans 3a, 3b, 3c, 3d, genom ugnsväggen och in i ugnsrum- met. 533 967 Det är endast nödvändigt att förse en enda luftbrännare med en lans för att uppnå föreliggande uppfinnings fördelar, även om det är föredraget att förse fler luftbrännare med varsin respektive lans. Det är även möjligt att till exempel förse endast vissa av brännarna i en viss zon med respektive lan- Sår.
Varje respektive lans 3a, 3b, 3c, 3d sticks in genom ett respektive hål (inte visat), som löper genom ugnsväggen, och dess in i ugnen 1 vettande ändes yta bringas att vara väsent- ligen i liv med ugnsväggens invändiga väggyta. Genom lansen 3a, 3b, 3c, 3d, och in i ugnen 1, bringas en ytterligare oxidant, förutom den luft som tillförs genom brännaren 2a, 2b, 2c, 2d, att tillföras. Den ytterligare oxidanten innehål- ler åtminstone 50 viktprocent syrgas, företrädesvis åtminsto- ne 60 viktprocent syrgas, ännu hellre åtminstone 85 viktpro- cent syrgas. Oxidanten bringas att tillföras lansen 3a, 3b, 3c, 3d under övertryck, vilket får till följd att den bringas att strömma ut ur lansen med en hastighet av åtminstone unge- fär ljudhastigheten.
Enligt uppfinningen tillförs således den ytterligare oxidan- ten vid hög hastighet. Därför är det föredraget att laval- munstycken används i lansarna 3a, 3b, 3c, 3d, så att den ytterligare oxidanten tillförs genom åtminstone ett sådant lavalmunstycke.
Enligt en mycket föredragen utföringsform bringas den ytter- ligare oxidanten tillföras under åtminstone cirka 6 bars övertryck, ännu hellre åtminstone cirka 9 bars övertryck, och vid en hastighet av' mellan mach 1,5 och mach, 1,8, hellre mellan mach 1,6 och mach 1,8, l,8. helst mellan mach 1,7 och mach 533 967 Eftersom ytterligare oxidant bringas att strömma in i ugnen 1 genom lansarna 3a, 3b, 3c, 3d, utöver den oxidant som redan strömmar in i ugnen 1 via brännarna 2a, 2b, 2c, 2d, krävs det att brännarens 2a, 2b, 2c, 2d tillförsel av luft justeras ned för att upprätthålla ett visst önskat massförhållande mellan det tillförda bränslet och den sammantaget tillförda oxidan- ten. Således bringas brännarens 2a, 2b, 2c, 2d tillförsel av oxidant att justeras ned så att det önskade massförhàllandet upprätthålls, beroende på mängden tillförd oxidant genom lansarna 3a, 3b, 3c, 3d. För att uppnå föreliggande uppfin- nings fördelar krävs, såvitt beträffar de brännare 2a, 2b, 2c, 2d som har en respektive lans 3a, 3b, 3c, 3d, att minst 40% av det sammantaget tillförda syret bringas att tillföras genom lansarna 3a, 3b, 3c, 3d. Företrädesvis bringas åtmin- stone ungefär 50%, helst mellan 50% och 80%, av syret tillfö- ras till ugnen 1 genom lansarna 3a, 3b, 3c, 3d och resterande syre genom luftbrännarna 2a, 2b, 2c, 2d. Dessa proportioner gäller vid drift vid full eller nära full effekt. Se diskus- sionen i samband med figur 2 nedan för en mer detaljerad beskrivning av detta.
När ytterligare oxidant på detta sätt bringas att tillföras förbränningsutrymmet vid mycket höga hastigheter uppnås en kraftig recirkulation av förbränningsprodukterna i ugnen 1. I själva verket har föreliggande uppfinnare upptäckt att det är möjligt att få flammorna att bli så omfångsrika att de fyller ut väsentligen hela det av brännarna 2a, 2b, 2c, 2d uppvärmda ugnsrummet i en industriugn. Detta sker utan att flammor lämnar ugnen i. avgassystemet. Avgasernas temperatur sjunker istället och ökar således verkningsgraden i ugnen.
Detta medför i sin tur vissa fördelar. För det första faller, på grund av utspädningseffekter, förbränningstemperaturen 533 967 till sådana nivåer att uppkomsten av NOK-föreningar drastiskt minskar vid förbränningen, vilket är önskvärt.
För det andra har uppfinnarna kunnat konstatera att lansning- en av oxidant vid de ovan angivna höga hastigheterna skapar en sådan turbulens, och därmed konvektion, inne i ugnsvoly- men, att temperaturjämnheten ökar mycket kraftigt i förhål- Detta medför i sin tur att driften blir jämn, även vid användning i lande till när lansningen sker vid lägre hastigheter. mycket stora industriugnar.
Vidare har föreliggande uppfinnare överraskande upptäckt att dessa fördelar ökar i det fall de ovan beskrivna höga lans- ningshastigheterna kombineras med en placering av varje lans 3a, 3b, 3c, 3d på visst avstånd från den respektive brännaren 2a, 2b, 2c, 2d.
Enligt uppfinningen bringas således varje respektive lans 3a, 3b, 3c, 3d att anordnas på ett avstånd från den respektive brännaren 2a, 2b, 2c, 2d som är tillräckligt för att mängden bildad NOX i förbränningsgaserna från brännaren 2a, 2b, 2c, 2d skall minska med minst 30% i förhållande till den mängd bildad NOX som vid samma lansningshastighet skulle ha bildats i det fall lansen vore anordnad inne i själva brännaren 2a, 2b, 2c, 2d, med andra ord om lansen 3a, 3b, 3c, 3d hade myn- nat inom den i förhållande till ugnsväggens insida parallella yta som upptas av brännaren 2a, 2b, 2c, 2d.
Beroende på den aktuella tillämpningen har ett typiskt lämp- ligt avstånd 4 mellan luftbrännare 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c, 2d och lans 3d befunnits vara åtminstone 0,3 meter, företrä- desvis mellan 0,5 meter och 1,2 meter, företrädesvis mellan 0,7 meter och 0,9 meter. Avståndet kan i andra tillämpningar 533 967 vara mellan 1,5 och 4 karakteristiska diametrar, ännu hellre mellan 2,5 cxfli 4 karakteristiska diametrar, dock åtminstone 0,3 meter. Den karakteristiska diametern är diametern på den cirkel som omfattar alla tillförselhål för den primära oxi- danten. Vanligtvis tillförs den primära oxidanten genom ett hål, genom en ringspalt eller genom flera hål anordnade längs med en eller flera cirklar, dvs. hålens centrum ligger längs med en eller flera, koncentriskt anordnade cirklar.
Ett lämpligt C/c avstånd 5 mellan två bredvid varandra anord- nade brännare, dvs. avståndet mellan två bredvid varandra anordnade brännares respektive centrumpunkt i det ovan angiv- na med ugnsväggen parallella planet, har befunnits vara åt- minstone cirka 2 karaktäristiska diametrar eller minst 2 meter.
Förutom den fördelen att mängden bildat NOK minskas drastiskt uppkommer vid de ovan beskrivna höga lansningshastigheterna även den fördelen att det inte krävs flera lansar per bränna- re 2a, 2b, 2c, 2d för att uppnå tillräckliga flamsymmetrier.
Anledningen till detta är den kraftiga turbulens som uppkom- mer vid drift enligt föreliggande uppfinning.
Det är föredraget att varje respektive lans 3a, 3b, 3c, 3d anordnas med en sådan vinkel i förhållande till den respekti- ve brännaren 2a, 2b, 2c, 2d att strömmen av den ytterligare oxidanten inte korsar flamman från den respektive brännaren 2a, 2b, 2c, 2d. Enligt en utföringsform riktas den lansade strömmen av ytterligare oxidant i en riktning som är paral- lell med flamman. Enligt en annan utföringsform riktas den ytterligare oxidanten i en riktning något bort från flamman.
Detta medför att en jämnare inblandning av ugnsgaser uppnås 533 967 innan den ytterligare oxidanten reagerar med bränslet, vilket ytterligare ökar temperaturhomogeniteten i ugnsrummet.
I figur l visas även översiktligt en regleranordning 6, för att reglera tillförseln av bränsle, och luft, via en bränsleledning 8, via en luftledning 9, till en luftbrännare 2d.
Dessutom reglerar regleranordningen 6, via en ledning 7 för ytterligare oxidant 7, tillförseln till en med brännaren 2d associerad lans 3d av sådan ytterligare oxidant. Således är regleranordningen 6 anordnad att reglera tillförseln av både bränsle, luft och ytterligare oxidant för brännaren 2d. En- ligt en föredragen utföringsform, finns en separat verkande regleranordning anordnad för att reglera driften av varje med en lans försedd brännare 2a, 2b, 2c, 2d, så att driften av varje sådan brännare 2a, 2b, 2c, ellt. 2d kan regleras individu- Dock visas i figur 1 av tydlighetsskäl endast en enda sådan regleranordning 6. Det inses att de individuella re- gleranordningarna även kan vara anordnade i form av en enda eller ett mindre antal regleranordningar som på i sig konven- tionellt sätt reglerar de olika brännarna och deras respekti- ve tillhörande lansar på ett individuellt sätt.
Vid tillämpning av föreliggande uppfinning i ugnen l bringas enligt en föredragen utföringsform den ytterligare oxidanten tillföras endast när brännaren 2a, 2b, 2c, 2d drivs med åt- minstone en viss lägsta effekt, dvs. vid en effekt som är mellan den vissa lägsta effekten och full effekt hos bränna- ren 2a, 2b, 20, 2d.
Detta framgår av figur 2, vilken som funktion av tiden visar driften av en oljedriven luftbrännare som drivs med ett för- farande med ytterligare lansad oxidant enligt föreliggande uppfinning under själva tillslaget för brännaren ifråga. I 533 967 diagrammet visas således luft flödet av olja (heldragen linje, l/h, högra Y-axeln), (streckad linje, Nma/h, vänstra Y- axeln) Nm3/h, och ytterligare tillförd oxidant (punktstreckad linje, vänstra Y-axeln) för brännaren som en funktion av förfluten tid från driftsstart(X-axeln). Vid uppreglering av effekten hos brännaren från ett stand-byläge erhålls funktio- ner för flöden av olja, luft och ytterligare oxidant som liknar de som visas i figur 2.
Vid låga effekter ökar oljeflödet i brännaren kontinuerligt effekt ökar. brännaren enbart med luft som oxidant. allteftersonl brännarens Till en början drivs När brännarens effekt ökar över en viss punkt, vid vilken brännarens tomgångsluft inte längre räcker för att försörja brännaren (i figur 2 inträffar detta cirka 10:14:45), börjar luftflödet att öka markant. För att därefter ytterligare öka brännarens effekt börjar ytterligare oxidant att tillföras (cirka 10:16:45), via den på avstånd ifrån brännaren anordnade lansen. Tillför- seln av ytterligare oxidant påbörjas, såsom nämnts ovan, när brännaren drivs vid en viss lägsta effekt.
Enligt en föredragen utföringsform är denna lägsta effekt 20% eller högre av luftbrännarens effekt. ytterligare föredragen utföringsfonn är den lägsta effekten maximala Enligt en % eller högre av brännarens maximala effekt.
Flödet av den ytterligare tillförda oxidanten ökar därefter, beroende på det ökande flödet av bränsle, upp till den önska- de driftseffekten. Flödet av luft, däremot, regleras åter tillbaka till tomgångsflödet. Under hela detta förfarande regleras förhållandet mellan å ena sidan den sammanlagda mängden syrgas i luften och i den tillförda ytterligare oxi- danten och å andra sidan mängden bränsle till ett förutbe- 533 967 ll stämt värde. Detta förutbestämda värde kan vara en konstant eller en funktion av andelen ytterligare oxidant i relation till mängden luft.
Enligt en föredragen utföringsform är det förhållandet mellan det tillförda bränslet och den sammanta- stökiometriska get tillförda oxidanten sådant att en nära stökiometrisk blandning uppnås. Uttrycket ”nära stökiometrisk blandning” syftar på värden för Lambda mellan cirka 0,95 och 1,2. Det är föredraget att denna nära stökiometriska blandning uppnås antingen för en enskild brännare, för en viss förbränningszon eller för ugnen som helhet.
Enligt en annan föredragen utföringsfornl används ett högre förhållande (företrädesvis Lambda cirka 1,15) vid användning av enbart luft, dvs. vid lägre förbränningseffekter, och ett lägre förhållande (företrädesvis Lambda cirka 1,05) vid an- vändning av hög andel ytterligare oxidant, dvs. vid högre förbrännningseffekter. I allmänhet är det föredraget att överskottet av total oxidant i förhållande till bränslet regleras så att Lambda är lägre då andelen ytterligare till- förd oxidant är högre.
Såsom uttrycket ”Lambda” används häri innebär exempelvis Lambda = 1,15 ett överskott av syrgas på 15% av den stökio- metriskt erforderliga syrgasmängden för att fullständigt oxidera bränslet.
När oxidanten tillförs i sådana proportioner uppnås en ytter- ligare höjning av processens effektivitet genom att den på detta sätt tillförda oxidanten förbättrar förbränningen i den värmda ugnen, samt bidrar till att ytterligare sänka utsläp- pen av NOK då mängden kväve som tillförs förbränningen i W ß 533 957 12 förbränningsluften minskar. Det genom denna reglerprincip ytterligare minskade luftbehovet gör det dessutom möjligt att uppnå ytterligare förbättrad värmeåtervinning i det fall förbränningsluften förvärms, vilket är föredraget.
Således kommer förhållandet beträffande tillfört syre mellan brännarens lufttillförsel och den lansade oxidanten att vari- era kraftigt mellan olika driftseffekter för brännaren. Spe- ciellt kommer allt tillfört syre att ha sitt ursprung i brän- lufttillflöde vid effekter under effekten, ÛÖIGDS den vissa lägsta och åtminstone 40% av det tillförda syret från den ytterligare oxidanten vid drift vid full eller nära full effekt.
Ett förfarande som på detta sätt utnyttjar en variabel mängd lansad ytterligare oxidant enligt det ovan sagda, möjliggör således, förutom de ovan beskrivna fördelarna, även att en befintlig luftbrännare kan drivas på ett effektivt sätt över ett mycket brett effektintervall om en lans enligt förelig- gande uppfinning installeras i anslutning till brännaren.
Enligt en föredragen aspekt av föreliggande uppfinning monte- ras vid nyinstallation en eller flera luftbrännare i kombina- tion med en eller flera sàdana lansar som beskrivits ovan.
Härvidlag monteras enligt denna aspekt luftbrännare med en- dast så mycket kapacitet att den motsvarar drygt den normala tomgångsförbrukningen av luft enligt vad som beskrivits ovan.
Resterande oxidant tillförs sedan genom sådan lansning av ytterligare oxidant som beskrivits ovan. Detta medför en stor besparing beträffande utrustning för fläktning, förvärmning, styrning och injektion av luften. 533 967 13 Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångà uppfinning- ens tanke. Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av de beskrivna utföringsformerna, utan snarare vara möjlig att variera inom omfattningen för de bifogade kraven.
Exempelvis behöver det ovan beskrivna förhållandet mellan totalt tillförd oxidant och bränsle inte gälla för alla indi- viduellt anordnade par av lans för ytterligare oxidant och luftbrännare. Istället kan förhållandet uppnås genom att den totala tillförseln av luft och ytterligare lansad oxidant hos en grupp av en eller flera lansar i kombination med en eller flera luftbrännare balanseras mot den i gruppen totalt till- förda mängden bränsle.

Claims (17)

10 15 20 25 30 533 967 14 P A T E N T K R. A. V
1. l. Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOX i förbränningsprodukterna vid användningen av en industriugn (1) (2a, 2b, 2c, 2d) som har minst en konventionell brännare som använder luft som oxidant, (3a, 3b, 3c, 3d) varvid en (l), en ytterligare oxidant innehållande åtminstone 50% syrgas bring- (3a, 3b, 3c, 3d), och den sammanlagda mängden syre som tillförs, luften, dels lans bringas att sättas in i ugnen as att strömma in i ugnen (1) genom lansen dels genom genom den ytterligare oxidanten, bringas att tillföras i ett förutbestämt förhållande relativt den mängd (2a, 2b, 2c, för det första, bränsle som tillförs genom luftbrännaren 2d), k ä n n e t e c k n a t kombinationen a v , av - att minst 40% av det tillförda syret bringas att tillföras genom den ytterligare oxidanten, (3a, 3b, 3c, 3d) avstånd från luftbrännaren - att lansen bringas att anordnas på ett (2a, 2b, 2c, 2d) av åtminstone 0,3 meter, och - att den ytterligare oxidanten bringas att strömma in i (3a, 3b, 3c, 3d) av åtminstone ljudhastigheten, ugnen (l) genom lansen med en hastighet och, för det andra, att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras endast när luftbrännaren (2a, 2b, 2c, 2d) drivs vid eller över en viss lägsta effekt.
2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att det förutbestämda förhållandet mellan sammanlagt tillförd oxidant och tillfört bränsle bringas att vara sådant att ett stökiometriskt överskott av oxidant föreligger vid förbrän- ningen, och av att överskottet av oxidant i förhållande till 10 15 20 25 30 533 967 15 bränsle regleras så att Lambda är lägre då andelen ytterliga- re tillförd oxidant är högre.
3. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att endast en lans (3a, 3b, 3c, 3d) an- vänds för varje brännare (2a, 2b, 2c, 2d) i industriugnen (1).
4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att avståndet (4) mellarn brännaren (2a, 2b, 2c, 2d) och lansen (3a, 3b, 3c, 3d) bringas att vara mellan 0,5 meter och 1,2 meter.
5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att avståndet (4) mellan brännaren (2a, 2b, 2c, 2d) och lan- sen (3a, 3b, 3c, 3d) 0,9 meter. bringas att vara mellan 0,7 meter och
6. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k - n a t a v att avståndet (4) mellan brännaren (3a, 3b, 3c, 3d) (2a, 2b, 2c, 2d) och lansen bringas att vara mellan 1,5 och 4 gånger diametern hos en cirkel som omfattar alla till- förselhål för luft, dock minst 0,3 m.
7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t (2a, 2b, 2c, 2d) 3d) bringas att vara mellan 2,5 och 4 gånger a v att avståndet (4) (3a, 3b, 3c, mellan brännaren och lan- sen diametern hos en cirkel som omfattar alla tillförselhål för luft.
8. Förfarande enligt något av föregående krav, (3a, 3b, 3c, 3d) en sådan riktning att k ä n n e - t e c k n a t a v att lansen bringas att anordnas i strömmen av ytterligare oxidant inte korsar brännarens (2a, 2b, 2c, 2d) flamma. 10 15 20 25 30 533 967 16
9. Förfarande enligt något. av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att minst 50% av det tillförda syret bringas att tillföras genom den ytterligare oxidanten.
10. l0. Förfarande enligt krav 9, k ä n n a t e c k n a t a v att mellan 50% och 80% av det tillförda syret bringas att tillföras genom den ytterligare oxidanten.
11. ll. Förfarande enligt något. av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att den oxidant som bringas att tillföras genom lansning är en oxidant med åtminstone 85 viktprocent syre.
12. Förfarande enligt något av' föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras genom ett lavalmunstycke i lansen (3a, 3b, 3c, 3d).
13. Förfarande enligt något av' föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras vid en hastighet av åtminstone 1,5 gånger ljudhas- tigheten.
14. Förfarande enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t a v att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras vid en hastighet av mellan 1,5 gånger ljudhastigheten och 1,8 gånger ljudhastigheten.
15. Förfarande enligt något. av föregående krav, k ä n n e - (2a, 2b, 2c, 2d) (3a, 3b, 3c, 3d), mellan två bredvid varandra anordnade brän- t e c k n a t a v att flera brännare bring- as att anordnas med varsin lans och av att c/c avståndet (5) nare, det vill säga avståndet mellan två sådana brännares 10 15 533 957 17 respektive centrumpunkt i ett plan som är parallellt med ugnsväggen, bringas att vara åtminstone cirka 2 meter.
16. Förfarande enligt något av föregående krav, k äxxn e - (2a, 2b, 2c, 2d) (3a, 3b, 3c, 3d), mellan två bredvid varandra anordnade brän- t e c k n a t a v att flera brännare bring- as att anordnas med varsin lans och av att c/c avståndet (5) nare, det vill säga avståndet mellan två sådana brännares respektive centrumpunkt i ett plan som är parallellt med ugnsväggen, bringas att vara åtminstone 2 gånger diametern hos en cirkel som omfattar alla tillförselhål för luft.
17. Förfarande enligt något av' föregående krav, k ä n n e - det vill säga den lägsta effekt för luftbrännaren (2a, 2b, 2c, 2d) t e c k n a t a v att den vissa lägsta effekten, vid eller över vilken den ytterligare oxidanten bringas att till- föras, är 20% eller högre av full effekt.
SE0950178A 2009-03-20 2009-03-20 Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning SE533967C2 (sv)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950178A SE533967C2 (sv) 2009-03-20 2009-03-20 Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning
PL10153441T PL2230453T3 (pl) 2009-03-20 2010-02-12 Sposób homogenizacji rozkładu ciepła oraz zmniejszania ilości NOx
EP10153441.0A EP2230453B1 (en) 2009-03-20 2010-02-12 Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of NOx
HUE10153441A HUE039148T2 (hu) 2009-03-20 2010-02-12 Eljárás hõeloszlás homogenizálására, valamint a NOx mennyiségének csökkentésére
ES10153441.0T ES2684818T3 (es) 2009-03-20 2010-02-12 Método para homogeneizar la distribución de calor así como para disminuir la cantidad de NOx
AU2010200558A AU2010200558B2 (en) 2009-03-20 2010-02-15 Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of NOx
CA2693732A CA2693732C (en) 2009-03-20 2010-02-19 Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of nox
BRPI1000848-9A BRPI1000848B1 (pt) 2009-03-20 2010-03-12 Método para homogeneizar a distribuição de calor
UAA201003223A UA102824C2 (ru) 2009-03-20 2010-03-19 СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛА, А ТАКЖЕ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА NOx
CN201010138237.8A CN101839641B (zh) 2009-03-20 2010-03-19 使热分布均匀和减少NOx的量的方法
KR1020100024782A KR101640256B1 (ko) 2009-03-20 2010-03-19 열 분포를 균질화시키고 NOx의 양을 감소시키는 방법
RU2010110535/05A RU2525422C2 (ru) 2009-03-20 2010-03-19 Способ гомогенизации распределения тепла, а также снижения количества оксидов азота (nox)
US12/728,502 US8075303B2 (en) 2009-03-20 2010-03-22 Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of NOx

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950178A SE533967C2 (sv) 2009-03-20 2009-03-20 Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0950178A1 SE0950178A1 (sv) 2010-09-21
SE533967C2 true SE533967C2 (sv) 2011-03-15

Family

ID=42272046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0950178A SE533967C2 (sv) 2009-03-20 2009-03-20 Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8075303B2 (sv)
EP (1) EP2230453B1 (sv)
KR (1) KR101640256B1 (sv)
CN (1) CN101839641B (sv)
AU (1) AU2010200558B2 (sv)
BR (1) BRPI1000848B1 (sv)
CA (1) CA2693732C (sv)
ES (1) ES2684818T3 (sv)
HU (1) HUE039148T2 (sv)
PL (1) PL2230453T3 (sv)
RU (1) RU2525422C2 (sv)
SE (1) SE533967C2 (sv)
UA (1) UA102824C2 (sv)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130180289A1 (en) * 2011-04-07 2013-07-18 Rainer Mieth Method and device for melting meltable stock
US9909755B2 (en) * 2013-03-15 2018-03-06 Fives North American Combustion, Inc. Low NOx combustion method and apparatus
EP2891859A1 (en) * 2013-12-12 2015-07-08 Linde Aktiengesellschaft Method for heating a metal material in an industrial furnace
EP3412999B1 (en) * 2017-06-06 2019-11-20 Linde Aktiengesellschaft Method and device for heating a furnace
IT202000013285A1 (it) * 2020-06-04 2021-12-04 Danieli Off Mecc Procedimento e apparato per il riscaldo di prodotti siderurgici

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4541796A (en) * 1980-04-10 1985-09-17 Union Carbide Corporation Oxygen aspirator burner for firing a furnace
US4964568A (en) * 1989-01-17 1990-10-23 The Perkin-Elmer Corporation Shrouded thermal spray gun and method
US5242296A (en) * 1992-12-08 1993-09-07 Praxair Technology, Inc. Hybrid oxidant combustion method
US5601425A (en) * 1994-06-13 1997-02-11 Praxair Technology, Inc. Staged combustion for reducing nitrogen oxides
FR2782780B1 (fr) * 1998-09-02 2000-10-06 Air Liquide Procede de combustion pour bruler un combustible
US6422041B1 (en) * 1999-08-16 2002-07-23 The Boc Group, Inc. Method of boosting a glass melting furnace using a roof mounted oxygen-fuel burner
US6705117B2 (en) * 1999-08-16 2004-03-16 The Boc Group, Inc. Method of heating a glass melting furnace using a roof mounted, staged combustion oxygen-fuel burner
US6659762B2 (en) * 2001-09-17 2003-12-09 L'air Liquide - Societe Anonyme A' Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxygen-fuel burner with adjustable flame characteristics
JP2007239082A (ja) * 2006-03-13 2007-09-20 Jfe Steel Kk 溶融金属の酸化精錬方法及び精錬用上吹きランス
US20070231761A1 (en) 2006-04-03 2007-10-04 Lee Rosen Integration of oxy-fuel and air-fuel combustion
SE531957C2 (sv) * 2006-06-09 2009-09-15 Aga Ab Förfarande för lansning av syrgas vid en industriugn med konventionell brännare

Also Published As

Publication number Publication date
HUE039148T2 (hu) 2018-12-28
UA102824C2 (ru) 2013-08-27
EP2230453B1 (en) 2018-05-30
PL2230453T3 (pl) 2018-12-31
CN101839641B (zh) 2014-04-16
RU2010110535A (ru) 2011-09-27
KR101640256B1 (ko) 2016-07-15
US8075303B2 (en) 2011-12-13
EP2230453A3 (en) 2015-03-04
BRPI1000848B1 (pt) 2022-01-25
ES2684818T3 (es) 2018-10-04
CA2693732C (en) 2017-05-30
US20100239989A1 (en) 2010-09-23
EP2230453A2 (en) 2010-09-22
RU2525422C2 (ru) 2014-08-10
AU2010200558B2 (en) 2013-10-03
SE0950178A1 (sv) 2010-09-21
CN101839641A (zh) 2010-09-22
BRPI1000848A2 (pt) 2011-03-22
CA2693732A1 (en) 2010-09-20
KR20100105504A (ko) 2010-09-29
AU2010200558A1 (en) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200085707A (ko) 이중-단계화된 산소-연료 버너
CA2123590C (en) Oxygen/fuel firing of furnaces with massive, low velocity, turbulent flames
US7549858B2 (en) Combustion with variable oxidant low NOx burner
BRPI0701280B1 (pt) dispositivo queimador e método de combustão
CN101415993A (zh) 氧化燃料和空气燃料燃烧的整合
SE531957C2 (sv) Förfarande för lansning av syrgas vid en industriugn med konventionell brännare
NO155116B (no) Fremgangsmaate og anordning for ovnsfyring.
SE533967C2 (sv) Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning
TW201533394A (zh) 暫態加熱燃燒器及方法
US20120216730A1 (en) Method of Combusting Particulate Solid Fuel with a Burner
WO2018160869A1 (en) Fuel nozzle with augmented fuel/air mixing
CN101603682A (zh) 燃烧嘴的燃烧方法和高速喷流型扩散燃烧式燃烧嘴
FI87246B (fi) Foerfarande och anordning foer inmatning av foerbraenningsluft i en eldstad.
SE532339C2 (sv) Förfarande och anordning vid brännare
US20200088402A1 (en) Fuel nozzle assembly for a burner including a perforated flame holder
JP2008523346A (ja) 酸化剤の循環的な供給を伴う燃焼方法
BR112016002457B1 (pt) Conjunto queimador e método para combustão de combustível gasoso ou líquido para aquecer um forno industrial
KR20090111775A (ko) 고상 연료 연소 방법 및 고상 연료 연소용 장치
CN205560733U (zh) 一种低NOx非对称式燃烧器
US20140162204A1 (en) Oxy-fuel boosting of zero port area in glass melter using a reversing system
CN108700287B (zh) 用于喷射微粒状固体燃料和氧化剂的方法及其喷射器
Stephens et al. Forehearth Heating
CN105698171B (zh) 一种低NOx非对称式燃烧器
JP2016161216A (ja) 加熱炉