SK6232003A3 - Coherent jet system with single ring flame envelope - Google Patents

Coherent jet system with single ring flame envelope Download PDF

Info

Publication number
SK6232003A3
SK6232003A3 SK623-2003A SK6232003A SK6232003A3 SK 6232003 A3 SK6232003 A3 SK 6232003A3 SK 6232003 A SK6232003 A SK 6232003A SK 6232003 A3 SK6232003 A3 SK 6232003A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
lance
coherent
rim
gas stream
nozzle
Prior art date
Application number
SK623-2003A
Other languages
English (en)
Inventor
William John Mahoney
Original Assignee
Praxair Technology Inc
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 Praxair Technology Inc filed Critical Praxair Technology Inc
Publication of SK6232003A3 publication Critical patent/SK6232003A3/sk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • C21C5/5217Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4606Lances or injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Description

SYSTÉM KOHERENTNÉHO PRÚDU S JEDINÝM VENCOM NA VYTVÁRANIE HORIACEHO OCHRANNÉHO OBALU
Oblasť techniky
Všeobecne sa predkladaný vynález týka technológie koherentného prúdu.
Doterajší stav techniky
V súčasnosti predstavuje v oblasti dúchania plynov významný pokrok objav a vyvinutie technológie koherentného prúdu, ktoré sú podrobne opísané napríklad v patentových dokumentoch US 5 814 125, pôvodca Anderson a koľ, aUS 6171 544, pôvodca Anderson a kol. Pri praktickej realizácii tejto technológie sa jeden alebo viac prúdov plynu, vypudzovaných vysokou rýchlosťou z jednej alebo viacerých dýz prívodnej rúrky udržiava koherentná v rozsahu relatívne veľkej dĺžky prostredníctvom použitia plameňom horiaceho ochranného obalu vytváraného okolo a pozdĺž prúdu (prúdov) plynu vysokej rýchlosti. Horiaci ochranný obal sa vytvára spaľovaním paliva a okysličovadla, ktoré sú jednotlivo vypudzované z prívodnej rúrky, konkrétne z dvoch vencov, vnútorného venca a vonkajšieho venca, prívodných kanálov, a obklopuje prúd/prúdy plynu vystupujúce vysokou rýchlosťou z dýzy (dýz). Typicky je palivo pre vytváranie plameňom horiaceho ochranného obalu vypudzované z vnútorného venca prívodných kanálov, zatiaľ čo okysličovadlo pre tento horiaci ochranný obal je vypudzované z vonkajšieho venca prívodných kanálov. Na vonkajšom obvode prívodnej rúrky je upravený predlžovací nadstavec, ktorý zaisťuje vytvorenie chránenej recirkulačnej zóny, do ktorej sú z dýzy (dýz) a prívodných kanálov zavádzané prúd (prúdy) plynu vysokej rýchlosti a tekutiny
32129/T na vytváranie horiaceho ochranného obalu. Táto predlžovacím nadstavcom chránená recirkulačné zóna, umožňuje určité vírivé cirkulovanie vypudzovaných tekutín, ktoré zaisťuje zlepšené vznietenie a spaľovanie uvedených tekutín a zvýšenú stabilitu horiaceho ochranného obalu, a v dôsledku toho zdokonalenie koherencie a tým aj zväčšenie dĺžky prúdu (prúdov) plynu vysokej rýchlosti. Koherentný prúd/prúdy je možné použiť na privádzanie plynu do kvapalnej látky, napríklad roztaveného kovu, z relatívne veľkej vzdialenosti vzhľadom k povrchu uvedenej kvapalnej látky. Jedno veľmi významné uplatnenie tejto technológie koherentného prúdu predstavuje privádzanie kyslíka do procesu výroby ocele napríklad v elektrických oblúkových peciach alebo zásaditých kyslíkových konventoroch.
Recirkulačný predlžovací nadstavec, i keď predstavuje zdokonalenie dosiaľ známych systémov koherentného prúdu, vnáša do systému určité problémy ohľadne konštrukčného rozpracovania prívodnej rúrky a prevádzkovej životnosti tejto prívodnej rúrky, spôsobenej nutnosťou zabezpečiť chladenie jej špičky vodou. Tieto problémy sú obzvlášť znepokojivé v prípade, keď sa systém koherentného prúdu použije vo veľmi silne nepriaznivom prostredí, napríklad takom, ktoré sa vyskytuje v zásaditom kyslíkovom konvertore.
Cieľom predloženého vynálezu je preto poskytnúť systém, ktorý je schopný zabezpečiť vytváranie účinných koherentných prúdov plynu bez nutnosti použitia predlžovacieho nástavca prívodnej rúrky alebo ďalších prostriedkov na vytváranie recirkulačnej zóny pre cirkulovanie plynov vypudzovaných z prívodnej rúrky.
32129/T
Podstata vynálezu
Vyššie uvedené a ďalšie ciele, ktoré sa osobám oboznámeným so stavom techniky stanú zrejmými po zoznámení sa s nasledujúcim opisom, sú dosiahnuté prostredníctvom predloženého vynálezu, ktorého jedným aspektom je:
Spôsob vytvárania aspoň jedného koherentného prúdu plynu, zahrňujúci:
(A) vypudzovanie aspoň jedného prúdu plynu s aspoň jednej dýzy usporiadanej v prívodnej rúrke vykazujúcej čelo, pričom čelo prívodnej rúrky je zabezpečené vencom prívodných kanálov obklopujúcich uvedenú aspoň jednu dýzu, (B) vypudzovanie paliva z prvej sady prívodných kanálov venca a vypudzovanie okysličovadla z druhej sady prívodných kanálov venca, a (C) spaľovanie paliva a okysličovadla vypudzovaných z prvej a z druhej sady prívodných kanálov uvedeného venca za vytvárania plameňom horiaceho ochranného obalu okolo uvedeného aspoň jedného prúdu plynu:
Ďalším aspektom predloženého vynálezu je:
Prívodná rúrka s koherentným prúdom, zahrňujúcia:
(A) prívodnú rúrku vykazujúcu čelo prívodnej rúrky a zabezpečenú aspoň jednou dýzou a výstupným otvorom na uvedenom čele prívodnej rúrky, (B) veniec prívodných kanálov usporiadaný na prívodnej rúrke okolo výstupného otvoru (otvorov) dýzy; a (C) prostriedky na poskytovanie paliva pre prvú sadu prívodných kanálov venca a prostriedky na poskytovanie okysličovadla pre druhú sadu prívodných kanálov venca.
Výrazom čelo prívodnej rúrky'1, použitím v tu uvádzaných súvislostiach, sa myslí vonkajšia povrchová plocha prívodnej rúrky smerujúca do priestoru vstrekovania.
32129/T
Výrazom koherentný prúd“, použitím v tu uvádzaných súvislostiach, sa myslí prúd plynu, ktorý sa vytvára vypudzovaním plynu z dýzy a ktorého profil rýchlosti a hybnosti sa na dĺžke aspoň 20d, kde d je výstupný priemer dýzy, v podstate zhoduje s profilom rýchlosti a hybnosti vypudzovaného prúdu na výstupe z dýzy. Podľa iného charakterizovania koherentného prúdu je týmto prúdom prúd plynu, ktorý vykazuje malú alebo žiadnu zmenu svojho priemeru na dĺžke aspoň 20d.
Výrazom dĺžka“, uvádzanom v súvislosti s koherentným prúdom plynu, sa v tomto opise myslí vzdialenosť medzi dýzou, z ktorej je plyn vypudzovaný, a plánovaným bodom dopadu koherentného prúdu plynu alebo bodom, v ktorom uvedený prúd plynu prestáva byť koherentný.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Predložený vynález bude bližšie vysvetlený prostredníctvom koherentných príkladov uskutočnenia, znázornených v pripojených výkresoch, v ktorých predstavuje:
obr. 1 prednostné uskutočnenie čela prívodnej rúrky, znázornené v čelnom pohľade, obr. 2 prednostné uskutočnenie prívodnej rúrky vykazujúcej také čelo prívodnej rúrky, ktoré je možné použiť na uskutočňovanie predloženého vynálezu, znázornené v pohľade v priečnom reze, a obr. 3 uskutočnenie vynálezu z obr. 1 a 2, znázornené pri prevádzkovej činnosti.
Pre zhodujúce sa čiastkové súčasti sú v uvedených obrázkoch použité rovnaké vzťahové značky.
32129/T
Príklady uskutočnenia vynálezu
Ďalej bude predložený vynález podrobne opísaný a objasnený v spojení s pripojenými výkresmi.
S odvolaním na obr. 1, 2 a 3 prúd plynu, ktorý je tu naznačený prostredníctvom smerovej šípky X, prechádza cez aspoň jednu dýzu 2, s výhodou konvergentnú / divergentnú dýzu, a následne vystupuje z prívodnej rúrky 3 cez výstupný otvor alebo otvory 4 dýzy na čele 6 prívodnej rúrky do priestoru 7 vstrekovania za vytvárania koherentného prúdu alebo prúdu 5 plynu. Rýchlosť prúdu (prúdov) 5 plynu sa typicky pohybuje v rozmedzí od 700 do 3000 stôp za sekundu (fps) (od 213,5 do 915 m/s). S výhodou je rýchlosť prúdu (prúdov) 5 plynu pri vypudzovaní na výstupe na čele prívodnej rúrky nadzvuková a zostáva nadzvuková na dĺžke aspoň 20d. Hoci je na obrázkoch pripojených výkresov znázornené uskutočnenie využívajúce štyri koherentné prúdy plynu vypudzované z prívodnej rúrky cez štyri dýzy, môže sa, pre účely uskutočnenia predloženého vynálezu, počet prúdov plynu vypudzovaných z prívodnej rúrky cez uvedené dýzy pohybovať v rozmedzí od 1 do 6. Priestorom vstrekovania, do ktorého sa koherentné prúdy plynu vstrekujú, je s výhodou vnútorný priestor pece na výrobu kovov, napríklad oceliarskej pece na výrobu ocele. V prípade, kedy sa použije väčší počet dýz, je najvýhodnejšie, ak je každá dýza usporiadaná v sklone orientovanom smerom von voči ostatným dýzam a vzhľadom k stredovej osi prívodnej rúrky.
Na účely uskutočňovania predloženého vynálezu môže byť ako plyn pre vytváranie koherentného prúdu alebo prúdov použitý akýkoľvek účinný plyn. Ako príklad takých plynov je možné uviesť kyslík, dusík, argón, oxid uhličitý, vodík, hélium, paru a plynné uhľovodíky. Na uvedené účely je rovnako možné použiť zmesi obsahujúce dva alebo viac plynov, napríklad vzduch.
Na čele prívodnej rúrky je v oblasti okolo výstupného otvoru alebo otvorov 4 dýzy umiestnený veniec 20 prívodných kanálov. Uvedený veniec 20 je s výhodou kruhový a vykazuje priemer v rozmedzí od 1,5 do 16 palcov (od
38,1 do 406,4 mm). Obyčajne bude tento veniec 20 zahŕňať 12 až 48
32129/T prívodných kanálov. Každý prívodný kanál je s výhodou kruhový a vykazuje priemer v rozmedzí od 0,05 do 0,5 palcov (od 1,27 do 12,7mm). Najvýhodnejšie je, keď, ako môže byť rozoznateľné z obrázkov na pripojených výkresoch, je veniec, respektíve sú výstupné konce jeho prívodných kanálov usporiadané vo vybraní alebo zahĺbenej drážke 21 na čele 6 prívodnej rúrky. Uvedená drážka 21 vykazuje typicky hĺbku v rozmedzí od 0,05 palca do 2 palcov (od 1,27 do 50,8 mm) a šírku v rozmedzí od 0,05 do 0,5 palca (od 1,27 do 12,7 mm).
Palivo je poskytované prvou sadou prívodných kanálov 22 vencom 20 a okysličovadlo je poskytované druhou sadou prívodných kanálov 23 vencom 20. S výhodou sa, ako môže byť rozoznateľné z obr. 1, na venci 20 prívodné kanály 22 prvej sady striedajú s prívodnými kanálmi 23 druhej sady tak, že každému prívodovému kanálu 22 paliva sú na jeho dvoch stranách priradené dva prívodné kanály 23 okysličovadla, a každému prívodnému kanálu 23 okysličovadla sú na jeho dvoch stranách priradené dva prívodné kanály 22 paliva. Palivo a okysličovadlo sú z im priradených prívodových kanálov prívodnej rúrky 3 vypudzované do priestoru 7 vstrekovania. Rýchlosť vypudzovania paliva a okysličovadla z venca prívodných kanálov môže byť podzvuková, je však predsa len výhodné, ak je touto rýchlosťou rýchlosť zvuku. Uvedená rýchlosť vstrekovania paliva a okysličovadla zvyšuje schopnosť potláčania vnikania cudzích látok do prívodových kanálov a ich upchávanie, čo je obzvlášť významné v prípadoch, kedy sa predložený vynález použije v silne nepriaznivom prostredí, napríklad takom, ktoré predstavuje oceliarska pec. Pokiaľ je to žiadúce, môže byť rýchlosťou vstrekovania paliva a okysličovadla nadzvuková rýchlosť, to je rýchlosť väčšia ako Mach 1 a pohybovať sa až do rýchlosti Mach 2.
Palivo vypudzované z prívodných kanálov 22 je s výhodou plynné a môže ním byť ľubovoľné palivo, napríklad metán alebo zemný plyn. Okysličovadlom vypudzovaným z prívodných kanálov 23 môže byť vzduch, kyslíkom obohatený vzduch sa zvýšenou koncentráciou kyslíka zo vzduchu, a
32129/T technický kyslík obchodnej akosti s koncentráciou kyslíka aspoň 90 mólov.
S výhodou je okysličovadlom tekutina s koncentráciou kyslíka aspoň 25 mólov.
Palivo a okysličovadlo vystupujúce z prívodnej rúrky obklopujú prúd (prúdy) 5 plynu a tvorí okolo nich plynový obal, ktorý sa vznieťuje a horí za vytvárania plameňom horiaceho ochranného obalu alebo ochranného plášťa 24, obklopujúceho v priestore vstrekovania, napríklad vo vnútornom priestore taviacej pece na výrobu kovov, prúd (prúdy) 5 plynu. Funkciou plameňom horiaceho ochranného obalu 24 obklopujúceho prúdu 5 plynu je zabránenie nasávania plynov z okolitého prostredia do uvedených prúdov plynu, a tým jednak udržiavanie zodpovedajúcej rýchlosti prúdu plynu a zabránenie jeho podstatného poklesu, a jednak udržiavanie zodpovedajúcich priemerov prúdov plynu a zabránenie ich podstatnému zväčšovaniu, na vzdialenosti aspoň 20d od príslušného výstupného konca dýzy. Inak povedané, funkciou plameňom horiaceho ochranného obalu alebo ochranného plášťa 24 je vytvoriť a udržiavať prúdy 5 plynu ako koherentné prúdy na dĺžke aspoň 20d od príslušného výstupného konca dýzy.
Významnou výhodou predloženého vynálezu je schopnosť vytvárať na výstupe z prívodnej rúrky vysoko účinné koherentné prúdy plynu bez nutnosti použitia predlžovacieho nástavca. Až doteraz sa na vytváranie chránenej recirkulačnej zóny priľahlej k čelu prívodnej rúrky, za účelom zlepšenia vznecovania a spaľovania plynov vytvárajúcich horiaci ochranný plášť, vstrekovaných do tejto chránenej recirkulačnej zóny, a tým zdokonalenia koherencie prúdov plynu, používal predlžovací nadstavec nachádzajúci sa na vonkajšom obvode prívodnej rúrky. Hoci použitie takých predlžovacích nástavcov prívodnej rúrky predstavuje pri praktickom použití podstatné zdokonalenie koherentného prúdu plynu na jeho výstupe z prívodnej rúrky, vyskytuje sa v spojení s týmito nadstavcami veľa problémov. Pri uskutočňovaní predloženého vynálezu vystupujú plyny vypudzované z prívodnej rúrky priamo do priestoru vstrekovania bez toho aby prechádzali cez chránenú recirkulačnú zónu vytvorenú prostredníctvom predlžovacieho nadstavca, a napriek tomu sa
32129/T dosahuje koherencia prúdu plynu dokonalejšia ako v prípade použitia predlžovacieho nadstavca prívodnej rúrky.
Za účelom vyhodnocovania účinnosti predloženého vynálezu bolo vykonané testovanie radu rôznych konštrukčných uskutočnení systémov privádzania plynu na vytváranie plameňom horiaceho ochranného plášťa. Palivom použitým pri testovaní bol zemný plyn a použitým okysličovadlom bol technický kyslík s koncentráciou kyslíka aspoň 99 molov, ktorý je tu ďalej označovaný ako sekundárny kyslík. Pri každom testovaní bola na vytváranie prúdu plynu použitá prívodná rúrka so štyrmi dýzami. Plynom použitým na vytváranie uvedených prúdov bol kyslík s čistotou 99 molov, ktorý je tu ďalej označovaný ako primárny kyslík. Výsledky zistené pri testovaní sú zaznamenané ďalej a tieto sú uvádzané len pre ilustračné účely a nijako neobmedzujú rozsah vynálezu.
Toto testovanie bolo, ako už bolo uvedené, vykonávané za účelom vyhodnocovania účinnosti predloženého vynálezu, a ďalej za účelom lepšieho pochopenia funkcie vzájomnej vzdialenosti prívodných kanálov, určených na privádzanie zemného plynu a okysličovadla. Testovanie bolo vykonávané pri konštantnom počte celkovo 16 prívodných kanálov (8 pre zemný plyn a 8 pre okysličovadlo), zatiaľ čo vzájomná vzdialenosť prívodných kanálov sa menila prostredníctvom menenia priemeru venca, na ktorom sú tieto prívodné kanály umiestnené. Priemer venca hlavných dýz bol konštantný. Pri testovaní sa tiež zisťoval vplyv prítomnosti prstencovej drážky na stabilizáciu horenia. Koeficient odstupu (KO) je definovaný ako vzájomná vzdialenosť obvodov prívodných kanálov (odstup), delená súčtom polomerov týchto prívodných kanálov, a jeho matematické vyjadrenie je nasledujúce:
KO = odstup / (Rox+Rzp)
32129/T
Palivo a okysličovadlo bolo pri každom testovaní poskytované prostredníctvom striedavo usporiadaných prívodných kanálov jediného venca usporiadaného okolo dýz.
Konštrukčné uskutočnenie injektoru:
Injektor #1 vykazoval konštrukčné uskutočnenie s celkovo 16 prívodovými kanálmi. Priemer venca prívodných kanálov bol 2,125 palca (53, 96 mm) a koeficient odstupu KO 0,67.
Injektor #2 vykazoval konštrukčné uskutočnenie s celkovo 16 prívodnými kanálmi. Priemer venca prívodných kanálov bol 3,25 palcov (82,55 mm) a koeficient KO 1,65.
Injektor #3 vykazoval konštrukčné uskutočnenie s celkovo 16 prívodnými kanálmi. Priemer venca prívodných kanálov bol 4,25 palcov (107,95 mm) a koeficient KO 2,34.
Podmienky testovania:
primárny kyslík: 40 000 kubických stôp za normálnej teploty a tlaku za hodinu (scfh) (1132,668 m3/hod) kyslíku (pri prívodovom tlaku 165 psig (1, 137634 MPa));
veľkosť dýz: výstupný priemer 0,38 palcov (9,652 mm), vstupný priemer 0,26 palcov (6,604 mm), uhol sklonu dýzy 12°;
rýchlosť zemného plynu: 670 fps (204,35 m/s) (5 000 scfh (141,584 m3/hod));
rýchlosť sekundárneho kyslíku: 320 fps (97,6 m/s) (4 000 scfh (113,267 m3/hod));
žiadny recirkulačný predlžovací nadstavec prívodnej rúrky;
veľkosť drážky: šírka 0, 281 palcov (7,1374 mm), hĺbka 0,25 palcov (6,35 mm);
32129/T
Injektor #1: Pri konštantnom prietoku zemného plynu v množstve 5 000 scfh (141,584 m3/hod) boli docielené dokonalé koherentné prúdy, vykazujúce typickú dĺžku 20 palcov (508 mm), ktorá značne prevyšuje dĺžku prúdu pri použití obvyklého konštrukčného uskutočnenia s dvoma vencami prívodných kanálov. Horenie bolo stabilné v širokom rozmedzí podmienok. Tento injektor nebol pri testovaní získaný prstencovou drážkou.
Injektor #2: Bez drážky; dĺžka koherentných prúdov v porovnaní s injektorom #1 mierne poklesla. Po doplnení tejto drážky sa dĺžka koherentných prúdov zvýšila a presahovala výsledky docielené v spojení s injektorom #1.
Injektor #3: Bez drážky; dĺžka koherentných prúdov bola podstatne kratšia. Horenie sa uskutočňuje v prerušovanom režime, ktorého príčinou je vytváranie koherentných prúdov kratšej dĺžky. Doplnenie drážky zabezpečilo stabilitu ochranného plášťa, čoho výsledkom bolo úplné zotavenie dĺžky koherentných prúdov.
S cieľom eventuálne eliminovať upchávanie prívodných kanálov v zásaditom kyslíkovom konvertore bolo vykonané testovanie, ktorého účelom bolo zistiť, či by bolo možné prívodné kanály prevádzkovať pri podmienkach prietoku prúdu rýchlosťou zvuku. Testovanie bolo podrobené niekoľkým konštrukčným prevedeniam systému s jediným vencom prívodných kanálov. Prívodné kanály zemného plynu a sekundárneho kyslíku boli rozmerovo dimenzované pre ich prevádzkovanie pri rýchlosti Mach 1 a pri prietokovej rýchlosti zemného plynu a sekundárneho kyslíka, v uvedenom poradí, 5 000 scfh (141,584 m3/hod) a 4 000 scfh (113,267 m3/hod). Za účelom stabilizovania plameňom horiaceho ochranného plášťa boli prídavné upravené prstencové drážky rôznej hĺbky:
Konštrukčné uskutočnenie injektoru:
Injektor #4 vykazoval konštrukčné uskutočnenie s jediným vencom s celkovo 32 prívodným kanálmi. Priemery prívodných kanálov zemného plynu
32129/T a sekundárneho kyslíka boli 0,10 palca (2,54 mm). Priemer venca bol 2,0 palca (50,8 mm) a koeficient KO 0,96 palca (24,384 mm).
Injektor #5 vykazoval konštrukčné uskutočnenie s jediným vencom s celkovo 26 prívodnými kanálmi. Priemery prívodných kanálov zemného plynu a sekundárneho kyslíka boli 0,115 palca (2,921 mm). Priemer venca bol 2,0 palca (50,8 mm) a koeficient KO 1,28 palca (32,512 mm).
Injektor #6 vykazoval konštrukčné uskutočnenie s jediným vencom s celkovo 16 prívodnými kanálmi. Priemery prívodných kanálov zemného plynu a sekundárneho kyslíka boli 0,141 palca (3,5814 mm). Priemer venca bol 2,0 palca (50,8 mm) a koeficient KO 1,79 palca (45, 466 mm).
Injektor #7 vykazoval konštrukčné uskutočnenie s jediným vencom s celkovo 32 prívodnými kanálmi. Priemery prívodných kanálov zemného plynu a sekundárneho kyslíka boli 0,10 palca (2,54 mm). Priemer venca bol 2,75 palca (69,85 mm) a koeficient KO 1,70 palca (43,18 mm).
Podmienky testovania:
primárny kyslík = 40 000 scfh (1132,668 m3/hod) kyslíku (pri prívodnom tlaku 165 psig (1,137634 MPa));
veľkosť dýz: výstupný priemer 0,38 palca (9,652 mm), vstupný priemer 0,26 palca (6,604 mm), uhol sklonu dýzy 12°;
rýchlosť zemného plynu: 1364 fps (416,02 m/s) (Mach 1) (5 000 scfh (141, 584 m3/hod));
rýchlosť sekundárneho kyslíka: 982 fps (299,51 m/s) (Mach 1) (4 000 scfh (113,267 m3/hod));
žiadny predlžovací nadstavec prívodnej rúrky;
veľkosť drážky: rôzna (šírka x hĺbka).
32129/T
Injektor #4: Bez drážky; dĺžka koherentných prúdov bola nedostatočná, čoho výsledkom bolo od prúdu odtrhnuté horenie. Vyhovujúce koherentné prúdy boli docielené s drážkou vo veľkostiach 1,25Dx1,25D a 1,25Dx2D.
[Formát veľkosti drážky - šírka x hĺbka; D = priemer prívodných kanálov].
Injektor #5: Bez drážky; zapálenie prívodnej rúrky bolo obtiažne (nestabilné horenie). Vyhovujúce koherentné prúdy boli docielené s drážkami vo veľkostiach 1Dx1D, 1Dx1, 5D a 1Dx2D.
Injektor #6; Bez drážky; zapálenie prívodnej rúrky bolo obtiažne, dĺžky koherentných prúdov boli podstatne nezakryté ochranným obalom. Avšak pri použití drážky na stabilizovanie horenia ochranného plášťa boli docielené dosť slabé koherentné prúdy dokonca aj v prípade pomerne hlbokých drážok vo veľkosti 1 Dx2D.
Injektor #7: Bez drážky; boli docielené nedostatočne koherentné prúdy. Vyhovujúce koherentné prúdy boli docielené s drážkou vo veľkosti 1,25Dx1,25D.
Hoci bol predložený vynález podrobne opísaný s odvolaním na určité, konkrétne uprednostňované uskutočnenia, bude osobám oboznámeným so stavom techniky zrejmé, že je možné vytvoriť i ďalšie, do podstaty a nárokovaného rozsahu pripojených patentových nárokov spadajúce uskutočnenie.

Claims (10)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob vytvárania aspoň jedného koherentného prúdu plynu, zahrňujúci (A) vypudzovanie aspoň jedného prúdu (05) plynu z aspoň jednej dýzy (02) usporiadanej v prívodnej rúrke (03) vykazujúcej čelo (06), pričom čelo prívodnej rúrky je opatrené vencom (20) prívodných kanálov (22, 23) obklopujúcim uvedenú aspoň jednu dýzu (02);
    (B) vypudzovanie paliva z prvej sady prívodných kanálov (22) venca (20) a vypudzovanie okysličovadla z druhej sady prívodných kanálov (23) venca (20); a (C) spaľovanie paliva a okysličovadla vypudzovaných z prvej a z druhej sady prívodných kanálov uvedeného venca za vytvárania plameňom horiaceho ochranného obalu (24) okolo uvedeného aspoň jedného prúdu plynu.
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že z prívodnej rúrky (03) vystupuje množstvo prúdov plynu.
  3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že palivo a okysličovadlo sú v uvedenom poradí vypudzované z prvej sady prívodných kanálov (22) a z druhej sady prívodných kanálov (23), pričom prívodné kanály (22, 23) sú na venci (20) navzájom prestriedané.
    32129/T
  4. 4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že aspoň jeden prúd (05) plynu, palivo a okysličovadlo sú z prívodnej rúrky (03) vypudzované priamo do priestoru (07) vstrekovania bez toho, aby prechádzali cez recirkulačnú zónu vytvorenú prostredníctvom predlžovacieho nástavca na prívodnej rúrke (03).
  5. 5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že aspoň jeden prúd plynu prechádza na dĺžke aspoň 20d, kde d je priemer dýzy na výstupnom konci, z ktorého je uvedený prúd plynu vypudzovaný, zatiaľ čo sa priemer uvedeného prúdu plynu udržiava v podstate konštantný.
  6. 6. Prívodná rúrka s koherentným prúdom, zahrňujúca (A) prívodnú rúrku (03) vykazujúcu čelo (06) prívodnej rúrky a opatrenú aspoň jednou dýzou (02) s výstupným otvorom (04) na uvedenom čele prívodnej rúrky;
    (B) veniec (20) prívodných kanálov (22, 23) usporiadaný na prívodnej rúrke okolo výstupného otvoru (otvorov) (04) dýzy; a (C) prostriedky na poskytovanie paliva pre prvú sadu prívodných kanálov (22) venca a prostriedky pre poskytovanie okysličovadla pre druhú sadu prívodných kanálov (23) venca.
  7. 7. Prívodná rúrka s koherentným prúdom podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že vykazuje množstvo dýz (02).
  8. 8. Prívodná rúrka s koherentným prúdom podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že veniec (20) prívodných kanálov (22,23) je upravený v drážke (21) na čele prívodnej rúrky.
    32129/T
  9. 9. Prívodná rúrka s koherentným prúdom podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že prívodné kanály (22) prvej sady sú prestriedané s prívodnými kanálmi (23) druhej sady.
  10. 10. Prívodná rúrka s koherentným prúdom podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že nie je opatrená žiadnym predlžovacím nadstavcom na vytváranie recirkulačnej zóny priľahlej k čelu prívodnej rúrky.
SK623-2003A 2002-05-24 2003-05-22 Coherent jet system with single ring flame envelope SK6232003A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/153,669 US6604937B1 (en) 2002-05-24 2002-05-24 Coherent jet system with single ring flame envelope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK6232003A3 true SK6232003A3 (en) 2003-12-02

Family

ID=22548206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK623-2003A SK6232003A3 (en) 2002-05-24 2003-05-22 Coherent jet system with single ring flame envelope

Country Status (27)

Country Link
US (1) US6604937B1 (sk)
EP (1) EP1365193B1 (sk)
JP (1) JP2004003839A (sk)
KR (1) KR20030091747A (sk)
CN (1) CN1307385C (sk)
AR (1) AR039844A1 (sk)
AT (2) AT412651B (sk)
AU (1) AU2003204347B2 (sk)
BG (1) BG107838A (sk)
BR (1) BR0302056B1 (sk)
CA (1) CA2429548C (sk)
CZ (1) CZ20031436A3 (sk)
DE (2) DE60327018D1 (sk)
ES (1) ES2323304T3 (sk)
FR (1) FR2839904B1 (sk)
GB (1) GB2389648B (sk)
IT (1) ITRM20030251A1 (sk)
MX (1) MXPA03004552A (sk)
NL (1) NL1023519C2 (sk)
PL (1) PL194359B1 (sk)
RO (1) RO121923B1 (sk)
RU (1) RU2319072C2 (sk)
SE (1) SE526296C2 (sk)
SK (1) SK6232003A3 (sk)
TR (1) TR200300722A1 (sk)
TW (1) TWI272355B (sk)
ZA (1) ZA200303986B (sk)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6773484B2 (en) * 2002-06-26 2004-08-10 Praxair Technology, Inc. Extensionless coherent jet system with aligned flame envelope ports
US6875398B2 (en) * 2003-01-15 2005-04-05 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system with outwardly angled flame envelope ports
US6932854B2 (en) * 2004-01-23 2005-08-23 Praxair Technology, Inc. Method for producing low carbon steel
US7438848B2 (en) * 2004-06-30 2008-10-21 The Boc Group, Inc. Metallurgical lance
US7297180B2 (en) * 2005-07-13 2007-11-20 Praxair Technology, Inc. Method for operating a vacuum vessel with a coherent jet
SE531788C2 (sv) * 2006-06-22 2009-08-04 Aga Ab Förfarande vid förbränning med syrgas, jämte brännare
US7452401B2 (en) * 2006-06-28 2008-11-18 Praxair Technology, Inc. Oxygen injection method
WO2008076901A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-26 Praxair Technology, Inc. Injection method for inert gas
US8408197B2 (en) * 2008-10-13 2013-04-02 Corning Incorporated Submergible combustion burner
US8142711B2 (en) * 2009-04-02 2012-03-27 Nu-Core, Inc. Forged copper burner enclosure
US8603203B2 (en) 2010-04-12 2013-12-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Burner nozzle assembly and fuel reformer having the same
CN102214829B (zh) * 2010-04-12 2014-06-11 三星Sdi株式会社 燃烧喷嘴组件及具有该燃烧喷嘴组件的燃料重整器
WO2011154043A1 (de) * 2010-06-11 2011-12-15 Gesellschaft Für Autogenmaschinen Und -Geräte Mbh Flämmkopf zum flämmen von brammen
CN102777900B (zh) * 2012-07-27 2014-06-25 慈溪市神驹节能科技有限公司 群射流补燃式燃气器
WO2014201106A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 Corning Incorporated Submerged combustion melters and burners therefor
CN104848217B (zh) * 2015-04-29 2017-09-26 中国科学院力学研究所 一种高超声速高焓地面模拟设备的燃烧室头部
AU2016304144B2 (en) * 2015-07-31 2022-03-17 Nuvera Fuel Cells, LLC Burner assembly with low NOx
JP6399458B2 (ja) * 2015-09-14 2018-10-03 大陽日酸株式会社 酸素バーナ及び酸素バーナの運転方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB957110A (en) * 1961-11-22 1964-05-06 British Oxygen Co Ltd Process and jet for the treatment of metal
US4622007A (en) 1984-08-17 1986-11-11 American Combustion, Inc. Variable heat generating method and apparatus
CN1027290C (zh) * 1989-05-10 1995-01-04 上海第三钢铁厂 一种顶吹氧气转炉炼钢法及该方法使用的氧枪
US5714113A (en) 1994-08-29 1998-02-03 American Combustion, Inc. Apparatus for electric steelmaking
US5772421A (en) * 1995-05-26 1998-06-30 Canadian Gas Research Institute Low nox burner
US5814125A (en) 1997-03-18 1998-09-29 Praxair Technology, Inc. Method for introducing gas into a liquid
US6096261A (en) 1997-11-20 2000-08-01 Praxair Technology, Inc. Coherent jet injector lance
US6176894B1 (en) * 1998-06-17 2001-01-23 Praxair Technology, Inc. Supersonic coherent gas jet for providing gas into a liquid
US6171544B1 (en) * 1999-04-02 2001-01-09 Praxair Technology, Inc. Multiple coherent jet lance
US6142764A (en) * 1999-09-02 2000-11-07 Praxair Technology, Inc. Method for changing the length of a coherent jet
US6261338B1 (en) * 1999-10-12 2001-07-17 Praxair Technology, Inc. Gas and powder delivery system and method of use
US6139310A (en) * 1999-11-16 2000-10-31 Praxair Technology, Inc. System for producing a single coherent jet
US6241510B1 (en) * 2000-02-02 2001-06-05 Praxair Technology, Inc. System for providing proximate turbulent and coherent gas jets
JP2001248802A (ja) * 2000-03-03 2001-09-14 Nippon Steel Corp 煤吹き装置
US6254379B1 (en) * 2000-09-27 2001-07-03 Praxair Technology, Inc. Reagent delivery system
US6450799B1 (en) * 2001-12-04 2002-09-17 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system using liquid fuel flame shroud

Also Published As

Publication number Publication date
FR2839904A1 (fr) 2003-11-28
CA2429548A1 (en) 2003-11-24
DE60327018D1 (de) 2009-05-20
GB2389648A (en) 2003-12-17
DE10323233B4 (de) 2004-07-22
ATE428090T1 (de) 2009-04-15
EP1365193B1 (en) 2009-04-08
SE0301498D0 (sv) 2003-05-22
PL360305A1 (en) 2003-12-01
NL1023519A1 (nl) 2003-11-25
EP1365193A3 (en) 2003-12-10
GB0311735D0 (en) 2003-06-25
ATA7412003A (de) 2004-10-15
BG107838A (en) 2004-02-27
CN1459584A (zh) 2003-12-03
AU2003204347A1 (en) 2003-12-11
PL194359B1 (pl) 2007-05-31
TR200300722A1 (tr) 2003-11-21
TWI272355B (en) 2007-02-01
AU2003204347B2 (en) 2008-12-11
US6604937B1 (en) 2003-08-12
KR20030091747A (ko) 2003-12-03
CA2429548C (en) 2008-09-02
MXPA03004552A (es) 2004-10-29
SE0301498L (sv) 2003-11-25
EP1365193A2 (en) 2003-11-26
AR039844A1 (es) 2005-03-02
RU2319072C2 (ru) 2008-03-10
TW200400335A (en) 2004-01-01
NL1023519C2 (nl) 2004-03-02
SE526296C2 (sv) 2005-08-16
BR0302056B1 (pt) 2011-08-09
ITRM20030251A0 (it) 2003-05-22
CZ20031436A3 (cs) 2004-01-14
ZA200303986B (en) 2004-03-25
GB2389648B (en) 2006-03-15
ES2323304T3 (es) 2009-07-13
CN1307385C (zh) 2007-03-28
RO121923B1 (ro) 2008-07-30
ITRM20030251A1 (it) 2003-11-25
FR2839904B1 (fr) 2006-12-08
JP2004003839A (ja) 2004-01-08
AT412651B (de) 2005-05-25
BR0302056A (pt) 2004-08-17
DE10323233A1 (de) 2003-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK6232003A3 (en) Coherent jet system with single ring flame envelope
KR100357782B1 (ko) 응집성가스분사방법및장치
RU2239139C2 (ru) Способ получения множества когерентных газовых струй при использовании единственной фурмы (варианты) и фурма для его осуществления
KR100485021B1 (ko) 코우히어런트 젯의 길이를 변화시키는 방법
JP4133185B2 (ja) 液体燃料の火炎シュラウドを用いるコヒーレントジェットシステム
CN110546432A (zh) 燃烧器、燃烧器的操作方法及冷铁源的熔解和提纯方法
US6773484B2 (en) Extensionless coherent jet system with aligned flame envelope ports
KR20040066010A (ko) 외향으로 기울어진 불꽃 외피 포트를 갖는 응집성 제트시스템
US20030108834A1 (en) Gas lance system for molten metal furnace
US6334976B1 (en) Fluid cooled coherent jet lance
JPH04206399A (ja) プラズマトーチ
JP2008096041A (ja) 燃焼器及び燃焼器の燃料ノズル,燃焼器の燃料供給方法

Legal Events

Date Code Title Description
FB9A Suspension of patent application procedure