1270638 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於採用高溫空氣燃燒技術的反應爐。 【先前技術】 曰本專利申請案特許公開公告第1 79 1 9 1 /1 999號（申 請案第3 5 7 263 / 1 99 7號）揭示用來增加多個反應管件中的 反應效率的技術。在此技術中，高溫空氣燃燒型的再生燃 燒設備被用來升高內部有多個反應管件系列橫向配置的爐 內部的溫度。 日本專利申請案特許公開公告第1 52 1 66/200 1號（申 請案第3 43 624/ 1 999號）揭示與採用高溫空氣燃燒技術的 反應爐有關的技術。「高溫空氣燃燒技術」係定義成爲藉 著將燃燒空氣預熱至高達8 0 0 °C，將高溫燃燒空氣以高速 進給至燃燒室，以及將燃料噴射至燃燒空氣內來執行燃燒 的技術。所揭示的此技術可在不加大燃燒室之下將內部配 置有多個反應管件系列的爐內部的溫度場之間的溫度差異 盡可能地減小。 採用高溫空氣燃燒技術可盡可能地減小反應爐內部的 溫度差異。但是，在有許多反應管件或反應管件系列的組 態中，管件的存在成爲對抗熱傳導的阻力。因此，反應管 件之間所界定的空間的溫度與此種空間外部的溫度傾向於 有較大的不同。此溫度差異又會造成管件的破裂或焦化 (coking )。因此，必須減小此種溫度差異。對管件的熱 -7- (2) 1270638 傳導取決於來自爐壁的輻射熱。位在外部的管件在熱傳導 中遮蔽內部管件或成爲內部管件的阻礙。各別管件未被均 勻加熱，因而造成由整體管件所接收的熱量減小的問體， 亦即熱傳導效率減小的問題。 【發明內容】 因此，本發明的目的爲提供一種採用高溫空氣燃燒技 術的反應爐的燃燒控制方法，及一種採用相同技術的反應 爐’其可在不造成管件破裂或管件內焦化之下減小爐內部 的溫度差異。 本發明的另一目的爲提供可防止於每一反應管件的圓 周方向的在管壁上的溫度分佈大幅不均勻的反應爐及反應 爐的燃燒控制方法。 本發明的另一目的爲提供可在不降低熱效率之下抑制 C Ο (碳氧化物）濃度的增加的反應爐及反應爐的燃燒控 制方法。 本發明的另一目的爲提供可前所未有地增加接收的熱 量（熱傳導效率）的反應爐及反應爐的燃燒控制方法。 根據本發明，採用高溫空氣燃燒技術的反應爐包含爐 體，其具有環繞燃燒室的爐壁。在此爐體中，多個反應管 件被設置在爐壁的一對相對壁部份之間，且並列地配置在 該對相對壁部份之間成爲於相同方向延伸。反應爐也包含 多個第一燃燒器，其被配置在反應管件的外部，且設置在 爐體的爐壁處，用來燃燒燃燒室中的燃料。反應爐另外包 -8- (3) 1270638 含熱交換型燃燒空氣供應設備，用來將排氣從燃燒室經由 可透空氣再生機構而排放至反應爐的外部，以及用來對燃 燒室供應用儲存在再生機構中的顯熱（s e n s i b 1 e h e a t )升 高至高溫的燃燒空氣。 一般而言，反應管件被直接安裝或經由支撐結構而被 間接安裝在環繞爐體內部的燃燒室的爐壁的一對相對壁部 份（例如，底壁與頂壁）之間。第一燃燒器被安裝在底 壁，頂壁，及側壁之一上。燃燒空氣典型上被儲存在再生 器中的顯熱（sensible heat)加熱至高達等於或大於800 °C。第一燃燒器與用於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設 備可結合構成一高溫空氣燃燒型再生燃燒器。可使用公知 的連續燃燒型再生燃燒器成爲高溫空氣燃燒型再生燃燒 器，例如日本專利申請案第 223 3 3 5/ 1 999 號及第 3 9 1 3 8 /2 〇00號中所揭示者。在此類的再生燃燒器中，一燃 燒器包含多個分隔再生器。燃燒空氣被供應至分隔再生器 的一部份，並且燃燒氣體被同時吸入其餘的分隔再生器內 以用於熱蓄積。用來供應燃燒空氣及排放燃燒氣體的流動 路徑被週期性地切換，並且熱蓄積及排放在一燃燒器系統 內部重複。用來排放具有升高的溫度的空氣的出口隨著流 動路徑的切換而於圓周方向移位。但是，燃料可從一燃燒 器被連續地供應。 高溫空氣燃燒型再生燃燒器也可藉著使用所謂的交替 再生燃燒器來建構。在交替再生燃燒器中，燃燒空氣與排 氣被交替地進給至一整體再生器內，以因而用儲存在再生 -9- (4) 1270638 器中的顯熱加熱燃燒空氣。交替再生燃燒器大致上被分成 連續地執行燃燒器的燃燒的連續燃燒型及間歇性地執行燃 燒器的燃燒的間歇燃燒型兩種。連續燃燒型交替再生燃燒 器揭示在例如日本專利申請案特許公開第25 6423/ 1 993號 及第1 1 1 2 1/ 1 994號中。間歇燃燒型交替再生燃燒器揭示 在例如日本專利申請案特許公開第222 1 02/ 1 989號中。 本發明的反應爐另外包含一或多個第二燃燒器，其被 建構成爲將燃料朝向反應管件中的二或二個以上的相鄰管 件之間所界定的空間噴射於反應管件的軸向或縱向。此一 或多個第二燃燒器被固定地設置於設置有反應管件的該對 相對壁部份的成對固定區域的至少之一中。根據本發明， 藉著將一或多個第二燃燒器配置在反應管件的集合體的內 部，可用第二燃燒器來加熱位於此部份的被位於較外部的 反應管件遮蔽的那些被遮蔽的反應管件。因此，形成在反 應管件的集合體的內部的溫度場可被控制，因而減小反應 爐內部的溫度差異。 但是，當第二燃燒器從燃燒的一開始就被積極地操作 來燃燒燃料時，來自第二燃燒器的熱造成上述溫度場之間 的大溫度差異或在每一管件處的局部過熱。在燃燒室中達 成高溫空氣燃燒狀態之後，來自第一燃燒器的熱又造成溫 度場之間的溫度差異。鑑於這些問題，根據本發明，在達 成高溫空氣燃燒狀態之前，基本上只有第一燃燒器被操作 來升高燃燒室中的溫度。一旦達到高溫空氣燃燒狀態，一 或多個第二燃燒器就被起動來燃燒。然後，第一燃燒器的 -10- (5) 1270638 燃燒量在一或多個第二燃燒器的燃燒增加之下減 而_成必要燃燒狀態。在達到高溫空氣燃燒狀態 期期間’第二燃燒器可被操作來燃燒燃料，只要 器不會有大幅的作用。在此情況中，第一燃燒器 來升高燃燒室中的溫度。在燃燒室中達到高溫空 態之後’ 一或多個第二燃燒器的燃燒量增加，並 燒器的燃燒量隨著一或多個第二燃燒器中的燃燒 減小’以達到必要燃燒狀態。 藉著根據本發明的燃燒控制方法，可防止燃 燒開始時產生大至足以造成反應管件破裂或管 (coking )的溫度差異，甚至是在使用第一燃燒 多個第二燃燒器時。在燃燒室中達到高溫空氣燃 後，藉著在一或多個第二燃燒器中的燃燒增加之 一燃燒器的燃燒量以因而達到必要燃燒狀態，可 大至足以造成反應管件破裂或焦化的溫度差異。 在必要燃燒狀態達到之後，第一燃燒器的燃 或多個第二燃燒器的燃燒量的比被保持於必要燃 到時的位準。在此之下，罕有變化地，可形成穩 場。 較佳地，第一燃燒器與一或多個第二燃燒器 落在80: 20至0: 100的範圍內。在80: 20的 下，由反應管件的每一個所接收的熱量可增加’ 一及第二燃燒器的配置以不同的方式被改變。 8 0 : 2 0至5 0 : 5 0的燃燒比之下，縱使大小有一 小，以因 之前的週 第二燃燒 被主要用 氣燃燒狀 且第一燃 的增加而 燒室在燃 件內焦化 器及一或 燒狀態之 下減小第 防止產生 燒量與一 燒狀態達 定地溫度 的燃燒比 燃燒比之 即使是第 甚至是在 些不同， -11 - (6) 1270638 然而所接收的熱量也可增加。 當第一燃燒器與一或多個第二燃燒器的燃燒比被設定 於5 0 : 5 0至〇 : 1 〇 〇的範圍時，可達到一種燃燒狀態，其 中每一反應管件的管壁上的溫度分佈於其圓周方向不會成 爲極不均勻。特別是，當燃燒比最後被設定於0 : 1 〇 〇 時，上述溫度分佈中的不均勻性可被減至最小，並且會產 生的Ν Ο X及c Ο的量可被最多地降低。在這些情況中，藉 著將要由熱交換型燃燒空氣供應設備供應至燃燒室的空氣 量界定成爲使得排氣中的平均氧濃度落在3·5%至6%的範 圍內，可進一步地減小溫度差異。就目前所知的，最佳操 作模式是使得燃燒比最後被設定於〇 : 1 〇 〇且氧濃度被設 定於6 %。 根據本發明的反應爐包含用於第一燃燒器的多個部份 燃燒空氣供應設備，及用於一或多個第二燃燒器的一或多 個部份燃燒空氣供應設備。用於第一燃燒器的部份燃燒空 氣供應設備被建構成爲將排氣從燃燒室經由一或多個可透 空氣再生器而排放至反應爐的外部，以及對第一燃燒器供 應用儲存在該一或多個再生器中的顯熱升高至高溫的燃燒 空氣。用於一或多個第二燃燒器的一或多個部份燃燒空氣 供應設備被建構成爲將排氣從燃燒室經由一或多個可透空 氣再生器而排放至反應爐的外部，以及對一或多個第二燃 燒器供應用儲存在該一或多個再生器中的顯熱升高至高溫 的燃燒空氣。因爲在反應爐內部有一燃燒室，所以要由用 於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設備供應的空氣的一部 -12- (7) 1270638 份當然會被用於一或多個第二燃燒器的燃燒。同樣地，要 由用於一或多個第二燃燒器的部份燃燒空氣供應設備供應 的空氣的一部份也被用於第一燃燒器的燃燒。因此，要由 用於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設備及/或要由用於 一或多個第二燃燒器的部份燃燒空氣供應設備供應至燃燒 室的空氣量被界定成爲使得排氣中的平均氧濃度落在 3 . 5 %至6 %的範圍內。 第一燃燒器及第二燃燒器有各種不同的配置可被考 慮。最佳地，第一燃燒器被固定地設置在爐壁的該對相對 壁部份之一處，且第二燃燒器被固定地設置在另一壁部份 處。以此配置，用於第一燃燒器的燃燒空氣及來自第一燃 燒器的熱的一部份趨近第二燃燒器的附近，因而有助於加 熱位於第二燃燒器的附近的反應管件的部份。並且，在第 二燃燒器被配置在與第一燃燒器相同的壁部份上的情況 中，由反應管件的每一個所接收的熱量可在反應管件的每 一個處在不會局部過熱之下輕易地增加。 較佳地，第二燃燒器被建構成爲形成一部份燃燒火 焰，其最大氣體溫度成爲等於或大於5 0 0 °C。並且也較佳 地，第一燃燒器與用於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設 備結合構成一高溫空氣燃燒型再生燃燒器，且第二燃燒器 與用於第二燃燒器的部份燃燒空氣供應設備結合構成一高 溫空氣燃燒型再生燃燒器。在這些較佳配置下，燃燒控制 的效率可增至最大。因爲在許多情況中，難以在反應管件 的集合體之間確保足夠的空間，所以用於一或多個第二燃 -13- (8) 1270638 燒器的部份燃燒空氣供應設備較佳地被配置在反應管件的 外部，以將燃燒空氣供應至一或多個第二燃燒器。當反應 管件的長度短時，用於第一燃燒器的燃燒空氣供應設備也 可被使用成爲用於一或多個第二燃燒器的部份燃燒空氣供 應設備。 藉著將反應管件配置成使得在反應管件中的任何二相 鄰管件之間的距離均相等，且將第二燃燒器配置成使得在 任何相鄰的第二燃燒器與反應管件之間的距離均相等，可 使反應管件內部的溫度場幾乎均勻。 在實施本發明時，第一燃燒器與一或多個第二燃燒器 的位置關係以及第一燃燒器與一或多個第二燃燒器的燃燒 比被界定成爲使得在假設由反應管件所接收的熱量在管件 只由第一燃燒器加熱時爲一之下，反應管件的熱傳導效率 成爲大於一。在此之下，可前所未有地增加所接收的熱量 (熱傳導效率）。「熱傳導效率」被定義成爲「當第二燃 燒器操作時由反應管件所接收的熱量」除以「當只有第一 燃燒器操作來加熱管件時由反應管件所接收的熱量」的表 示式。 在用於一或多個第二燃燒器的部份燃燒空氣供應設備 被配置在反應管件的外部以供應燃燒空氣至一或多個第二 燃燒器的實施例中，要由用於第二燃燒器的部份燃燒空氣 供應設備供應的空氣量相對於要由第二燃燒器供應的燃料 量較佳地小於一理論燃料空氣量的3 〇%。 (9) 1270638 【貫施方式】 以下參考圖式詳細敘述本發明。圖1爲顯示可用於增 進測試用反應爐的根據本發明的一實施例的組態的視圖。 首先參考圖1，參考數字1標示爐體，其具有環繞燃燒室 2的爐壁。爐體〗包含構成一對壁部份的底壁（爐底板） 1 a及頂壁（爐頂板）1 b，構成位於寬度方向（當在紙面 上看圖1時的前後方向）的一對壁部份的側壁1 c及1 d， 以及構成位於橫向方向（當在紙面上看圖1時的左右方 向）的一對壁部份的側壁1 e及〗f。 爐體1的底壁（爐底板）1 a是由支撐結構（未顯 示）支撐。爐體1的頂壁（爐頂板）1 b固定地設置有四 個連續燃燒型再生燃燒器3，4，5，6，其分別構成高溫 空氣燃燒型的再生燃燒器。多個反應管件7被配置成爲穿 透爐體1的底壁1 a及頂壁1 b。 此處所用的連續燃燒型再生燃燒器3，4，5 , 6被設 置在爐體1的爐壁處。連續燃燒型再生燃燒器3，4，5， 6是藉著結合用來燃燒燃燒室2中的燃料的第一燃燒器 3 a，4 a，5 a，6 a與用於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設 備3b，4b，5b，6b而構成。用於第一燃燒器的部份燃燒 空氣供應設備3b，4b，5b，6b分別具有一或多個可透空 氣再生器（未顯示）。用於第一燃燒器的部份燃燒空氣供 應設備3 b，4 b，5 b，6 b被建構成爲將來自燃燒室2的排 氣經由可透空氣再生器（未顯示）而排放至爐的外部，以 及對第一燃燒器3 a，4 a，5 a，6 a供應用儲存在一或多個 -15- (10) 1270638 再生器中的顯熱（sensible heat )升高至高溫的燃燒空 氣。因爲此連_燃燒型再生燃燒器的結構詳細地揭示在日 本專利申請案特許公開公告第2 2 3 3 3 5 / 1 9 9 9號及第 3 9 1 3 8 /2 0 0 0號中’所以此處省略其敘述。 用於燃燒空氣的加熱溫度是由各種不同的因數決定， 例如結合至用於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設備 3b，4b，5b，6b內的再生器的切換或旋轉速率以及再生 器的可透空氣性及長度。在此實施例中，這些因數被界定 成爲使得燃燒空氣的溫度升高至等於或大於8 0 0 °C。當 然，用於各別部份的材料被選擇成爲可耐此種高溫。於用 於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設備3 b，4 b，5 b，6 b 的後方，設置有導管結構。導管結構包含用來供應燃燒空 氣的空氣導管（未顯不），及用來排放排氣的排氣導管 (未威不）。另外’於導管結構的後方配置有用來強制進 給燃燒空氣至空氣導管的強制空氣風扇，及用來抽吸從排 氣導管排出的排氣的引風風扇。 如此貫施例中所不’當使用四個連續燃燒型再生燃燒 器3，4，5，6時，四個導管結構集合建構用於這些再生 燃燒益的每一個的一集合導管結構。典型上，集合導管糸士 構對這四個導管結構提供一強制空氣風扇及一引風風扇， 用來供應燃燒空氣及排放排氣。在此實施例中，二連續燃 燒型再生燃燒器3，4被配置在一群反應管件7的〜側， 以沿著反應管件7的軸向噴射燃料。另外二連續燃燒型再 生燃燒器5，6被配置在該群反應管件7的另一側，以沿 -16- (11) 1270638 著反應管件7的軸向噴射燃料。在圖i中’來自 器3，4，5，6的燃燒空氣流分SU由箭頭標示。 七個反應管件7被定位在六角形的六個頂點 及中心處。第二燃燒器8被配置成爲面向該群的 管件 7中的二或二個以上的相鄰管件7之間所 間。四個第二燃燒器8分別被配置成爲朝向七個 7中的任何二相鄰管件之間所界定的空間噴射燃 的軸向。這些第二燃燒器8被分別固定於設置有 7的底壁la的固定區域中。 在爐體1的側壁1 c上，用於第二燃燒器的 燒空氣供應設備1 0，1 1被配置在於給垂方向 處。此二部份燃燒空氣供應設備1 0，1 1是以與 續燃燒型再生燃燒器3，4，5，6除了燃燒器之 方式被建構。明確地說，用於第二燃燒器的此二 空氣供應設備1 〇，1 1分別包含再生器，旋轉機 氣風扇。此二部份燃燒空氣供應設備1 0，1 1被 將來自燃燒室2的排氣經由可透空氣再生器而排 外部，以及對第二燃燒器8供應用儲存在再生器 升高至局溫的燃燒空氣。要由部份燃燒空氣 1 〇，1 1供應的空氣量相對於要由第二燃燒器8 料量被設定於小於一理論燃料空氣量的5 〇%。此 佳地被設定於小於3 0 %，更佳地被設定於5 %至 在此配置中，反應管件7被從燃燒器輸出的 氣體的輻射熱及來自爐壁的輻射熱加熱。在此配 再生燃燒 的每一個 七個反應 界定的空 反應管件 料於管件 反應管件 二部份燃 的一間隔 上述的連 外相同的 部份燃燒 構，及空 建構成爲 放至爐的 中的顯熱 供應設備 供應的燃 空氣量較 2 0% 0 高溫燃燒 置中，藉 -17- (12) 1270638 著執行高溫空氣燃燒成爲使得燃燒室2中的溫度成爲等於 或大於8 0 0 °C，可減小燃燒室2中設置有反應管件7之處 的溫度場之間的溫度差異。 由本發明的發明人所執行的硏究顯示如果第二燃燒器 8從燃燒的一開始就被積極地操作，則由於燃燒開始時的 來自第二燃燒器8的熱，大的溫度差異會產生在溫度場之 間’或是會在每一反應管件處造成局部過熱。一旦在燃燒 室 2中達到高溫空氣燃燒狀態，如果只有第一燃燒器 3a ’ 4a，5a，6a被操作，溫度差異就會產生在溫度場之 間。根據本發明，在達到高溫空氣燃燒狀態之前，基本上 只有第一燃燒器 3 a，4 a，5 a，6 a被操作來升高燃燒室 2 中的溫度。在燃燒室2中達到高溫空氣燃燒狀態之前的週 期期間，第二燃燒器8可被操作燃燒，只要其不具有任何 大幅的作用。明確地說，第二燃燒器S可被操作燃燒至既 不會造成局部過熱也不會造成焦化的程度。在此情況中， 第一燃燒器3 a，4 a，5 a，6 a被主要地操作來升高燃燒室2 中的溫度，直到達到高溫空氣燃燒狀態。「高溫空氣燃 燒」被定義成爲燃燒室2的溫度已經成爲等於或大於800 °C的狀態。 在燃燒室2中達到高溫空氣燃燒狀態之後，第二燃燒 器8被起動燃燒或是第二燃燒器8的燃燒增加。隨後，第 一燃燒器3 a，4 a，5 a，6 a的燃燒量隨著第二燃燒器8的 燃燒的增加而減小，因而達到必要燃燒狀態。一旦達到必 要燃燒狀態，第一燃燒器3a，4a，5a，6a與第二燃燒器8 -18- (13) 1270638 的燃燒比被保持於用於必要燃燒狀態的位準。 必要燃燒狀態取決於想要的操作模式。例如，爲 在反應管件7的每一個的管壁上的溫度分佈於每一反 件7的圓周方向不會變得不均勻的燃燒狀態，第一燃 3a，4a，5a，6a與第二燃燒器8的燃燒比較佳地被設 5 0 : 5 0至〇 : 1 00的範圍。要由構成熱交換型燃燒空 應設備的用於第一燃燒器的部份燃燒空氣供應設備 4b，5b，6b及用於第二燃燒器的二部份燃燒空氣供 備1 〇，1 1供應至燃燒室2的空氣量被界定成爲使得 中的平均氧濃度落在3. 5%至6%的範圍內。 圖2顯示當第一燃燒器3a，4a，5a，6a與第二 器8的燃燒比在圖1所示的配置中達到高溫空氣燃燒 之後在〇至100%的範圍內變化時，於每一反應管件 周方向的管壁上溫度分佈的最大差異的測量平均値。 2可知，在達到高溫空氣燃燒狀態之後，管壁上溫度 的溫度差異隨著第一燃燒器3 a，4 a，5 a，6 a的燃燒 第二燃燒器8的燃燒朝向100%增加之下朝向〇%減小 得較小。 圖3顯示第二燃燒器的使用百分比與排氣中的 濃度的測量關係，其中情況（A )係如此實施例中所 第二燃燒器8被設置在爐體1的底壁（爐底板）1 a 而情況（B )係如另一實施例中所示，第二燃燒器8 置在爐體1的頂壁（爐頂板）1 b處。如圖所示，在 高溫空氣燃燒狀態之後，NOx量可藉著在第二燃燒器 達到 應管 燒器 定於 氣供 3b， 應設 排氣 燃燒 狀態 的圓 從圖 分佈 量在 而變 NOx 示， 處， 被設 達到 8的 -19- (14) 1270638 燃燒朝向100%增加之下將第一燃燒器3a，4a，5a，6a的 燃燒量朝向0%減小而被減小，不論第二燃燒器設置在何 處。 另外，圖4顯示當第一燃燒器3a，4a，5a，6a與第 二燃燒器8的燃燒比在達到高溫空氣燃燒狀態之後被設定 於〇 : 1 0 0時，藉著改變供應至燃燒室2的空氣比（殘餘 氧濃度）的排氣中的Ν Ο X及C 0以p p m爲單位的轉變。 從圖4可知藉著增加空氣比（殘餘氧濃度），雖然CO量 逐漸減小，但是NOx量傾向於增加。 圖5顯示當第一燃燒器3 a，4 a，5 a，6 a與第二燃燒 器 8的燃燒比在達到高溫空氣燃燒狀態之後被設定於 4 0 : 6 0時，藉著改變供應至燃燒室2的空氣比（殘餘氧 濃度）的於每一反應管件7的圓周方向的管壁上溫度分佈 的最大差異的測量平均値。從圖5可知，一旦達到高溫空 氣燃燒狀態，管壁上的溫度差異隨著燃燒室2中氧濃度的 增加而變得較小。鑑於如圖4所示的NOx及CO的增力口 / 減小傾向，較佳的殘餘氧濃度爲3 %至6 %。在此實施例 中’最佳操作模式爲使得燃燒比最後被設定於〇 :〗00， 並且氧濃度被設定於6%。 已知弟一燃燒器 3 a，4 a，5 a，6 a的燃燒量被較佳地 設定成爲比第二燃燒器8的燃燒量大，以在不大幅增加溫 度場之間的溫度差異之下盡可能多地增加所接收的熱量或 熱傳導效率。 在此實施例中，四個連續燃燒型再生燃燒器（第一燃 -20- (15) 1270638 燒器）3，4，5，6與八個第二燃燒器8，9的位置關係以 及四個再生燃燒器（第一燃燒器）3，4，5，6與八個第 二燃燒器8，9的燃燒比被界定成爲使得在假設由七個反 應管件7所接收的熱量在七個管件7只由四個再生燃燒器 3，4，5，6加熱時爲一之下，由七個反應管件7所接收 的熱量成爲大於一。如稍後所述，在此實施例中，再生燃 燒器（第一燃燒器）3，4，5，6與第二燃燒器8，9的燃 燒比被設定於8 0 : 2 0。 在8 0:20的燃燒比之下，由反應管、件的每一個所接 收的熱量可增加，即使是第一燃燒器3 a，4a，5 a，6a的 配置及第二燃燒器8的配置以可能的方式改變。在80: 2 0至5 0 : 5 0的燃燒比之下，雖然大小有一些不同，但是 所接收的熱量也可增加。 第一燃燒器及第二燃燒器有各種不同的配置可被考 慮。如此實施例中所示，較佳的爲第一燃燒器3 a，4a， 5 a，6 a被固定地設置在底壁（爐底板）1 a處，且第二燃 燒器8被固定地設置在頂壁（爐頂板）1 b處。以此配 置，用於第一*燃燒器3a，4a，5a，6a的燃燒空氣及來自 第一燃燒器3 a，4 a，5 a，6 a的熱的一部份趨近第二燃燒 器8的附近，因而有助於加熱位於第二燃燒器8的附近的 那些反應管件7。因此，在第二燃燒器8被配置在與第一 燃燒器相同的壁部份上的情況中，由反應管件的每一個所 接收的熱量可在反應管件的每一個處在不會局部過熱之下 輕易地增加。 -21 - (16) 1270638 較佳地，第二燃燒器被建構成爲形成一部份燃燒火 焰，其最大氣體溫度成爲等於或大於50(TC。例如，如圖 6槪念性地顯示的，藉著將第二燃燒器8降低至爐壁】χ 的壁位準下方一特定距離，並且在第二燃燒器8的前方建 構一燃料空氣混合室1 2，可形成一部份燃燒火焰。 第二燃燒器不須被配置在相等的間隔處。第二燃燒器 可以如圖7所示的方式被配置。 如圖8至1 5所示，第二燃燒器可被不同地配置。圖 8至1 5顯示第一及第二燃燒器在根據本發明的不同實施 例中的各種不同的配置。在這些圖中，用與圖1中所用者 相同的參考數字來標示與圖1中所示者相同的構件，並且 省略對其的敘述。 圖S顯示根據本發明的反應爐的另一實施例。在此實 施例中，四個第二燃燒器8被固定於底壁1 a的固定區 域，並且四個第二燃燒器9被固定於頂壁1 b的固定區 域，使得第二燃燒器將燃料朝向反應管件7中的二或二個 以上的相鄰管件之間所界定的空間噴射於七個反應管件7 的延伸方向。在爐體1的側壁1 c上，用於第二燃燒器的 二燃燒空氣供應設備1 〇，1 1被配置在於縱向的間隔處。 用於第二燃燒器的此二燃燒空氣供應設備1 0，1 1是以與 上述的連續燃燒型再生燃燒器3，4，5，6除了燃燒器之 外相同的方式被建構。明確地說，用於第二燃燒器的此二 燃燒空氣供應設備1 〇，1 1分別包含再生器，旋轉機構， 及空氣風扇。用於第二燃燒器的此二燃燒空氣供應設備 -22- (17) 1270638 ]〇，l 1被建構成爲將來自燃燒室2的排氣經由可透空氣 再生器而排放至爐的外部，以及對第二燃燒器8，9供應 用儲存在再生器中的顯熱升高至高溫的燃燒空氣。要由用 於第二燃燒器的二燃燒空氣供應設備1 〇，u供應的空氣 量相對於要由第二燃燒器8，9供應的燃料量被較佳地設 定於小於一理論燃料空氣量的3 〇 %。 圖9爲顯示根據本發明的反應爐的另一實施例的組態 的視圖。此貫施例與圖8所示者的不同在於只有四個第二 燃燒器9被設置在頂壁1 b上。 圖1 〇爲顯不根據本發明的反應爐的另一實施例的組 悲的視圖。此貫施例與圖8所示者的不同在於只有四個第 二燃燒器8被設置在底壁1 a上。 圖1 1爲顯示根據本發明的反應爐的另一實施例的組 態的視圖。此實施例與圖8所示者的不同在於只有四個第 二燃燒器8被設置在底壁1 &上，並且四個連續燃燒型再 生燃燒器3，4，5，6被固定在頂壁1 b上。用於第二燃燒 器的二燃燒空氣供應設備1 〇，1 1 (顯示在圖8中）在圖 1 1中省略。在圖n所示的此實施例中，二連續燃燒型再 生燃燒器3 ’ 4被配置在一群反應管件7的一側成爲將燃 料噴射於管件的延伸方向，並且二連續燃燒型再生燃燒器 5 ’ 6被配置在該群反應管件7的另一側成爲將燃料噴射 於管件的延伸方向。 圖1 2爲顯示根據本發明的反應爐的另一實施例的組 態的視圖。此實施例與圖8所示者的不同在於只有四個第 -23- (18) 1270638 二燃燒器9被設置在頂壁1 b上，並且四個連續燃燒型再 生燃燒器3，4，5，6被固定在底壁1 a上。用於第二燃燒 器的二燃燒空氣供應設備1 〇，1 1 (顯示在圖8中）在圖 1 2中省略。在圖1 2所示的此實施例中，二連續燃燒型再 生燃燒器3，4被配置在一群反應管件7的一側成爲將燃 料噴射於管件的延伸方向，並且二連續燃燒型再生燃燒器 5 ’ 6被配置在該群反應管件7的另一側成爲將燃料噴射 於管件的延伸方向。 以下的表顯示當連續燃燒型再生燃燒器3，4，5，έ 與第二燃燒器8或9的燃燒比相關於圖8至1 2所示的實 施例改變時，反應管件7的每一個所接收的熱量或熱傳導 效率的轉變。 表1 實施例 圖8 圖9 圖1 0 圖11 圖12 燃燒比 熱傳導效率 1 0 0 % : 0 % 0.83 0.83 0.83 0.98 1.00 8 0 % : 2 0 % 1.09 0.90 0.92 1.03 1.05 5 0 % : 5 0 % 0.90 0.84 0.92 0.93 0.93 2 0 % : 8 0 % 0.87 0.80 0.93 0.92 0.93 此表顯示在圖1 2所示的實施例中由反應管件7所接 收的熱量在只有連續燃燒型再生燃燒器3，4，5，6被用 於燃燒而不使用第二燃燒器9時被定義爲一的假設下，相 -24- (19) 1270638 關於圖8至1 2所示的實施例的由反應管件7所接收的熱 量。因此，表1所示的數字代表熱傳導效率。燃燒比行指 示「連續燃燒型再生燃燒器3，4，5，6 (第一燃燒器） 與第二燃燒器8，9」的燃燒比。如從表1可知的，當燃 燒比在圖8，1 1，及1 2所示的實施例中被設定於8 0 : 2 0 時，燃燒效率大於一。在圖8至12所示的這些實施例 中，在每一實施例的所接收的熱量在「1 〇〇% : 〇%」的燃 燒比之下被定義爲一的假設下，燃燒效率在燃燒比被設定 於8 0 : 2 0時增至最大而大於一。因此，在這些實施例的 任何之一中，燃燒比較佳地被設定於8 0 : 2 0。 圖1 3至1 5顯示其他的實施例，其中連續燃燒型再生 燃燒器3，4，5，6及第二燃燒器8，9被互相不同地配 置。在這些實施例中，如上所述，燃燒效率可藉著將燃燒 比設定於80 : 20而被增至最大。 在上述實施例的每一個中，第二燃燒器及用於第二燃 燒器的部份燃燒空氣供應設備被分開地設置。但是’第二 燃燒器及用於第二燃燒器的燃燒空氣供應設備可集合式地 被配置而構成一燃燒器系統，亦即連續燃燒型再生燃燒 在這些實施例中，使用高溫空氣燃燒型的連續燃燒型 再生燃燒器。當然，也可使用其他型式的再生燃燒器’例 如旋轉及交替再生燃燒器。 產業利用性 -25- (20) 1270638 根據本發明’可防止反應爐內部的溫度場 差異在燃燒開始時變得太大而造成反應管件 化。藉著在反應爐的燃燒室中達到高溫空氣燃 在一或多個第二燃燒器的燃燒增加之下減小第 燃燒量，也可防止燃燒室中的溫度場之間的溫 造成反應管件的破裂或焦化。 【圖式簡單說明】 圖1爲顯示可用於用來測試的反應爐的本 實施例的組態的視圖。 圖2顯示當第一燃燒器與第二燃燒器的燃 高溫空氣燃燒狀態之後在〇至1 〇 〇%的範圍內 每一反應管件的圓周方向的管壁上溫度分佈的 測量平均値。 圖3顯示當第二燃燒器被設置在爐體的 板）處時及根據本發明的另一實施例的當第二 置在爐體的頂壁（爐頂板）處時，第二燃燒器 比與排氣中的NOx濃度的測量關係。 圖4顯示當第一燃燒器與第二燃燒器的燃 高溫空氣燃燒狀態之後被設定於〇 : 1 00時， 應至燃燒室的空氣比（殘餘氧濃度）的排氣中 C 0以p p m爲單位的轉變。 圖5顯示當第一燃燒器與第二燃燒器的燃 高溫空氣燃燒狀態之後被設定於40 : 60時， 之間的溫度 的破裂或焦 燒狀態之後 一燃燒器_的 度差異大至 發明的第一 燒比在達到 變化時，於 最大差異的 底壁（爐底 燃燒器被設 的使用百分 燒比在達到 藉著改變供 的 Ν Ο X及 燒比在達到 藉著改變供 -26- (21) 1270638 應至燃燒室的空氣比（殘餘氧濃度）的於每一反應管件的 圓周方向的管壁上溫度分佈的最大差異的測量平均値。 圖6爲顯示用於第二燃燒器的出口結構的例子的放大 剖面圖。 圖7顯示第二燃燒器的不同配置。 圖8爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第二 實施例的組態的視圖。 圖9爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第三 實施例的組態的視圖。 圖1 〇爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第 四實施例的組態的視圖。 圖1 1爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第 五實施例的組態的視圖。 圖1 2爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第 六實施例的組態的視圖。 圖1 3爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第 七實施例的組態的視圖。 圖1 4爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第 八實施例的組態的視圖。 圖1 5爲顯示可用於用來測試的反應爐的本發明的第 九實施例的組態的視圖。 元件對照表 1爐體 >27- (22) (22)1270638 1 a底壁（爐底板） 1 b 頂壁（爐頂板） 1 c 側壁 1 d 側壁 ]e側壁 1 f側壁 lx爐壁 2燃燒室 3 再生燃燒器 3 a第一燃燒器 3 b部份燃燒空氣供應設備 4 再生燃燒器 4 a第一燃燒器 4b部份燃燒空氣供應設備 5 再生燃燒器 5 a第一燃燒器 5b部份燃燒空氣供應設備 6再生燃燒器 6a第一燃燒器 6b部份燃燒空氣供應設備 7反應管件 8第二燃燒器 9第二燃燒器 1 〇部份燃燒空氣供應設備 -28 (23)1270638 1 1部份燃燒空氣供應設備 ]2燃料空氣混合室
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