TWI274828B - Burner and method for combusting fuels - Google Patents

Description

1274828 ★ 九、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明涉及利用氧化劑如氧氣或富氧空氣來燃燒氣態 燃料的燃料燃燒器和方法，尤其涉及用於在玻璃、陶究材 料、金屬等的工業熔爐内產生高溫的燃燒器和方法。 先前技術 仏5本發明疋在用於熔化玻璃的氧/氣體燃燒器和燃燒 方法的範圍内進行論述的，但本發明並不僅限於用在玻璃 熔化過程或工業熔爐中。本領域技術人員應當意識到本 發明的燃燒器和方法可用於許多其他的火法處理的加熱 (fired process heating)應用中。 _ 美國專利No· 5360171 (Yap)公開了一種用於在氧化 .^中燃燒燃料的燃燒器，其具有夾在彼此分離且獨立的上 邛和下部氧化劑喷嘴之間的燃料喷嘴。該燃燒器產生向外 •刀散的扇形燃料和氧化劑喷射物，從而提供了寬火焰。氧 化劑噴射物比燃料喷射物的速度小以便將氧化劑吸入燃 中。、田 τ σ以提供上部和下部的次級氧化劑喷嘴用於分級式燃 燒。 “、、 美國專利No· 5545〇31 ( J0Shi等）公開了 一種以形成魚 尾狀或扇形火焰的形式從喷嘴釋放出燃料和氧化劑的方法 2裝置。在優選的實施方案中，燃料歧管安裝在氡化劑歧 吕内。燃料歧管和氧化劑歧管的出口平面處都優選具有矩 戴面。在一個優選的實施方案中，兩歧管的上游位置 1274828 都具有大致正方形的橫截面，其以大致垂直的方向會合並 以大致水準的方向分岔開，從而在出口平面處形成大致矩 形的橫截面。這種組合的會合和分岔效果使流體產生了從 大致垂直的平面到大致水準的平面的淨動量傳遞，這樣燃 料和氧化劑就以較寬的形式從喷嘴釋放出，形成了魚尾狀 或扇形的火焰形狀。 美國專利No. 5611682 ( Slavejkov等）公開一種分級式 氧-燃料燃燒器，其在高度輻射的貧燃料火焰上產生了大致 扁平的富燃料火焰。該燃燒器具有一端為喷嘴的燃料通 道’燃料通道周圍有一套管，該套管與燃料通道之間具有 一定間隙，該間隙形成了氧化劑的通道。當將燃料引入該 燃料通道將氧化劑引入該氧化劑通道時，在燃料管道的 喷嘴端處會產生大致扁平的富燃料火焰。還提供有分級喷 嘴用於將部分氧化劑從該富燃料火焰下方引入，被夾帶入 該富燃料火焰的下部以產生高度輻射的貧燃料火焰。 美國專利No· 5575637 ( Slavejkov等）公開了一種與美 國專利No· 5611682 (Slavejk〇v等）中相似的氧_燃料燃燒 器/、不過該燃燒器不具有分級氧化劑的通道並且不採用 分級式模式。 美國專利No· 4690635 ( Coppin)公開一種高溫燃燒器 組合裝置，其具有含氧喷嘴主體，其中安裝了一個氣體導 管插件。該氣體導管插件具有氣體導管插件尖端，其外端 面為大致扁平的，並且上面設置有截頭圓錐體的凸起從該 端面伸出。該氣體導管插件尖端包括設置在中心的氣體管 6 1274828 道，其末端接在截頭圓錐體形凸起的近端形成銳緣。氧氣 排放口同心地設置在截頭圓錐體形凸起附近，用於引導其 中的氧氣與氣體燃料混合，以便在耐火的燃燒爐體内燃燒。 儘管先前技藝的燃燒器的各種設計取得了進步，但是仍 然存在許多問題，包括但不限於： 反應物的流動不均勻導致了火焰性質的不均勻； 反應物流的南水準瑞流導致了混合和燃燒的速率高 於所需值； 在燃料喷嘴知積聚和增加的固體碳導致了火焰變形。 與這些性能相關的問題通常會導致一些與燃燒器和方 法相關的問題，例如： 較熱，較短的火焰，其會造成處理爐内的熱傳遞和溫 度分配不均勻。該結果通常會縮短爐的耐火壽命並降低產 品產量。 從初始燃料/氧化劑混合物中可轉移（分級）出的氧化 •劑的百分比受到限制。該限制發生在將部分燃料和氧化劑 排放到耐火燃燒爐體（有時被稱為預燃室）的燃燒器内， 其中該耐火燃燒爐體將燃燒器組合裝置與處理爐分隔開。 攻一限制的主要結果造成了較低的輻射熱傳遞速率，較低 的燃料效率以及較高的ΝΟχ排放量。 燃燒益組件的過早南溫失效。 燃燒器的燃燒速率（燃料流速）範圍有所限制。 由於先前技藝的燃燒器和燃燒方法中所固有的這此和 許多其他的問題，人們期望具有一種燃燒器和燃燒方法能 1274828 克服先前技藝的這些難點、問題、限制、缺點和 β ”、、4个以提 供更好和更有利的結果。 人們進一步希望有一種高效的燃燒器和燃燒方法利用 氧化劑來燃燒燃料。 人們還進一步希望能減少初始混合時燃料和氧化劑流 的速度不均勻性。 人們還進一步希望能使燃料噴嘴上的碳堆積量最小化。 人們還進一步希望能獲得具有高度速度均勻性和低湍 流水準的流線型流。 人們還進一步希望初始混合時的燃料流和氧化 平均速度差最小化。 & 人們還進一步希望能降低燃燒器喷嘴處的反應物的流 動分佈不均句度，同時還能減小燃燒器入口的氣廢和湍流。 人們還進步希望通過運行較高動量和較多分級的燁 燒器來提高熔爐性能，其將產生較長較穩定的富燃料火焰 並且排放的氮氧化物量（Ν〇χ )較少。 5還進y希望通過較長較穩定的火焰將較高的總 傳熱率傳遞給熔爐中的負载以提高熔爐的性能。 人們還希望進一步提高玻璃熔爐的性能，其通過提供較 高的從火焰到玻璃的傳熱速率，從而升高玻璃底部的溫 度，提高玻璃從精煉機到玻璃溶爐的再循環性，並且減少 玻璃的缺陷（提高產量）。 人們也希望能擴展燃燒器的燃燒速率範圍。 1274828 發明内容 本發明是利用氧化劑來燃燒燃料的燃燒器和方法。該燃 燒器和方法有多個實施方案，並且這些實施方案有多種變 化形式。 用於.燃燒燃料的燃燒器的第一個實施方案具有多個元 件。第一個元件是具有多個燃料區的燃料管道，每個燃料 區與其它的燃料區彼此流體相通，適用於輸送燃料流。第 二個元件是具有多㈣化劑區的第一氧化劑管道，每個氧 化劑區與其它的氧化劑區彼此流體相通，適用於輸送氧化 劑流。 該燃燒器的第一個實施方案的燃料管道包括燃料入口 區、燃料過渡區以及燃料出口區。燃料入口區具有第一燃 料入口和與該第一燃料入口相隔開的第一燃料出口，該燃 料入口區具有第一截面流通面積，適於輸送從第一燃料入 口進入並從第一燃料出口流出的燃料流。燃料過渡區具有 ，燃料送進口和與該燃料送進口相隔開的燃料送出口，該燃 料過渡區適用於輸送從該燃料送進口進入並從該燃料送出 口流出的燃料流的至少一部分，並且具有第二截面流通面 積，該第一截面流通面積從燃料送進口處的初始截面流通 面積變化到燃料送出口處的不同截面流通面積。燃料出口 區具有第一燃料入口和與該第二燃料入口相隔開的第二燃 料出口，該燃料出口區適用於輸送進入從該第二燃料入口 並從該第二燃料出口流出的燃料流的至少一部分，並且具 有在整個燃料出口區基本相同的第三截面流通面積。 9 .l274828 該：燒器的第一實施方案的第一氧化劑管道 =入和氧化劑出口區。氧化劑人口區具有第—氧化劑 =與該第一氧化劑入口相隔開的第一氧化劑出口，該 广口區適用於輸送從該第一氧化劑入口進入並從該 氧化劑出口流出的氧化劑流，並且具有第四截面流通 、至少部分該氧化劑入口區被設置点A 士 a ^ & 极。又置成基本全部地圍繞 枓區、燃料過渡區和燃料出口區中至少之一的至 ::部:分。氧化劑出口區具有氧化劑送進口和與該氧化劑 目隔開的氧化劑送出^該氧化劑出口區適用於輸 以乳化劑迗進口進入並從該氧化劑送出口流出的氧化 至少一部分’並具有第五截面流通面積，所述第五 ， 们於或等於第四截面流通面積，並且在整個 :化劑出口區基本相同’至少部分氧化劑出口區被設置成 基本全部地圍繞著至少部分的燃料出口區。 ▲該燃燒器的第一個實施方案有許多種變化形式。在一種 變體中’氧化劑出口區的第五截面流通面積與出口區的第 三截面流通面積之比小於化學計量燃燒所需的氧化劍心 料的摩爾比。 ...... 該燃燒器的第二侗香#十给a松 人 一個實把方案與第一個實施方案相似，但 含有與氧化劑入口區流體連通的Y形氧化劑入口管道，JL 適用於將氧化劑流送入氧化劑入口區的第一氧化劑入口 :、 該燃燒器的第三個實施方案與第-個實施方案相似，但 含有至少-個設置在燃料過渡區中的導流葉片，其中在該 燃料過渡區的燃料送進口處的初始截面流通面積小於該燃 1274828 料過渡區的燃料屮〇 _ 叶出口處的不同截面流通面積。 該燃燒器的帛四個實施方_ Μ 含古笙 ^ 、 實知方案相似，作 3有與第1化劑管道相鄰的第二氧化劑管道，，第一 化劑管道具有第二氧化劑入口和 _二该第二- 開的第二氧化劑出口，，第/—乳化劑入口相隔 第二氧化P 減“道相於輸送從該 乳㈣入口進入並從該第二氧化 氧化劑流或另—種氧 机出的另一股 r從該第二氧化劑管道的第二氧化劑出口流出：二 乳化劑流或另_種氧化劑流位於火焰 2 邱八_ 的第-燃枓出口流出的燃料流和至少 口 p刀從氧化劑出口區的氧化 形成的。 I出口-出的氧化劑流燃燒 在燃燒燃料的該燃燒器的第個實 « . 7/ A w 1她方案中，該燃燒器 /、有縱轴並包括姆燒薄尘诚甘 _ 麂器大鳊其具有位於燃料流附近的第 長邊，以及位於氧化劑流附近的第二伸長邊，盈平行 縱轴的線成小於大約15。的主尖端角（α),並且與平行 笛縱轴的上游表面相交。在該實施方案中，第一伸長邊和 第-伸長邊形成第了第二尖端角⑴，其大於主尖端角（α) 而小於90。，該角度是和沿燃料流動方向從第一種長邊沿 長並與之相切的線成的角。在該實施方案的變體中，第二 伸長邊包括形成主尖端角（α)的原椎形部分，以及一端止 於第一伸長邊的曲面部分。 本發明的另一方面在於一種用於熔化玻璃的溶爐，該熔 爐具有至少一個上面所討論的任一實施方案或變體中的燃 1274828 燒器。 利用虱化劑燃燒燃料的方 個步驟。第—+ 的第一個實施方案包括多 弟步疋提供燃料源。第-牛θs , 化劑源。第三步是 弟—步疋美供至少一個氧 實施方案。第二ί燒器，例如上述燃燒器的第-個 弟四步疋將燃料流輪送一 至少部分的燃料流從該第一燃料入：至，“

口。第五步是將氧化劑流輪送到第—氧化：料出 少部分氧化劑流從誃笛一# 虱化劑入口，從而至 ^ ^ 〜 氧化劑入口被輸送至氧化劑送出 少部分n 第—燃料出口出來的燃料與至 少#刀從乳化劑送出口 出來的虱化劑進行燃燒。 利用虱化劑燃燒燃料的該 夕括微儿， 法的第一個實施方案有許 夕種k化形式。在一種變體中， ^ ig ^ ^ , 虱化背出口區的第五截面 抓通面積與燃料出口區的第二 价 叶詈㈣ο π弟-截面流通面積之比小於化學 计…、燒所*的氧化劑與燃料的摩爾比。 該方法的第二個實施方案與該方法的第一個實 =^_兩個附加的步驟。第—個附加步驟是提 〜、乳化劑入口區流體連通的γ形氧化劑入口管道，苴適 用於將氧化劑流送入氧化劑入口區的第—氧化劑入口。第 Γ個附加步驟是將至少部分氧化劑送人該Υ形氧化劑入口 管道。 該方法的第三個實施方案與該方法的第一個實施方案 類似，只不過還包括另一個步驟，即提供至少一個設置在 燃料過渡區中的導流葉片，其中在該 Τ你成/然枓過渡區的燃料送 進口處的初始截面流通面積小於該燃料過渡區的燃料送出 12 1274828 口處的不同截面流通面積。 該方法的第四個實施方案與該方法的第-個實施方案 類似，只不過包括三個附加的步驟。第—個附加步驟是提 =第-氧化劑管道相鄰的第二氧化劑管道，該第二氧化 吕道具有第一氧化劑入口和盘該第-畜几令丨 的第m減劑人口相隔開 ’該第二氧化劑管道適用於輸送從該第 入口進入並從該第二氧化劑出口流出的另 種氧化m個附加步驟是將所述另一 =1齊以或另一種氧化劑流輸送至第二氧化劑入口，從 而至^部分所述另一 H8· ft ^ 〇.> 二氧化劑入Π被輸送至第一種氧化劑流從該第 是使至小另—… 劑出口。第三個附加步驟 化劑出=出14分《第二燃料出σ出來的燃料與從第二氧 W出口出來的至少部公 所述另—股氧化劑流或至少部分 Γ 錢錢進行燃燒。在㈣施方㈣—種變體 第二氧化劑管道的第二氧化劑出口流出的另一股 Γ部!^或另一種氧化劑流位於火焰下方，該火焰是由至 i八=燃抖出口區的第二燃料出口流出的燃料流和至少 部分從氧化劑出σ 夕 的。 w、送出口流出的氧化劑流燃燒形成 多個Γ驟氧燃料的該方法的另-個實施方案包括 第三步是接 燃料源。第二步是提供氧化劑源。 燒器二五燒燃料的燃燒器，例如上述燃 燃料與至少部八— 燃燒器。第四步是使至少部分 刀虱化劑位於燃燒器尖端附近進行燃燒。在 13 1274828 該方法實施方案的變體中，第二伸長邊包括形成主尖端角 (α )的原椎形部分，以及一端為第一伸長邊的曲面部分。 本發明的另一個方面在於一種用於熔化玻璃的方法，該 方法包括上面所討論的任一實施方案和變體中的利用氧化 劑來燃燒燃料的方法。 實施方式 • 本發明是利用氧化劑來燃燒燃料的燃燒器和方法。儘管 這裏是在用於玻璃熔融應用中的氧/氣體（氧氣/氣體）燃燒 器的範圍内對本發明進行論述的，但其並不僅限於這類燃 燒器和應用。本領域技術人員將意識到，該燃燒器和方法 可用於許多其他的火法處理的加熱應用中，包括但不限於 水泥窯、鐵/非鐵金屬熔爐以及蒸汽發生器。 當用於玻璃熔化應用中時，氧氣/氣體燃燒器產生具有 擴大調節比的高溫寬火焰並能夠分級引入（即延遲引入） _回百分比的氧氣到該火焰的下面以實現比用先前技藝的燃 燒器能達到的更高的輻射量，更低的Ν〇χ，並更好地控制 火焰長度和動量。這些性能的提高是對該燃燒器元件的新 穎設計和配置的結果。在玻璃熔化的應用中，該燃燒器通 吊被用於與^裝在逵燃燒器和熔爐燃燒空間之間的耐火燃 燒爐體連用。 這襄所使用的術語“燃料，，指任何適用於燃燒目的的 氣態燃料。儘管一種優選的燃料為天然氣，但也可以使用 不同的燃料氣體，例如氫氣、乙烷、丙烷、丁烷、乙炔， 14 1274828 以及其他的氣態燃料和它們的組合。 這裏所使用的術語“氧化劑，，指氧氣、富氧空氣或者任 何其他適合的氧化劑，其氧氣濃度大於大約21體積。/〇。一 種優選的氧化劑是由低溫空氣分離設備或吸附過程產生的 商用純氧。這種氧化劑的氧氣濃度通常大於大約9〇體積 % °南溫溶爐例如玻璃熔爐中常常使用商業純氧和天然氣 的組合。 圖1表不了本發明的燃燒器ίο的一個實施方案的側視 圖。燃料12，例如天然氣，進入燃料入口區16的燃料入 口 14。燃料流過燃料入口區、燃料過渡區18、以及燃料出 口區20，從燃料出口 U流出。在圖1所示的實施方案中， 燃料入π區是—根圓形#，燃料過渡 形㈣料出口區是扁平橫截面的部件。 的是，這三個區為—體化、三分區、預先焊接的 組合裝置。 一仍然參見圖卜將氧化劑24’例如氧氣送入氧化劑入口 歧管26’例如圖4所示的流㈣γ形氧化劑入口。最级， 氧化劑流到氧化劑穩壓室28並輸送至氧化劑出π區30。 氧化劑穩壓室和氧化劑出口區之間的板32具有開口 34, ==通過該開口’如圖2所示。圈6進—步表示了 忒貫細方案。本領域技術人員 谂十安v, 田71曰，有可替換的實 案，例如圖7中所示的替換性實施方案。 如圖1所示，流線型定位銷36在燃 劑出口區30之間摇抵7 士松^ _ >-⑼和乳化 "、了支援。在氧化劑穩壓室28的上游 15 1274828 ° -有氧化劑擴散器33。該擴散器的 入氧化劑穩磨室的氧化劑流。仍，佈進 壓室-_另一根氧化劑…^ 級引入氧化劑。從氧化劑穩壓室到分級氧：齊胸 ==1導管的氧化劑流可通過分級閥門42或其他的 凋控裝置來調節。 圖2:示了由燃料出口區2。和氧化劑出口區⑽構成的 燒器出口區。圖3表示了該燃燒器的-個實施方案中的 燃燒器出口區的正視圖。然而，本領域技術人員應明白， 該燃燒器出口區可具有與圖3所示不相同的構型（一種或 多種）。 圖8表示本發明燃燒器1〇與耐火燃燒爐體I%連用的 截面不忍圖。在該燃燒爐體的上腔室152内形成了高溫火 焰151。從該燃燒器的氧化劑出口區3〇發射出的氧化劑工兄 圍繞著火焰，同時將氧化劑添入該火焰中並向火焰附近的 耐火表面1 54提供對流冷卻。分級氧化劑丨55通過該燃燒 爐體的下腔室156。 本發明相對於先前技藝的改進結果歸因於燃燒器1 〇各 種元件的獨特配置和結構。下面將論述這種結構和設置中 的一些更重要的方面。 例如，如圖1和2所示，氧化劑出口區30的截面流通 面積必須小於或等於氧化劑穩壓室28的截面流通面積，並 且在整個氧化劑出口區基本上一致。（流線型定位銷3 6的 確使氧化劑出口區的截面流通面積局部地減少了大約 16 1274828 。而二、被°又5十得既不會產生湍流璇渦，也不會使在出口 品=送出口處的氧化劑速度分佈有顯著的改變。）減小截 面机通面積的目的是為了使氧化劑流的靜壓在流動方向上 減小’因為讀“有利的，，壓力梯度有助於消除不均句的

、燃料過渡區18的截面流通面龍燃料過渡區的燃料送 進處的初始的截面流通面積變化到燃料過渡區的燃料送 处的不同截面流通面積。該燃料出口區的截面流通 面積全部基本上一致。在一個實施方案中’燃料過渡區的 k進口處的截面流通面積大於或等於燃料過渡區的送出口 處的截面流通面積，因為這樣形成了有利的壓力梯度，其 具有前面所述的優點。(這種相等的入口和出口面積形成了、 中性的Μ力梯度’其不會對流速分佈造成不利影響。） 在另一個實施方案中，燃料過渡區18的送進口處的截 面流通面積小於燃料過渡區的送出口處的截面流通面積。 該實施方案支持“反”壓力梯度（流動方向上的壓力增 加)，在不干涉的情況下會導致速度不均勾性的增加並可能 形成逆流區域和高水準的湍流。Α 了防止這些有害結果， 該實施方案需要插入-個或多個導流葉片5〇，如圖$所示。 在一個實施方案中，燃料過渡區18的燃料送出口處的 截面流通面積為基本上非圓形的，燃料出口區2〇的截面流 通面積基本上為非圓形的。在另一個實施方案中，燃料出 口區的縱橫比（寬度：高度）在燃料出口 22處為大於大約 2.卜燃料過渡區在燃料送出口處的縱橫比大於大約 17 1274828 而在另一個實施方幸φ + & 万茶中，在虱化劑出口區3〇的送 截面流通面積與在燃料出口區2〇 地 通面積之比小於化學計量㈣^枓出口 4的截面流 .“、、斤萵的氧化劑與燃料的摩爾 比。（化學計量燃燒是煥料 、枓與不過量的氧化劑在理論上的完 全燃燒。對於甲烷與氧氣的揪 的^ … 、虱虱的燃燒來說，該實施方案中的前 述面積比因而將小於2 : 1。） 本發明的這個方面建立τ檢 了 L、枓出口區2〇與氧化劑出口 區3 0的平均流速比，只有當旦旦 μ山r 士 、化予汁置的置的氧化劑流 過浏出口區時其才等於1.0。這樣達到的效果是使得當 小於化學計量的氧化劑流過氧化劑出口區時，燃料和氧化 劑流的平均流速之差，以及因此在反應物流之間的勢切應 力和混合率達到最小。該結果的優點在於允許高百分率的 氧化劑分級而不會有高溫損害燃燒器10或耐火燃燒爐體 150的風險。較高的分級水準可產生較長較明亮的火焰， 其旎產生較兩的能量效率並減少N0x排放量。 通過實驗室和實地測試，比較了本發明的燃燒器與美國 專利No· 5611682 ( Slavejkov等）中所述的先前技藝燃燒 器的性能，證實了目前為止所論述的由本發明各方面所取 得的改進結果。下面將討論這些測試和比較的有些結果。 對兩種燃燒器的燃料和氧化劑出口處的速度分佈進行 了測量。用一個表示特定流動截面的局部速度與平均速度 的標準偏差的參數對速度不均勻性進行了定量。測量的結 果以及隨後的計算表明，本發明燃燒器的速度不均勻性平 均為先前技藝燃燒器的三份之一量。用本發明的燃燒器獲 18 1274828 〆 得的喷嘴流動分佈轉化成了對氧氣和天然氣之間混合過程 的較好控制。特別是，較好的均句度意味著較低的贫切速 率和較V的局部氧氣耗盡可能性。因此，獲得了較強的分 、及月b力和預燃器或燃燒爐體内較小的過熱風險。而且，反 ㈣流的均勻性更好，使得火焰特性較為均勻，並且特別 是，降低了會導致耐火溶爐過熱和較高N0x排放量的峰值 火焰溫度。 Φ 對兩種燃燒器的燃料入口靜壓需要的比較表明，相對於 先前技藝的燃燒器在燃料入口壓力需要方面有了明顯降 低。特別地’測量表明本發明的燃燒器中的燃料入口壓力 的降低超過了 80〇/〇。壓力的降低主要歸因於要求整個燃料 出口截面20的截面流通面積基本相同。因此，出口區不存 在靜態混合裝置（例如隔板）。使用這些靜態混合裝置通常 是通過形成大的壓降（其以端流旋渦的形式耗散能量）和 促進湍流混合來提高速度的均勻性。本發明的燃燒器免去 _ 了對靜垮混合裝置的需要，並因此在燃料過渡區i 8内實現 了“平滑”的速度曲線特徵，其具有最小化的壓力損失和 可忽略不計的滿流生成量。 測量表明，在燃料過渡區18中利用導流葉片5〇的實施 方案是本發明燃燒器10中燃料入口壓力最低的，因為導流 葉片有效地將過渡區送進口處的部分動能轉化成了過渡區 的送出口處的壓力能，同時還獲得了所需的速度平滑。 本發明的燃燒器10在兩種工作模式下所需的氧氣的入 口壓力遠遠低於先前技藝的燃燒器：1)分級閥42關閉時， 19 !274828 和f)分級閥大開時。與燃料入口壓力類似，這主要是因 為氧化劑出口截面30的截面流通面積在整個氧化劑出口 區基本上相同，a此沒有靜態混合裝置的斷流、產生湍流 的效應。通過減少氧氣穩壓室28和氧氣出口區3〇的送= 口之間的載面流通面積，這兩個區域之間形成了平滑的氧 氣速度分佈。 由於大夕數燃燒器的f裝限制了氧氣和/或燃料的供給 •壓力，本發明所實現的所需燃料和氧氣壓力明顯降低的主 要優點就是能夠以較高的通量燃燒燃燒器。在一些情況 下，較低的壓力還可以使得供給氧氣作為氧化劑的空氣分 離設備功率消耗較低。而且，在本發明燃燒器中生成的2 低的湍流水準可使燃燒器能夠以較高的通量工作，而由= 生成短而過量的湍流火焰造成的燃燒器過熱或熔爐溫度的 不均勻分佈的風險較低。 還對露天燃燒過程中兩種燃燒器的火焰光譜輻射進行 _ 了測里。圖9中比車父了燃燒率為15MMBtu/hr時的火焰光 譜輻射，其氧化劑分級水準設定在它們各自的最大設計水 準。這些燃燒器的最大設計分級水準是由從氧化劑出口區 30流出的氧化劑在燃燒器燃燒率的整個範圍内提供給預燃 器足夠的冷卻程度的能力決定的。本發明的燃燒器在實踐 中可達到的最大氧氣分級水準占總燃燒氧氣的至少7， 而先刖技藝的燃燒器的最大分級水準通常在4〇%的範圍 内，取決於燃燒率。 本發明的燃燒器的分級限制相對於先前技藝有所擴 20 1274828 大’因改良的喷嘴流動分佈和較低的湍流水準降低了預燃 器内燃料和氧氣流之間的混合速率，也使得出現氧氣流局 4缺乏的幾率最小化。這些提高的流動特性確保了本發明 的燃燒器有合適的預燃器冷卻性，甚至是在極高的分級水 準和高燃燒率的情況下操作時。 如所示，本發明的燃燒器發出了明顯更高的輻射量（大 於25%的總增量）。主要的輻射增加量出現在低於i8〇〇nm • 的波#又，表示了黑體輻射的增加，其原因在於燃燒器的富 燃料主焰較多（由於較高的氧分級水準）並因此形成了較 豆§並且增大的煙灰顆粒。在玻璃熔融爐中該電磁光譜範 圍内的輻射熱傳遞是理想的，因為該光譜範圍位於熔化玻 璃的最高光透射率區域内。因此，來自於火焰的能量傳遞 旎夠深深地穿透進玻璃熔液中，提供較均勻的加熱並能有 效地利用燃料中可利用的能量。 \ 圖10表示了在典型的玻璃熔爐8〇中操作本發明燃燒器 帽|的側視圖。燃料82和氧氣84在燃燒器中燃燒形成富燃料 的主焰86,分級氧化劑88在該主焰的下方輸送。該富燃 料主焰具有高煙灰濃度。向上的輻射90傳遞到爐頂92。 該分級氧化劑的反應在主焰的下邊形成了較熱的化學計量 火焰94，向下的輻射96從該化學計量火焰傳遞到原料％ 或負載。下方火焰分級的主要效果是其產生了黑體輻射， 優先向下地扣向原料98或負載。驅使這種效果的主要機制 是，富燃料的主焰86具有較高的煙灰形成率，同時由分級 氧化劑88和主焰之間反應形成了高溫高發光度的下方火 21 1274828 94。儘管從火焰的下方發出的輻射96罝 ，向下朝著原 料（例如玻璃熔液）的基本上無阻礙路徑， “ 但琢不透明的 “光厚”主焰部分阻礙了向上的輻射傳遞。 义囚而產生的偏 差效果明顯有利於玻璃熔融過程，因為其最大程产地實玉 了火焰對玻璃表面的加熱，而使爐頂92的直接輻射加熱= 小化。 、17…最 參見圖11，在6〇〇到1800nm的帶寬中對本發明的燃燒 鲁器向下和向上發出的熱輻射進行了實驗室測量。結果表: 為標準化的火焰輻射量對主焰當量比的函數。標準化的I 焰輻射量是對上述帶寬積分的，並除以主焰當量比為i 〇 處（相當於不分級的化學計量燃燒）的積分火焰輻射量的 火焰輻射量。主焰當量比是燃料對（主）氧化劑的實際比 率除以化學計量燃燒所需的燃料對氧化劑的比率。因此， 較尚的當量比對應於較多的富燃料主焰。該結果明顯表明 隨著當量比的升高，定向輻射差（偏差）逐漸增加。富燃 •料主焰越多，向下的總黑體輻射量百分比越高。因而，通 過本發明的燃燒器能夠提供較高水準的氧化劑分級的操 作，其不僅產生了較多的輻射火焰，還使較大百分比的這 種輻射朝向原料98，而保護爐頂92不受過量輻射。 圖12_17以及以下討論有關本發明燃燒器的先進噴嘴 穴端，其提高了燃燒器的耐久性而減少了對燃燒器的維護 而要。該尖端的設計，如本文中所用，涉及分隔氧化劑和 燃料流的表面輪廓，其正位於從燃燒器喷嘴中釋放反應物 的位點的上游。先前技藝的尖端設計有四種通用變化形 22 1274828 式，如圖12-15所示： •圖12--方形邊緣 •圖1 3--圓形邊緣 •圖14--單角、分立流、銳緣 •圖15--單角、附著流、銳緣 這些先前技藝的每種設計具有至少一個固有的缺陷，如 下所述。 馨圖12中所示的方頭燃燒器尖端1 〇〇導致了氧化劑i 〇2 和燃料104在該尖端處的流動動分離。根據氧化劑和燃料 的速度比，這會產生較大規模的對稱循環漩渦丨〇6，其中 一些部分將富含燃料，會促進尖端處固體碳的增加。 圖13中所示的圓頭燃燒器尖端丨1〇也會導致氧化劑 112和燃料114在該尖端處的流分離。根據氧化劑和燃料的 速度比，這也會產生較小（相比於方形頭）的但仍較多的 對稱循環璇渦116，其中的一些部分將富含燃料，會促進尖 _ 端處固體碳的增加。 圖14中所示的單角、分立流、銳緣燃燒器尖端i 2〇也 會導致氧化劑122和燃料124在該尖端處的流分離。根據 乳化劑和燃料的速度比，這也會產生兩個較大規模的不對 %循環旋渦126，其中的一些部分將富含燃料，會促進尖 端處固體碳的增加。在噴嘴尖端正下方的銳緣128還阻礙 了該尖端的熱導出’造成該尖端的熱變形。該流分離的臨 界角（acrit)通常小於Η度。 圖15中所示的單角、附著流、銳緣燃燒器尖端130是 23 1274828 對圖⑽中設計的改進。由於氧化劑表面的發散角小於 用於流分離的臨界角（acrit)，氧化劑132和燃料134流保 持附著在喷嘴尖端上，並且防止了磁抢 w I ί奴堆積在該尖端上。然 而，該薄的銳緣138機械性不穩定，甚至該尖端比單角= 一旦發生熱變形，該 離流銳緣設計更加容易發生熱變形 燃燒器性能就受到了不利的影響。 中的每種尖端設計具有至少一種固有 種或多種反應物流分離，要麼機械強 如所示，圖12-15 的缺陷--要麼是一

度不夠。已知這些缺陷會導致碳堆積和尖端變形的操作和 維修問題，而這是火焰變形以及燃燒器的不良性能和/或過 早失效的先兆。 本發明中先進的喷嘴尖端140包括圖16中所示的三個 没計參數。主尖端角（α )要小到足以確保氧化劑流線的初 始彎曲在不引起流分離的情況下出現。半徑（R)有助於氧 化劑流在直的錐形部分147和鼻端148之間有平滑的過 渡。該半徑與尖銳的點相比能明顯延遲在該過渡區域流的 分離。最後，尖銳的次級角度（β)提供了噴嘴的終端，其 明顯阻滯了燃料氣體向後朝著喷嘴的氧化劑侧移動。 圖17表示了本發明中先進的喷嘴尖端14〇的操作優 勢。闊鼻端148通過提供足夠寬闊的通路用於通過傳導散 去尖端的熱而防止了熱變形，尖銳的頂錐角（β )限制了燃 料氣體的再循環，並且根據氧化劑和燃料的速度比，尖端 處氧化劑或燃料的流分離降到了最小程度或者沒有。因而 防止了在尖端處的碳堆積。 24 1274828 在本發明的一個實施方案中，尖端的設計參數範圍為： - 主尖端角，α:0<α<ι5。 -回轉半徑，R ••不是絕對必需，但推薦在r> 1/64 in - 次級角度，β : β< 90。 作為改良的燃燒器尖端設計所提供的改進的實例，圖 18表示工業玻璃熔爐在大約兩周的工作時間中，類似於圖 13所不設計中的尖端上出現的碳堆積丨6〇。本發明中改進 的燃燒器尖端設計表明，以同樣的燃燒器工作參數，在遠 遠超過兩周的時間内，同樣的燃燒器部位上沒有可檢測到 的碳堆積。 圖19表示典型的玻璃熔爐6〇的設計，其具有左側62 . 和右側64。燃燒器，例如本發明的燃燒器，設置在兩側， 在溶爐内產生高溫火焰66。燃料和氧化劑燃燒的廢氣通過 、熔爐左右兩邊的煙道68排出。加料7〇進入熔爐並通過高 /m火fe產生的熱來融化。將融化的產物a從熔爐内除去， •並由輸送裝置（未畫出）輸送到精煉機中（未畫出）。 本發明的燃燒器和方法的性能提高，結果以多種方式提 高了溶爐的性能。能夠以較高的動量和較多的分級（相比 於先前技藝的燃燒器）來操作燃燒器，使得富燃料火焰較 長、較穩“N〇x排放量較低。較長較穩定的火焰將較高 的總熱傳遞速率傳遞給負載。同樣，較均句的火焰特性斑 ⑥分級操作的結合使得峰值火焰溫度，射最小化，從而有 助於減；生成泡珠。火焰到玻璃的較高熱傳遞速率升高了 玻璃底部的溫度，提高玻璃從精煉機到玻璃溶爐的再循 25 1274828 環’從而減少玻璃的缺陷（提高產量）。最後，避免燃燒器 尖端的碳堆積防止了火焰變形，提高了燃燒器的耐用度並 減少了嬙燒器的維修需要。 通過進行全面的熔爐測試，證實了採用本發明的熔爐所 獲得的這些熔爐性能優點，在測試中用本發明的熔爐代替 先前技藝的熔爐，如美國專利No· 561 1682 ( Slavejkov等） 中所述的溶爐。用於該測試的工業熔爐類似於圖8中描繪 φ 的那樣’具有四個加熱位點（左右成對的燃燒器）和四個 煙道。在安裝本發明的燃燒器之前和之後，原料組成、熔 爐的推進速度（產物移出熔爐的速度）、以及燃燒器天然氣 和氧氣流都基本保持不變。表i給出了從該全面的熔爐測 試得到的關鍵操作參數和結果。 表1

參數 在對本發明燃燒器的全面炼

谧T廷長是參考 的 範 .,^ 、疋的實施方案進行圖示和描述 ，但本發明仍然不限制於 圍等同方案的界限和範圍之内;:二反，”請專利 1 了从做出各種改變，而不 26 1274828 悖離本發明的實質。 圖式之簡單說明 現在將通過參考附圖以舉例的方式來描述本發明，其 中： 圖Γ是本發明一個實施方案的側視示意圖； 圖2是用於本發明一個實施方案中的燃燒器尖端的側 視示意圖； 圖3是用於本發明一個實施方案中的燃燒器尖端的正 視示意圖； 圖4是表不出γ形氧化劑入口的本發明一個實施方案 中的燃燒器端視示意圖； 圖5是本發明一個實施方案中的燃料噴嘴部分的平面 示意圖，其♦表示了在該燃料喷嘴的過渡區中使用導流葉 片；

立圖6疋本發明一個實施方案中的部分燃燒器的側視示 〜圖八中表示了氧化劑穩壓室的一種優選形狀； —圖7疋本^明另一個實施方案的側視示意圖，其令表示 了氧化劑穩壓室的可替換的形狀； 圖8是與耐火燃燒爐體連用的本發明燃燒器的一個實 施方案的橫截面示意圖。 圖 9 曰卢X* 疋在不同波長下本發明的燃燒器與先前技藝的燃 @ tf· t@_射量的比較曲線圖； 圖 1 〇是矣- 疋衣不通過本發明的燃燒器和方法從玻璃熔爐内 27 1274828 產生的火焰的輻射熱傳遞的機制示意圜； 圖11表示通過本發明的燃燒器和方法產生的火悠的上 下方測得的標準化火焰輻射曲線圖； 圖12是表示方頭燃燒器尖端設計的示意圖； 圖13是表示圓頭燃燒器尖端設計的示意圖； 圖14是表示單角、分立流、銳緣的燃燒器尖端設計的 示意圖； I 圖15是表示單角、附著流、銳緣的燃燒器尖端設計的 示意圖； 圖16是表示本發明的喷嘴尖端的一個實施方案的示意 Γ51 · 圖， 圖17是表示本發明喷嘴尖端的一個實施方案中的反應 物流模式的示意圖； 圖1 8表示了先前技藝的燃燒器尖端上出現的碳堆積照 片；以及 _ 圖19是表示玻璃熔爐設計的示意圖。 主要元体之符號說明 iO.·燃燒器；12、82、104、114、124、134··燃料； 14 ··燃料入口； 16 ·.入口區；18 ··燃料過渡區； 20、3 0··出 口區；22··燃料出口； 24、88、102、112、122、 132、153、155··氧化劑；26··入口歧管；28··穩壓室； 32··板；33··擴散器；34··開口； 36··流線型定位銷； 40··導管；42.·閥門；50··導流葉片；；60··玻璃熔爐； 28 1274828 6 2. ·左側；6 4 ··右側；6 6 · ·火焰；6 8. ·煙道；7 0 · ·力口料·， 72.·產物；80.·玻璃熔爐；84··氧氣；86··主焰； 90、96·.輻射；92··爐頂；94、151.·火焰；98··原料； 100.. 方頭燃燒器尖端；106、116、126.·循環漩渦； 110.. 圓頭燃燒器尖端；120、130··銳緣燃燒器尖端； 128、138.·銳緣；140··喷嘴尖端；147··錐形部分； 148··鼻端；150·.爐體；152··上腔室；154··表面； 156.. 下腔室；160·.碳堆積

29

Claims (1)

1274828 十、申請專利範圍： 1 · 一種用於燃燒燃料的燃燒器，包括·· 具有多個燃料區的燃料管道，每個燃料區與其它的燃料 區彼此流體相通，適用於輸送燃料流，其中包括·· 燃料入口區，具有第一燃料入口，以及與該第一燃料入 口相隔開的第一燃料出口，該燃料入口區具有第一截面流 通面積，適用於輸送從所述第一燃料入口進入並從所述第 Φ 一燃料出口流出的燃料流， 燃料過渡區，具有燃料送進口，以及與該燃料送進口相 隔開的燃料送出口，該燃料過渡區適用於輸送從該燃料送 進口進入並從該燃料送出口流出的燃料流的至少一部分， 並且具有第二截面流通面積，該第二截面流通面積從所述 *“、：；斗送進口處的初始截面流通面積變化到所述燃料送出口 處的不同截面流通面積，以及

氧化劑入口和與該第一氧化劑 口 ’該氧化劑入口區適用於輸

1274828 送從該第-氧化劑人口進人並從該第—氧化劑出口流出的 氧化劑流，並且具有第四截面流通面積，至少部分該氧化 劑入口區被设置成基本全部的圍繞著所述燃料入口區、燃 料過渡區和燃料出口區中的至少之一的至少一部分，以… 氧化劑出口區，具有氧化劑送進σ和與該氧化劑送進口 相隔開的氧化劑送出口，該氧化劑人口區適心輸送從該 第-氧化劑入口進入並從該第一氧化劑出口流出的氧化劑 流’亚具有第五截面流通面帛’所述第五截面流通面積小 於或等於第四截面流通面積，並且在整個氧化劑出口區基 2 :二少部分氧化劑出口區被設置成基本全部的圍繞 者至、一分的所述燃料出口區。 2.如申請專利範圍第1項所述的燃燒器，進-步包括： 與所述第一氧化劑管道相鄰 邱的第一氧化劑管道，該第二 虱化劑管道具有第二氧化劑 PB ^ ^ ^ W /、及第一乳化劑入口相 隔開的第二氧化劑出口，該第_ Μ 爷第— 第—劑官道適用於輸送從 通弟一乳化劑入口進並 …… 乳化劑出口流出的另- 肤虱化劑流或另一種氧化劑流。 3·如申請專利範圍第1 ^ Pfr 'f ^ κ的燃燒器，進一步包括 ，、所这軋化劑入口區流體連通 . 、吞CP W Y A氧化劑入口營道，豆 、用於將氧化劑流送入所述氧 /、 口。 乳化劑入口區的第一氧化劑入 31 1274828 4.如申請專利範，圍第1項所述的燃燒器， 牛 空J、_ 1 〆匕括 一個設置在燃料過渡區中的導流葉片，其中在該燃料 過渡區的燃料送進口處的初始截面流通面積小於該燃料= 渡區的燃料出口處的不同截面流通面積。 、 5_如申請專利範圍第1項所述的燃燒器，其中所述氧 區的弟五截面流通面積與所述燃料出口區的第\ 截面机通面積之比小於化學計量燃燒所需的氧 的摩爾比。 b、燃抖 •申請專利範圍第2項所述的燃燒器，其中從詨 二士化劑管道的第二氧化劑出口流出的另一股氧化劑： 另一種氧化劑流位於火焰下方，該火焰 述燃料〇區的第二燃料^流出的燃料流和 =氡化劑出口區的氧化劑送出口流出的氧化劑流燃燒 7·種用於燃燒燃料的燃燒器，包括： 具有多個燃㈣的燃料管道，每個燃料區與其它的赠 叫此机體相通，適用於輸送燃料流，其中包括：· 燃枓人π區，具有第—燃料人口，以及與 口相隔開的第一燁粗+1 ^ τ 品 *燃枓出口’該燃料入口區具有第一截3 、面積，適用於輸送從所述 一嫉粗山. 燃枓入口進入並從所站 燃枓出口流出的燃料流， 32 1274828 燃料過渡區，具有嫩粗、，π μ 隔開的燃料送出口 n/ 1 ”该燃料送進口相 進口”、 燃料過渡區適用於輪送從該燃料送 、 入並從該燃料送出口流出的燃料流的至少一部八， 並且具有第二截面流通面積 _ 辦料逆、隹· 卸積W亥第-截面流通面積從所述 :、進口處的初始截面流通面積變化到所述燃料送出口 處的不同截面流通面積，以及 燃料出口區，且有篦一极扭 口相隔- 以及與該第二燃料入 :—燃料出口，該燃料^ 口區適用於輸送從該 W、Α 口進入並從該第二燃料出口流出的燃料流的至 ::分’並且具有第三截面流通面積，該第三截面流通 面積在整個燃料出口區基本相同；以及 盆/t多個氧化劑區的第一氧化劑管道’每個氧化劑區與 :匕的錢劑區彼此流體相通，適用於輸送氧化 豈 中包括 八 氧化劑入口區，具有第一氧化劑入口和與該第一氧化劑 4隔開的第一氧化劑出口，該氧化劑入口區適用於輸 輕該第—氧化劑入口進入並從該第一氧化劑出口流出的 :化劑机，並且具有第四截面流通面積，i少部分該氧化 劑入口區被設置成基本全部地圍繞著所述燃料入口區、燃 枓過渡區和燃料出口區中的至少之一的至少一部分，以及 氧化劑出口區，具有氧化劑送進口和與該氧化劑送進口 相_的氧化劑送出口 ’該氧化劑出口區適用於輸送從該 虱：進口進入並從該氧化劑送出口流出的氧化劑流的 ^邛刀，並具有第五截面流通面積，所述第五截面流 33 1274828 通面積小於或等於第四截面流通面積，並且在整個氧化劑 出口區基本相同，至少部分該氧化劑出口區被設置成 全部地圍繞著至少部分的所述燃料出口區；以及 與所述第-氧化劑管道相鄰的第二 氧化劑管道具有第二氧化劑入口和與該第二氧化劑:= =的：二化劑出口 ’該第二氧化劑管道適用於輸送從 孩弟一乳化劑入口進入並你命笛-备 返八卫從该第一虱化劑出口流出 春股氧化劑流或另一種氧化劑流， 其中從該第二氧化劑管道的第二氧化劑出口流 一股氧化劑流或另-種氧化劑流位於火焰下方，該 …部分從所述燃料出口區的第二燃料出口 ：： 流和至少部分從所述氧化劑出口區的氧化劑送出口流= 氧化劑流燃燒形成的。 出的 8· 一種用於燃燒燃料的燃燒器，該燃燒器具有 籲3有燃燒器尖端，該燃燒器尖端具有·· 、’ 位於燃料流附近的第一伸長邊，以及 位於氧化劑流附近的裳一 成小於大約15。的邊’其與平行於縱轴的線 面相交， 4角Μ，並與平行於㈣的上游 所述第一伸長邊和第二伸長邊形成了第二 其大於主尖端角（α)而小於約9。。，該角度是和二⑷’ 方向從第-伸長邊沿長並與之相切的線成的角，燃料流 34 1274828 9·如申請專利範圍第8項所述的燃燒器，其中所述第 二伸長邊包括： 形成主大端角（α )的原椎形部分，以及 一端止於所述第一伸長邊的曲面部分。 1 〇· 一種用於熔化玻璃的熔爐，所述熔爐具有至少一個 如申請專利範圍第1項所述的燃燒器。 u •一種利用氧化劑燃燒燃料的方法，包括步驟： 提供燃料源； 提供至少一種氧化劑的源； 提供燃燒器，其中包括： /、有夕個燃料區的燃料管道，每個燃料區與其它的燃料 區彼此流體相通，適用於輸送燃料流，其中包括： 料入口區，具有第一燃料入口，以及與該第一燃料入 口相隔開的第-燃料出σ，該燃料入口區具有第一截面流 =面積4用於輸送從所述第一燃料入口進入並從所述第 一燃料出口流出的燃料流， 燃料過渡區，具有燃料送進σ，以及與該燃料送進口相 :開，送出口，該燃料過渡區適用於輸送從該燃料送 口進入並從該燃料送出口流出的燃料流的至少_部分， 截面流通面積，該第二截面流通面積從所述 Γπ并 初始截面流通面積變化到燃料送出口處的 不同截面流通面積，以及 35 1274828 燃料出口區，具有第二燃料入口，以及與該第二燃料入 口相隔開的第二燃料出口，該燃料出口區適用於輸送從該 •…Λ入口進入並從該第二燃料出口流出的燃料流的至 ^邛刀，並且具有第三截面流通面積，該第三截面流通 面積在整個燃料出口區基本相同；以及 具有多個氧化劑區的第一氧化劑管道，每個氧化劑區與 其它的氧化劑區彼此流體相^ ’適用於輸送氧化劑流，其 Φ 中包括 ’、 氧化劑入口區，具有第一氧化劑入口和與該第一氧化劑 入口相隔開的第-氧化劑出口，該氧化劑人σ區適用於輸 龍該第-氧化劑入口進入並從該第一氧化劑出口流出的 •氧化劑/;,L，並且具有第四截面流通面積，至少部分該氧化 &丨入口區被設置成基本全部地圍繞著所述燃料入口區、燃 料過度區和燃料出口區中的至少之一的至少一部分以及 虱化劑出口區，具有氧化劑送進口和與該氧化劑送進口 • t 目隔開的氧化劑送出口，該氧化劑出口區適用於輸送從該 ^齊丨迖進口進入並從該氧化劑送出口流出的氧化劑流的 至夕。卩分，並具有第五截面流通面積，所述第五戴面流 通面積小於或等於所述第四截面流通面積，並且在整個氧 劑出口區基本相同’至少部分該氧化劑出口區被設置成 基本全部地圍繞著至少部分的所述燃料出口區； 將燃料流輸送到所述第一燃料入口，從而至少部分的燃 料流從該第一燃料入口被輸送至所述第二燃料出口； 將氧化劑流輸送到所述第一氧化劑入口，從而至少部分 36 1274828 的氧化劑流從該第_氧化劑人口被輸送至所述氧化劑送出 口 ：以及 使至4刀從第二燃料出口出來的燃料與至少部分從 乳化劑送出π出來的氧化#|進行燃燒。 12·如申請專利範圍第u項所述的方法，包括進一步 的步驟： 提供’、所述第一氧化劑管道相鄰的第二氧化劑管道，該 第氧化背！ s道具有第二氧化劑入口和與該第二氧化劑入 口相隔開的第二氧化齋丨ψ ^ ^ ^ 幻出口’该第二氧化劑管道適用於輸 送從該第二氧化劑入口 進並攸该第二氧化劑出口流出的 另一股氧化劑流或另一種氧化劑流； 將所述另一股氧化劑流吱另一 ^ A另種氧化劑流輸送至第二 氧化劑入口 ’從而至少邱 匕 v 〇p刀所遠另一股氧化劑流或另一種 氧化劑流從該第二氧化劑入口 以及 被輸运至第二氧化劑出口； 使至少另一部分從所述第- 私、+ι 〃 4弟一燃科出口出來的燃料與從 所达第一氧化劑出口出來至少部 石^丨、划八私+ 刀所迷另一股氧化劑流或 至夕#刀所述另一種氧化劑流進行燃燒。 步 的=如申料利範8方法，包括進一 管道提，:與 =r…流雜連通的γ形氡化… 於將氡化劑流送入所迷氧化劑入口區的第- 37 .1274828 氣化劑入口； 將至少部分氧化劑送入該γ形氧化劑入口管道。 14.如申請專利範圍第U項所述的方法，包括進一步 的步驟：提供至少—個設置在所述燃料過渡區中的導流苹 片’其中在該燃料過渡區的燃料送進口處的初始截面流通 :積小於該燃料過渡區的燃料送出口處的不同截面流通面 積0 π H的万潦，其令所述氧 wj出口區的第五截面流通 檟與所述燃料出口區的第三 截面流通面積之比小於化學計 的摩爾比。 里九、、燒所為的氧化劑與燃料 16·如申睛專利範圍第12項 二氧化劑Mm 項所述的方法，其中從該第 虱化蜊官道的第二氧化劑出口 另一種顏& f 出的另一股氧化劑流或 種虱化蜊流位於火焰下方， 述燃料“區的第1料出"：疋由至少部分從所 所、+〜 枓出流出的燃料流和至少部八你 K氣化劑出口區的氧化劑送出口流 成的。 出的乳化劑流燃燒形 包括步驟： 17.—種利用氧化劑燃燒燃料的方法 提供燃料源； 提供至少一種氧化劑的源； 38 1274828 提供燃燒器，其中包括： 區彼具此 燃料區的燃料管道，每個燃料區與其它的燃料 目通，適用於輸送燃料流，其中包括： 相隔區’具有第—燃料心以及與該第—燃料入口 面燃料“’該燃料入口區具有第-截面流通 ^於輸迗從所述第—燃料入口進入並從所述第一 燃料出口流出的燃料流， 所述第 鲁門料過渡區’具有燃料送進口以及與該燃料送進口相隔 开乂、，、枓送出口 ’該燃料過渡區適用於輸送從該燃料送進 口進入並從該燃料送出口流出的燃料流的至少-部分，並 =有第二截面流通面積，該第二截面流通面積從所述燃 l進口處的初始截面流通面積變化到所述燃料送出口處 的不同截面流通面積，以及 —燃料出口區’具有第二燃料入口以及與該第二燃料入口 相隔開的第二燃料出口，該燃料出口區適用於輸送從該第 •…碑進入並從該第二燃料出口流出的燃料流的至少 部分’亚且具有第三截面流通面積，該第三戴面流通面 積在整個燃料出口區基本相同；以及 —具有多個氧化劑區的第一氧化劑管道，每個氧化劑區與 其它的氧化劑區彼此流體相通，適用於輸送氧化劑流，盆 中包括 八 氧化劑入口區，具有第一氧化劑入口和與該第一氧化劑 入口相隔開的第-氧化劑出口，該氧化劑人π區適用於輸 送從該第-氧化劑入口進入並從該第一氧化劑出口流出的 39 1274828 乳化劑流，並且具有第四截面流通面積至少部分該氧化 劑入口區被設置成基本全部地圍繞著所述燃料入口區、燃 料過渡區和燃料出口區中的至少之一的至少一部分，以及 氧化劑出口區’具有氧化劑送進口和與該氧化劑送進口 产的氧化劑送出口’該氧化劑出口區適用於輸送從該 氧進口進入並從該氧化劑送出口流出的氧化劑流的 、 15刀並具有第五截面流通面積，所述第五截面流 参通面積小於或等於所述第四截面流通面積，並且在整個氧 化劑出口區基本相同，至少部分所述氧化劑出口區被設置 成基本全部地圍繞著至少部分的所述燃料出口區； 將燃料流輸送到所述第-燃料入口，從而至少部分靜 料流從該第-燃料入口被輸送至該第二燃料出口； 將氧化劑流輸送到所述第一氧化劑入口，從而至少部分 的氧化劑流從該第一氧化劑入口被輸送至該氧化劑送出 口 ； •錢少部分從所述第二燃料出口出來的燃料與至少部 分從所述氧化劑送出口出來的氧化劑進行燃燒； 提供與第-氧化劑管道相鄰的第二氧化劑管道該第二 氧化劑管道具有第二氧化劑入口和與該第二氧化劑入口相 隔開的第二氧化劑出口，該第二氧化劑管道適用於輸送從 該第二氧化劑入口進入並從該第二氧化劑出口流出的另一 股氧化劑流或另一種氧化劑流； 將所述另一股氧化劑流或另—種氧化劑流輸送至第二 氧化劑入口，從而至少部分所述另-股氧化劑流或另-種 1274828 氧化劑流從該第二氧化劑入口 以及 一第—虱化劑岀口； 使至少另一部分從所述 ― 所述第二氧化劑出口出來至二斗出口出來的燃料與從 W ® 术至少部分所述另 至少部分所述另-種氧化劑流進行燃燒5 1或 其中從該第二氧化劑管道的 -股氧化劑流或另-種氧化劑流位於火二方口：出的另 由至少部分從所述燃料“ ，錢培是 ^ χ A 幻弟一燃枓出口流出的揪粗 &和至少部分從所述氧化劑出口化 .，，、4 氧化劑流燃燒形成的。 的乳化劑送出口流出的 包括下列步驟 18 ·種利用氧化劑燃燒燃料的方法 提供燃料源； 提供氧化劑源； 提供-種利用該氧化劑來燃燒該燃料的燃燒器，該燃燒 籲器具有縱轴並含有燃燒噴器尖端，該燃燒器尖端具有： 位於燃料流附近的第一伸長邊，以及 位於氧化劑流附近的第二伸長邊，其與平行於縱軸的線 成小於大約15。的主尖端角（α)，並與平行於縱軸的上游 面相交， 所述第一伸長邊和第二伸長邊形成了第二尖端角（β)， 其大於主尖端角（α)而小於約9〇。，該角度是和沿燃料流 動方向從第一伸長邊沿長並與之相切的線成的角；以及 使至少部分燃料與至少部分位於燃燒器尖端附近的氧 1274828 化劑進行燃燒。 19.如申請專利範圍第18項所述的方法，其中所述第 二伸長邊包括： 形成主尖端角（α )的原椎形部分，以及 一端止於所述第一伸長邊的曲面部分。 | 20. —種用於熔化玻璃的方法，所述方法包括如申請專 利範圍第11項所述的利用氧化劑燃燒燃料的方法。

42