TWI610055B - 用於迴轉爐的選擇性氧－燃料燃燒器、該迴轉爐及其操作方法 - Google Patents

用於迴轉爐的選擇性氧－燃料燃燒器、該迴轉爐及其操作方法 Download PDF

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烈德 雅各 杭德蕭特
何筱毅
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Abstract

一種供安裝於迴轉爐的填料門之選擇性氧-燃料燃燒器，其包括各自朝該爐的不同部位內點火之至少二燃燒器構件，各燃燒器構件包括經建構成能流出第一反應物的選擇性分布噴嘴及經建構成能流出第二反應物的比例分布噴嘴；偵測與爐操作相關的一或更多製程參數之至少一感測器；及經編寫程式以根據偵測到的製程參數獨立地控制送到各自選擇性分布噴嘴的第一反應物流量以致於至少一燃燒器構件在活動而且至少一燃燒器構件為鈍態之控制器；其中該第二反應物係實質上依比例地分配給該等比例分布噴嘴；而且其中該第一反應物係燃料及氧化劑中之其一而且其中該第二反應物係燃料及氧化劑中之另一者。

Description

用於迴轉爐的選擇性氧-燃料燃燒器、該迴轉爐及其操作方法
本案關於一種將一或更多氧-燃料燃燒器運用於迴轉爐中之系統及用於操作於迴轉爐中的這樣的燃燒器之方法，以提供增進的熱轉移及能量效率。
由於該爐迴轉時耐火材料與金屬浴之間互相影響的結果使習用迴轉爐(例如，再製鋁)的熔融效率通常比固定爐(stationary furnace)更有效率。特別是，熱轉移至該金屬浴上方的耐火材料由於該爐迴轉而能轉換成傳導及對流而且該耐火材料變成浸沒於該金屬浴底下。然而，該火焰-爐互相影響有時候造成該爐中的熱及溫度之條紋(striation)或不均勻，尤其是於傾斜迴轉爐中，而且尤其是在該爐中未熔融的碎片妨礙了該火焰朝該爐背側穿入的情形。
在習用迴轉爐系統中，舉例來說如於圖7、8及9A至9C所示的雙通爐(雙通furnace)中，將噴嘴混合型(未預先混合或擴散)燃燒器311安裝於爐10的填料門(前端部)102而且一般朝該填料104上方的爐頂部空間106的中心點火。 關於此燃燒器311，燃燒(該火焰312)在該爐100內引伸出有限的長度，該爐100界定了火焰長度、火焰結構及能量釋出分布形(energy release profile)。當讓該火焰完全展開且無障礙時，如圖7，燃料與氧化劑的混合及燃燒便能達完全。由於該爐的雙通設計，該煙道氣導管110通常位於該門上或極其接近該燃燒器311的前端部102。當讓該燃燒器311達成完全展開的火焰時，該火焰312伸到該爐100的相對(背)端103附近，而且接著熱燃燒氣體313行進回該煙道氣導管110，從而得到相當長時間及暴露以便使熱從該火焰312轉移至該填料104及襯裡於該等爐壁108的耐火材料。
然而，當碎片、鑄塊或浮渣的大厚塊105透過雙通迴轉熔爐100加工時，其經常阻礙完全火焰的引伸及展開，如圖8所示。當該火焰312受到妨礙時，由於送到該煙道氣導管110的燃料及氧化劑(不完全燃燒產物313)的短暫循環，使其造成該爐100內的不完全混合及該火焰展開不完全。這接著造成提高的煙道氣溫度及該爐100的能量損失。其亦造成該爐100中的填充材料104之不均勻加熱及/或熔融，由於該爐100的前側部位114過度加熱而提高了熔融物流失的可能性同時使該爐100的背側118留下冷點及阻塞(造成生產力損失)。通常，該燃燒器311的點火速率在試圖“抵達該爐100的背側”時錯誤地提高了，使該問題進一步加劇。
圖9A至9C顯示關於大鑄塊105或碎片塊阻礙火焰展開的情況之CFD模型化結果。如圖9A所示，該火焰313偏離該大鑄塊105的前側表面，造成最熱的燃燒氣體留在該 鑄塊105的正面及於該燃燒器311和煙道氣導管310附近的爐100前側部位114，而該爐100的中間部位116及背側部位118接收到較小燃燒產物流量及較少熱。圖9B顯示該火焰312碰到的鑄塊105的前側表面非常熱，而該鑄塊105的背側及該熔融物較冷。圖9C顯示該爐100的前側部位114是熱的，或許過度加熱了，而該爐100的背側部位118仍舊相對較冷。
本發明提供一種選擇性燃燒器系統及方法以增進迴轉爐中的填料熔融效率，而且避免該填料過度加熱及氧化的可能性。該燃燒器的構型及操作方法能在空間及時間上達到最佳熱通量運送，所以使爐中能達成並且保持更均勻的溫度分布，而且能達成更快速循環時間。均勻熱通量係藉由將該熱通量導引至適當位置達成，舉例來說藉由演算法，以爐製程參數及/或循環時間為基礎，或以一或更多感測器的即時反饋(real-time feedback)為基礎，經過一定時間，求得。該燃燒器及方法使能碰到爐中填料以提供改良熔融作用，同時使氧化性熔融物損失最小化之選擇性更長且更具穿透力的火焰變得可能。特別是，使多重高動量火焰依循環方式指向且圍繞該填料。過度加熱得以避免而且能量更均勻地分布於該固體填料、爐耐火材料及該金屬浴上面。該燃燒器具有多數獨立燃燒器構件，位於一外殼中或分散於多於一外殼中。各燃燒器構件依鈍態或活動狀態具有其自己的火焰，該鈍態或活動狀態能依不同圖案及頻率調節以達成希望的熱通量分布 形。各活動火焰與該爐中的火焰區有關。
明確地說關於迴轉爐，設於該爐內側或外側適當位置以供偵測與該爐有關的不同製程參數之策略上必需設置的感測器能用以偵測大型未熔融碎片的存在情形及加熱條紋發展，或該系統能根據碎片混合編寫程式(例如，若該碎片具有大厚塊或小厚塊)，以使用多重互相關聯的燃燒器構件將熱導向該爐中的一或更多希望位置。
以下將描述燃燒器系統的不同具體實施例。
態樣1. 一種供安裝於迴轉爐的填料門之選擇性氧-燃料燃燒器，該燃燒器包含：至少二燃燒器構件，其各自朝該爐的不同部位內點火，各燃燒器構件包含：一選擇性分布噴嘴，其係建構成能流出第一反應物；及一比例分布噴嘴，其係建構成能流出第二反應物；至少一感測器，其係用以偵測與爐操作相關的一或更多製程參數；及一控制器，其係經編寫程式以至少部分根據偵測到的製程參數獨立地控制送到各自選擇性分布噴嘴的第一反應物流量以致於至少一燃燒器構件在活動而且至少一燃燒器構件為鈍態，其中該活動燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量大於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量而且該鈍態燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量小於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量；其中該第二反應物係實質上依比例地分配給該等比例分布噴嘴；而且其中該第一反應物係燃料及氧化劑中之其一而且其中該第二反應物係燃料及氧化劑中之另一者。
態樣2. 如態樣1之燃燒器，其中該至少二燃燒器構件中之其一具有與該填料門實質上垂直的火焰軸而且該至少二燃燒器構件中之另一者具有與該填料門垂直的方向夾著非零角度，α，的火焰軸；其中該角度α等於或小於約75°。
態樣3. 如態樣1或2之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測該填料門過度加熱的過度加熱感測器，其中當偵測到過度加熱時，至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持不變或轉換成活動性。
態樣4. 如態樣1或2之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測一或更多排氣性質(例如排氣組成)變化的排氣性質感測器，其中當該排氣性質指示不完全燃燒時，至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持不變或從鈍態轉換成活動性。
態樣5. 如態樣1或2之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測該填料門過度加熱的過度加熱感測器及用於偵測一或更多排氣性質(例如排氣組成)變化的排氣性質感測器，其中偵測到過度加熱而且該排氣性質指示不完全燃燒，便將至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持不變或從鈍態轉換成活動性。
態樣6. 如態樣1至5中任一項之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測會妨礙該爐中的火焰展開之固體填料的存在情形之非接觸式感測器，其中固體填料存於該爐中，至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持不變或從鈍態轉換成活動性。
態樣7. 如態樣1至6中任一項之燃燒器，其中於各燃燒器構件中該比例分布噴嘴係環形而且環繞著該選擇性分布噴嘴。
態樣8. 如態樣1至7中任一項之助推燃燒器，其另外包含：至少一分段噴嘴，其與該等燃燒器構件各者間隔開而且係建構成流出輔助第二反應物；其中該控制器係經進一步編寫程式以將分段比(staging ratio)控制成小於或等於約75%，其中該分段比係該輔助第二反應物流量所含的第二反應物對該第二反應物總流量之比率。
態樣9. 一種迴轉爐，其包含：一填料門及一排氣埠，其係設於該爐的一端；及一氧-燃料燃燒器，其係安裝於該填料門，該燃燒器包含：至少二燃燒器構件，其各自朝該爐的不同部位內點火，各燃燒器構件包含：一選擇性分布噴嘴，其係建構成能流出第一反應物；及一比例分布噴嘴，其係建構成能流出第二反應物；至少一感測器，其係用以偵測該爐中的一或更多製程參數；及一控制器，其係經編寫程式以至少部分根據偵測到的製程參數獨立地控制送到各自選擇性分布噴嘴的第一反應物流量以致於至少一燃燒器構件在活動而且至少一燃燒器構件為鈍態，其中該活動燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量大於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量而且該鈍態燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量小於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量；其中該第二反應物係實質上依比例地分配給該等比例分布噴嘴；而且其中該第一反應物係 燃料及氧化劑中之其一而且其中該第二反應物係燃料及氧化劑中之另一者。
態樣10. 一種操作迴轉爐之方法，該迴轉爐具有設於該爐的一端的填料門和排氣埠及安裝於該填料門的氧-燃料燃燒器，該燃燒器具有各自朝該爐的不同部位內點火之至少二燃燒器構件，各燃燒器構件包含選擇性分布噴嘴及比例分布噴嘴，該燃燒器另外具有經編寫程式以獨立地控制送到各燃燒器構件的選擇性分布噴嘴之第一反應物流量，其中送到該等比例分布噴嘴的第二反應物流量實質上成比例分配，該方法包含：使第二反應物於氧化劑流速下流過各環形噴嘴；偵測該爐中的一或更多製程參數；至少部分根據偵測到的製程參數選定而使該等燃燒器構件中之至少其一為活動性而且該等燃燒器構件中之至少其一為鈍態；使第一反應物於活動噴射流速下流過該至少一活動燃燒器構件的選擇性分布噴嘴；使該第一反應物於鈍態噴射流速下流過該至少一鈍態燃燒器構件的選擇性分布噴嘴；及使第二反應物實質上成比例流過各比例分布噴嘴；其中該活動噴射流速大於通過該等選擇性分布噴嘴的平均流速而且該鈍態噴射流速小於通過該等選擇性分布噴嘴的平均流速；及其中該第一反應物係燃料及氧化劑中之其一而且其中該第二反應物係燃料及氧化劑中之另一者。
態樣11. 如態樣10之方法，其另外包含：偵測該填料門的過度加熱；及當偵測到過度加熱時，將將至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時使至少一其他燃燒 器構件保持活動性或轉換成活動性。
態樣12. 如態樣10或11之方法，其另外包含：偵測至少一排氣性質例如排氣組成；當該排氣性質指示不完全燃燒時，將至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時使至少一其他燃燒器構件保持活動性或轉換成活動性。
態樣13. 如態樣10至12中任一項之方法，其另外包含：偵測何時該至少一正在活動的燃燒器構件發射碰到該爐中的固體填料之火焰；及將前述至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時使至少一其他燃燒器構件保持活動性或轉換成活動性。
態樣14. 如態樣10至13中任一項之方法，其中該該活動噴射流速對該鈍態噴射流速的比率係約5至約40。
態樣15. 如態樣10至14中任一項之方法，其中鈍態燃燒器構件具有約0.2至約1的當量比，而且其中活動燃燒器構件具有約1至約10的當量比，其中該當量比係理論化學計量氧化劑流量對通過該等分布噴嘴以燃燒流過其餘分布噴嘴的燃料的實際氧化劑流量之比率。
以下將描述本發明的其他態樣。
α‧‧‧燃燒器構件傾斜角度
β‧‧‧燃燒器構件傾斜角度
γ‧‧‧燃燒器構件傾斜角度
A‧‧‧燃燒器構件
B‧‧‧燃燒器構件
C‧‧‧燃燒器構件
D‧‧‧燃燒器構件
A‧‧‧活動噴流
F1‧‧‧第一流體
F2‧‧‧第二流體
F3‧‧‧第三流體
P‧‧‧鈍態噴流
θ‧‧‧第一角度
θ‧‧‧第二角度
10‧‧‧選擇性助推燃燒器
11‧‧‧選擇性助推燃燒器
12‧‧‧本體
14‧‧‧面部
20‧‧‧燃燒器構件
20a‧‧‧燃燒器構件
20b‧‧‧燃燒器構件
20c‧‧‧燃燒器構件
20d‧‧‧燃燒器構件
22‧‧‧選擇性分布噴嘴
23‧‧‧控制閥
24‧‧‧環形比例分布噴嘴
26‧‧‧控制閥
27‧‧‧旁通通道
28‧‧‧控制閥
29‧‧‧歧管
30‧‧‧分段噴嘴
32‧‧‧控制閥
100‧‧‧迴轉熔爐
102‧‧‧填料門
103‧‧‧爐背側端
104‧‧‧填料
105‧‧‧填料厚塊
106‧‧‧爐頂部空間
108‧‧‧爐壁
110‧‧‧煙道氣導管
112‧‧‧活動中央燃燒器構件的火焰
112a‧‧‧活動火焰
112b‧‧‧活動火焰
112c‧‧‧活動火焰
112d‧‧‧活動火焰
113‧‧‧不完全燃燒產物
113a‧‧‧燃燒產物
113b‧‧‧燃燒產物
114‧‧‧爐前側部位
115‧‧‧固體填料
118‧‧‧爐背側部位
120‧‧‧火焰
122a‧‧‧火焰
122b‧‧‧火焰
124‧‧‧火焰
134‧‧‧火焰
150‧‧‧溫度感測器
152‧‧‧溫度感測器
153‧‧‧溫度感測器
154‧‧‧溫度感測器
155‧‧‧排氣性質感測器
156‧‧‧光學感測器
157‧‧‧光學感測器
158‧‧‧近端感測器
160‧‧‧溫度感測器
161‧‧‧壓力變換器
190‧‧‧控制器
212a‧‧‧活動火焰
212b‧‧‧活動火焰
圖1A係具有氧化劑分段的選擇性燃燒器具體實施例之末端透視圖。
圖1B係沒有氧化劑分段的選擇性燃燒器具體實施例之 末端透視圖。
圖2A係如圖1A具有分段的選擇性燃燒器具體實施例之對照示意圖。
圖2B係如圖1B沒有分段的選擇性燃燒器具體實施例之對照示意圖。
圖3係如圖1A及1B的選擇性燃燒器具體實施例之操作順序示意圖。
圖4係顯示兩個選擇性燃燒器具體實施例的噴嘴取向之端視圖。
圖5A(a)至5A(e)係有分段的選擇性燃燒器的不同具體實施例之端視圖。圖5A(a)顯示中央分段噴嘴被徑向向外傾斜的四燃燒器構件環繞之燃燒器；圖5A(b)顯示中央分段噴嘴被沿外接圓切線傾斜的四燃燒器構件環繞之燃燒器；圖5A(c)顯示使燃燒器構件與分段噴嘴交替的共線佈置之燃燒器，其中幾乎該中央分段噴嘴皆向外傾斜；圖5A(d)顯示具有與長孔分段噴嘴主軸毗鄰而且實質上平行的四共線燃燒器構件之燃燒器；而且圖5A(e)顯示與各燃燒器構件主軸毗鄰而且實質上平行的一對校直扁平焰燃燒器構件及一對共線分段噴嘴。
圖5B(a)至5B(f)係沒有分段的選擇性燃燒器之不同具體實施例的端視圖。圖5B(a)顯示具有四燃燒器構件徑向向外傾斜之燃燒器；圖5B(b)顯示具有四燃燒器構件沿外接圓切線傾斜的燃燒器；圖5B(c)顯示具有各自遠離別的燃燒器向外傾斜的二共線燃燒器構件之燃燒器；圖5B(d)顯示具有在相鄰對中與別的相鄰對向外傾斜的四共線燃燒器構件之燃燒器；而且 圖5B(e)顯示一對校直扁平焰燃燒器構件。圖5B(f)顯示具有多列共線燃燒器構件之燃燒器。
圖5C(a)至5C(d)係沒有分段的選擇性燃燒器之其他具體實施例的端視圖。圖5C(a)顯示如圖16具有四燃燒器構件之燃燒器，其中有三共線燃燒器構件，一個朝該燃燒器軸向而且一個在任一側向外傾斜，而且第四燃燒器構件向上傾斜。圖5C(b)顯示具有三共線燃燒器構件的燃燒器，一個朝該燃燒器軸向而且一個在任一側向外傾斜。圖5C(d)顯示具有二燃燒器構件的燃燒器，一朝該燃燒器軸向的上方燃燒器構件及一朝該填料向下傾斜的下方燃燒器構件。圖5C(e)顯示如圖16具有四構件的燃燒器，其中有三共線燃燒器構件，一個向下傾斜的中央燃燒器構件，一個在任一側向外傾斜，而且第四燃燒器構件向上傾斜。
圖6顯示於各燃燒器構件內的分布噴嘴之不同可能幾何形狀。
圖7係雙通迴轉爐的剖面側視圖，其具有安裝於該填料門而且依習用方式點火的習用氧-燃料燃燒器。
圖8係如圖7爐中有大填料厚塊的雙通迴轉爐之剖面側視圖，其顯示碰到該大厚塊的習用火焰造成離去該煙道的燃燒產物之短暫循環、該大厚塊的潛在過度加熱及產量損失、包括該填料門在內的爐前側部位的潛在過度加熱及該爐背側的加熱不足。
圖9A至9C顯示圖8的爐的計算流體力學模擬結果之圖形，其中習用火焰碰到該爐中的大填料厚塊。圖9A係燃燒溫 度分布形，其顯示最高燃燒溫度係於該厚塊正面處，該火焰在那裡偏向而且沒有實質的燃燒產物達到該爐的背側。圖9B係該填料的溫度分布形，其顯示發生火焰碰觸的厚塊正面上的高溫、該厚塊背側部位上的較低溫度及該爐背側的熔融填料中的極低溫度。圖9C係爐壁的溫度分布形，其顯示該爐前側部位的較高壁溫、該爐背側部位的較低壁溫及橫越該填料厚塊位置的陡峭溫度梯度。
圖10係有關安裝於該填料門的選擇性燃燒器具體實施例之雙通迴轉爐的剖面頂視圖，其顯示火焰碰到該爐中的填料厚塊。該火焰能由習用燃燒器或由選擇性燃燒器之一燃燒器構件來提供。
圖11係有關安裝於該填料門的選擇性燃燒器具體實施例之雙通迴轉爐的剖面頂視圖，其顯示經指向以避開該爐中的填料厚塊而且創造環繞著該填料的燃燒產物流以便通過該爐背側之火焰。該選擇性燃燒器具有至少二燃燒器構件，有一個直接將火焰朝向該爐各側。
圖12係如圖11有關安裝於該填料門的選擇性燃燒器具體實施例之雙通迴轉爐的剖面頂視圖，其顯示當燃燒器構件為活動性以將火焰同時朝向該爐兩側時的流型。
圖13係有關安裝於該填料門的選擇性燃燒器具體實施例之雙通迴轉爐的剖面頂視圖，其顯示經指向以避開該爐中的填料厚塊而且創造環繞著該填料的燃燒產物流以便通過該爐背側之火焰。該選擇性燃燒器具有至少四燃燒器構件，有兩個直接將火焰朝向該爐各側的不同角度。
圖14係如圖11有關安裝於該填料門的選擇性燃燒器具體實施例之雙通迴轉爐的剖面頂視圖，其顯示當至少四燃燒器構件為活動性以將火焰同時朝向該爐兩側的不同角度時的流型。
圖15A至15C顯示如圖11關於具有一燃燒器構件之選擇性燃燒器具體實施例的爐的計算流體力學模擬結果之圖形，當該爐中有大填料厚塊時該燃燒器構件便朝該爐之一側點火；這些圖形能直接與圖9A至9C關於具有習用燃燒器的爐的結果做比較。圖15A係該燃燒溫度分布形，與圖9A的習用燃燒器案例相比，其就該選擇性燃燒器案例而言顯示出最高燃燒溫度係沿著該厚塊側面而且延伸較遠回到該爐中。圖15B係該填料的溫度分布形，與圖9B的習用燃燒器案例相比，其就該選擇性燃燒器案例而言顯示出該厚塊正面上不存在熱點(因為沒有火焰碰觸)而且該熔融填料的較高溫度在該爐背側。圖15C係爐壁的溫度分布形，與圖9C的習用燃燒器案例相比，其就該選擇性燃燒器案例而言顯示出從該爐前側部位至背側有更均勻的壁溫度。
圖16係具有四燃燒器構件的選擇性燃燒器具體實施例之雙通爐的剖面端視圖，一燃燒器構件經佈置以指引火焰碰到該爐中的填料厚塊，二燃燒器構件經佈置以指引火焰環繞著該爐中填料厚塊的任一側，而且一燃燒器構件經佈置使火焰朝該爐中的填料厚塊上方。
圖17係有關安裝於該填料門的選擇性燃燒器具體實施例之雙通迴轉爐的剖面側視圖，該燃燒器具有至少二燃燒器構 件，其包括經佈置使火焰向下朝該爐前側部位的填料之一燃燒器構件及經佈置使火焰朝該填料上方的頂部空間之另一燃燒器構件。該選擇性燃燒器可依三不同模式操作：模式A僅點著使火焰朝該頂部空間內的燃燒器構件，模式B僅點著使火焰向下朝該填料供應額外的熱以熔解在該爐前側部位仍舊保持固態的填料之燃燒器構件，而且模式C點著二燃燒器構件。
圖18係關於安裝於該填料門的選擇性燃燒器具體實施例之雙通迴轉爐的剖面側視圖，而且其顯示可單獨或合併使用以控制該燃燒器的操作之不同感測器。
圖1A描繪有一反應物分段的選擇性燃燒器10具體實施例(亦即，“分段燃燒器”)，而圖1B描繪沒有任一反應物分段的選擇性助推燃燒器11具體實施例(亦即，無分段燃燒器”)。該燃燒器10及11各自包括具有面部14的本體12，其中當該燃燒器10或11係安裝於爐(舉例來說如圖7或圖10至15C或圖17至18)中時，該面部14係暴露於該爐的燃燒帶。
該無分段燃燒器11包括經定向以便界定一外接圓的多數燃燒器構件20(參見圖4)，而且該等燃燒器構件20較佳地等間隔圍繞於該外接圓。該分段燃燒器10另外包括置於該外接圓內的適當位置之至少一分段噴嘴30。為達參照的目的，描繪一活動噴流(A)及一鈍態噴流(P)，以顯示該活動噴流具有比該鈍態噴流更大的火焰。
分別描繪於圖1A及1B的燃燒器10及11各自具有依大約90°間隔隔開的四燃燒器構件20。然而，咸了解該燃燒器10或11可包括等於或大於2之任何數目n的燃燒器構件20。舉例來說，燃燒器10或11可能具有經隔開成直徑上對置的二燃燒器構件20(如圖5A(d)及5B(d)所示)，或替換地依大約120°間隔隔開的三燃燒器構件20，或依奇數間隔隔開的五或更多燃燒器構件20。咸亦了解關於爐幾何形狀、構型或操作條件，可能希望的是具有多數燃燒器構件20非等間隔圍繞於該外接圓的燃燒器10或11。在另一替代方案中，該燃燒器10或11可能具有依據該爐幾何形狀及構型，經調位界定出圓以外的幾何形狀，舉例來說橢圓形或不規則多邊形，之多數燃燒器構件20。
除此之外，該無分段燃燒器11可包括置於爐中的不同位置處之多重外殼中，但是如本文所述依協同選擇性方式操作的二或更多燃燒器構件20，而非在同一外殼中的所有燃燒器構件20。
圖1A的分段燃燒器10具有一佈置於中央的分段噴嘴30。然而，咸了解可能裝備多數分段噴嘴30，其中該等分段噴嘴30可能全為相同尺寸或不同尺寸。附帶地，依據爐幾何形狀、希望的火焰特性、個別燃燒器構件20的取向及其他因子，該(等)分段噴嘴30可能偏心佈置於該等燃燒器構件20所界定的外接圓內。該分段噴嘴30可為任何形狀。
在該分段燃燒器10及該無分段燃燒器11二者中，各燃燒器構件20包括被環形比例分布噴嘴24環繞的選 擇性分布噴嘴22。選擇性分布反應物係流經該選擇性分布噴嘴22，而比例分布反應物係流經該環形比例分布噴嘴24，其中有一反應物係燃料而且另一反應物係氧化劑。在該分段燃燒器10中，使一部分該比例分布反應物也流過該分段噴嘴30。在該燃燒器10或11之一具體實施例中，燃料係流經該選擇性分布噴嘴22當成該選擇性分布反應物，而氧化劑係流經該環形比例分布噴嘴24當成該比例分布反應物。在該燃燒器10或11之另一具體實施例中，氧化劑係流經該選擇性分布噴嘴22的選擇性分布反應物而且燃料係流經該環形比例分布噴嘴24的比例分布反應物。再者，在該燃燒器構件20之可供選擇的具體實施例中，該比例分布噴嘴24不一定是環形，而是能包括設於緊密相鄰該選擇性分布噴嘴22的適當位置之一或更多噴嘴。舉例來說，一比例分布噴嘴24可能鄰近該選擇性分布噴嘴22，或多數比例分布噴嘴24可能設於鄰近或沿圓周圍繞該選擇性分布噴嘴22的適當位置。在任何構型中，該比例分布噴嘴24(或噴嘴24)理應夠接近該選擇性分布噴嘴22使該燃料及氧化劑互相影響並且燃燒以形成安定的火焰。
在該分段燃燒器10中，與該分段噴嘴30相比通過該等環形比例分布噴嘴24引進的比例分布反應物之比例能經調整以保持穩定的燃燒器操作及/或控制火焰性質例如熱釋放曲線。該措辭“分段比”表示流經該分段噴嘴30的比例分布反應物的量除以流經該分段噴嘴30及該等環形比例分布噴嘴24的比例分布反應物合起來的總量。
如本文所用的，該措辭“燃料”表示能用於燃燒反應中充當燃料的任何含烴物質。較佳地，該燃料係氣態燃料，例如天然氣，但是該燃料也可能是霧化液體燃料或於載運氣體中的粉碎固體燃料。如本文所用的，該措辭“氧化劑”表示能於燃燒反應中將燃料氧化的任何含氧物質。氧化劑可能是空氣、污濁空氣(亦即，含有少於約20.9%氧的氣體)、富氧空氣(亦即，含有多於約20.9%氧的氣體)或基本上純的氧(亦即，含有大約100%氧的氣體)。在不同具體實施例中，該氧化劑係具有至少約23%、至少約26%、至少約40%、至少約70%或至少約98%的氧濃度之富氧空氣。
該選擇性分布噴嘴22可能具有任何形狀。可行示範形狀的子集係顯示於圖6，其包括長孔噴嘴(圖6a)、單長孔噴嘴(圖6b)、圓形噴嘴(圖6c)及多孔噴嘴(圖6d)。可行的噴嘴形狀更詳細的討論能於US 6,866,503中見到，在此以引用的方式將其全文併入本文。舉例來說，為了藉著高輻射轉移性質產生發光火焰，能使用形狀因子小於10的選擇性分布噴嘴22，而為了產生可能具有較低NOx的非發光火焰，能使用形狀因子為10或更大的選擇性分布噴嘴。就熔融操作而言可能偏好發光模式。注意高形狀因子噴嘴能包括多孔噴嘴。如US 6,866,503中詳細描述的，該形狀因子，σ，係定義為周長，P，的平方除以2倍截面積，A，或以方程式項定義：σ=P2/2A.
如上所述，圖2A顯示分段燃燒器10的簡化對照組示意圖，而且圖2B顯示無分段燃燒器11的簡化對照組示 意圖。第一流體F1係於由控制閥23所控制的總流速下供應給該等選擇性分布噴嘴22。該第一流體F1送到各選擇性分布噴嘴22的流量係單獨控制。在一具體實施例中，在各選擇性分布噴嘴22上游的控制閥26係於高流量與低流量位置之間調整，其分別對應含有該選擇性分布噴嘴22的燃燒器構件20之活動狀態及鈍態狀態。在一可供選擇的具體實施例中，該控制閥26與旁通通道27並聯佈置。在此具體實施例中，該控制閥26係於開閥位與閉閥位之間調整，此外其分別對應該燃燒器構件20的活動及鈍態狀態，而該旁通通道27使較小量流能繞過該控制閥26，所以有一些第一流體F1始終流至該選擇性分布噴嘴22，即使是在該鈍態狀態下亦同。送到各選擇性分布噴嘴22的流速能調設成使送到各選擇性分布噴嘴22的第一流體F1的活動狀態流速可能不同或相同，而且送到各選擇性分布噴嘴22的第一流體F1的鈍態狀態流速可能不同或相同，其取決於特定爐或應用的要件。
任一配置的效果在於相對較高活動流速與相對較低鈍態流速之間調整通過該選擇性分布噴嘴22的流量。舉例來說，活動流速可被定義成大於送到該等選擇性分布噴嘴22的平均流速之流速，而鈍態流速可被定義成小於送到該等選擇性分布噴嘴22的平均流速之流速。該平均流速係藉由將該第一流體F1的總流速除以該選擇性分布噴嘴22/燃燒器構件20的總數n求出。該活動流速與該鈍態流速之間的其他關係皆可使用，而且該活動流速始終比該鈍態流速更大。
不管該活動及鈍態流速如何求出，該鈍態流速必 須大於0流量。該鈍態流速足以保持各燃燒器構件20中的燃燒，以便當燃燒器構件20從該鈍態狀態轉換成該活動狀態時提供立即點火的機構。該非0鈍態流速也防止該選擇性分布噴嘴22有外來材料進來。在一具體實施例中，該鈍態流速小於或等於該活動流速的一半。在另一具體實施例中，該活動流速對該鈍態流速的比率係至少約5而且不大於約40。在又另一具體實施例中，該活動流速對該鈍態流速的比率係至少約15而且不大於約25。
第二流體F2係供應給該等環形比例分布噴嘴24。控制閥28控制送到該等環形比例分布噴嘴24的第二流體F2之總流速，而且歧管29分配大約等於越過該n個環形比例分布噴嘴24的流量。
在該分段燃燒器10(圖2A)中而非在該無分段燃燒器11(圖2b)中，第三流體F3係供應給該分段噴嘴30，而且而且該第三流體F3的流速係藉由控制閥32來控制。該分段噴嘴30可包括渦漩輪葉或加諸於離去該分段噴嘴30的第三流體F3渦漩的其他機構(沒顯示)。加諸於該第三流體F3的渦漩將會造成流體噴流瓦解，其能助於該第三流體F3噴流被該(等)活動噴流霧化。然而，強烈渦漩並不適宜，因為其可能在流結構中佔主要地位而且改變火焰形狀。
該第二流體F2及該第三流體F3含有相同類型的反應物，燃料或或氧化物中任一者。舉例來說，當該第一流體F1係燃料時，該第二流體F2及該第三流體F3各自為氧化劑，而且當該第一流體F1係氧化劑時，該第二流體F2及該 第三流體F3各自為燃料。在一具體實施例中，該第二流體F2及該第三流體F3係不同流體，亦即，各自具有相同反應物(燃料或氧化劑)但是不同濃度。在此案例中，該控制閥28及該控制閥32必定為單獨閥以控制該二流體F2及F3。在一可供選擇的具體實施例中(沒顯示)，當該第二流體F2及該第三流體F3係具有相同濃度的相同反應物之相同流體時，分段閥能代替該控制閥28及該控制閥32被用以分配大約等於該n個比例分布環形噴嘴24的一部分流及剩下部分的流給該分段噴嘴30。
在圖2A及2B描繪的具體實施例中，送到該等環形比例分布噴嘴24各者的第二流體F2流速並未被單獨控制。結果，當該控制閥28開啟時各環形比例分布噴嘴24始終流出約該第二流體F2的平均流速。該平均流速係藉由將該第二流體F2的總流速除以該環形比例分布噴嘴24/燃燒器構件20的總數n求出。或者，可單獨地控制送到各環形比例分布噴嘴24的第二流體F2流速。
在圖2A及2B描繪的具體實施例中，因為送到各環形比例分布噴嘴24的第二流體F2流速約為相同，所以各燃燒器構件20依據到底該燃燒器構件20當時處於活動性或鈍態而根據兩側之一的計量化學操作。當燃燒器構件20係處於該活動狀態時，該燃燒器構件20脫離計量化學，而且有時候完全脫離計量化學，依一方向操作，而且當該燃燒器構件20係處於該鈍態狀態時，該燃燒器構件20脫離計量化學，而且有時候完全脫離計量化學，依相反方向操作。舉例來說， 當該第一流體F1係燃料及該第二流體F2係氧化劑時，處於該活動狀態的燃燒器構件20能以富有燃料的方式操作而且處於該鈍態狀態的燃燒器構件20能以燃料貧乏的方式操作。或者，當該第一流體F1係氧化劑及該第二流體F2係燃料時，處於該活動狀態的燃燒器構件20能以燃料貧乏的方式操作而且處於該鈍態狀態的燃燒器構件20能以富有燃料的方式操作。然而，因為該燃料及氧化劑的總流量係藉由控制閥23及28(而且也藉由分段控制閥32)來控制，所以不管有多少燃燒器構件20係處於該活動狀態與該鈍態狀態的對比，該燃燒器10的總體計量化學仍舊相同。
各燃燒器構件20操作時的計量化學之特徵可為當量比。關於指定的燃料流速，把該當量比當成理論計量化學氧流量對實際氧流量之比率求得。關於身為100%氧的氧化劑，該氧流量等於該氧化劑流量。關於氧百分比X小於100%的氧化劑，氧化劑流中的氧流量係藉由將該氧化劑流速除以氧百分比X求出；舉例來說，為了利用含有40%氧的氧化劑滿足100 SCFH的氧必要條件，需要250 SCFH的氧化劑。
下列討論有關該第一流體F1係燃料而且該第二流體F2係氧化劑(無分段燃燒器)，及該第一流體F1係燃料而且該第二流體F2及該第三流體F3二者皆為氧化劑(分段燃燒器)的具體實施例。當燃燒器構件20處於該鈍態狀態時，該當量比小於約1，而且較佳為至少約0.2。這意味著鈍態燃燒器構件20係以燃料貧乏的方式利用多到5倍於完全燃燒所需的氧操作。相對之下，當燃燒器構件20處於該活動狀態時，該 當量比大於約1，而且較佳為不大於約10。這意味著活動燃燒器構件20係以富有燃料的方式利用少到完全燃燒所需的氧之10%操作。
分段比，在分段燃燒器的情況中，係定義成流經該分段噴嘴30的反應物量對流經該等環形比例分布噴嘴24及該分段噴嘴30的反應物總量之比率。舉例來說，當該第二流體F2及該第三流體F3係氧化劑時，該分段比係該分段噴嘴30所提供的氧量除以該分段噴嘴30及該等環形比例分布噴嘴24合起來提供的氧總量。若該第二流體F2及該第三流體F3係相同流體(亦即，具有相同氧濃度)，則該分段比簡單來說是該第三流體F3流速除以該第二流體F2流速及該第三流體F3流速的總和。但是若該第二流體F2及該第三流體F3係不同流體(亦即，分別具有不同氧濃度X2及X3)，則該分段比把濃度差考慮在內計算成X 3 F 3/(X 2 F 2+X 3 F 3)，如同熟悉此技藝者所了解的。
該分段燃燒器10較佳為藉著等於或小於約75%的分段比操作。舉例來說，當氧化劑被分段時，亦即，當該第二流體F2及該第三流體F3係氧化劑時，至少約25%送到該燃燒器10的氧係流經該等環形比例分布噴嘴24而且使不多於約75%的氧流經該分段噴嘴30。更佳地，該分段燃燒器10係藉著等於或小於約40%的分段比來操作。再者，如以上討論的，由於該等燃燒器構件20各者的活動或鈍態操作，於某時間時為活動性的一或更多燃燒器構件20利用比計量化學過量的第一流體F1操作，而鈍態的一或更多燃燒器構件20 利用比計量化學過量的第二流體F2操作，從而提供些微分段效果，甚至是沒將該分段噴嘴30所提供的第三流體F3考慮在內亦同。
再者，甚至該無分段燃燒器11也藉著些微“分段”效果操作，其中該等活動燃燒器構件20以富有該第一流體F1的方式操作而且該等鈍態燃燒器構件以該第一流體F1貧乏的方式操作，以致於某些來自該等活動燃燒器構件20的第一流體F1藉著一些來自該等鈍態燃燒器構件20的第二流體F2以更延遲散佈的方式燃燒。舉例來說，當該第一流體F1係燃料及該第二流體F2係氧化劑時，該等活動燃燒器構件20富有燃料，而且該過量燃料有些利用來自燃料貧的鈍態燃燒器構件20之過量氧化劑燃燒。
該離去活動選擇性分布噴嘴22的第一流體F1具有取決於該第一流體F1流速及該選擇性分布噴嘴22截面積的活動噴流速度。該離去環形比例分布噴嘴24的第二流體F2具有取決於該第一流體F2流速及該環形比例分布噴嘴24截面積的環形噴流速度。在該分段燃燒器10中，該離去分段噴嘴30的第三流體F3具有取決於該第三流體F3流速及該分段噴嘴30截面積的分段噴流速度。就該分段燃燒器10及該無分段燃燒器11二者而言該活動噴流速度較佳皆高於該環形噴流速度。
除此之外，為了該分段燃燒器10的最適效能，該分段噴流速度應該小於或等於該活動噴流速度，而且高於或等於該活動噴流速度的約0.05倍。在一具體實施例中，該 分段噴流速度對該活動噴流速度的比率小於或等於約0.4。在另一具體實施例中，該分段噴流速度對該活動噴流速度的比率高於或等於約0.1。
以一垂直點火裝置(安裝於頂部)測試之一示範具體實施例中，該通過活動選擇性分布噴嘴22的第一流體F1噴流速度係至少約250ft/s而且較佳為至少約300ft/s，而且該通過鈍態選擇性分布噴嘴22的速度係該活動噴流速度的約20%。關於一水平點火裝置，該活動噴流速度可能低相當多，因為較不需要費心除去飄浮效應以避免燒嘴磚(burner block)過熱。
所有控制閥23、26、28及32皆連接至而且受控於控制器105，該控制器105清楚地被編寫或建構成能操作該燃燒器10。該控制器105可包括習用電子裝置組件例如CPU、RAM、ROM、I/O裝置，而且該控制器105的程式設計或構型可藉由硬體、韌體、軟體及現在已知或後來發展出來用於把操作指令編寫至控制器中的任何其他機構中的一或多者之組合完成。
如上所述，該等流體F1及F2中之其一必定或含有燃料，而且該等流體F1及F2中之另一者必定是氧化劑或含有氧。在一分段燃燒器10中，該第三流體F3應該是與該第二流體F2相同類型的流體(燃料或氧化劑)。該燃料可能是氣態燃料、液態燃料或於氣態載劑中的粉碎固體燃料。在無分段燃燒器11之一具體實施例中，F1係燃料而且F2係氧化劑。在分段燃燒器10之一具體實施例中，F1係燃料而且F2 及F3係氧化劑。在此案例中，F2及F3可能是相同氧化劑，或F2及F3可能是不同氧化劑。舉例來說，於一較佳具體實施例中，就分段燃燒器10或無分段燃燒器11而言，F1係氣態燃料例如天然氣，F2係氧濃度等於或大於約70%的氧化劑。就此具體實施例中的分段燃燒器10而言，F3係濃度等於或大於約20.9%的氧化劑。於另一類似具體實施例中，F1係氣態燃料例如天然氣，F2係氧濃度大於空氣的氧化劑，而且在該分段燃燒器版本中，F3係空氣。
在一可供選擇的具體實施例中，F1係氧化劑而且F2(及分段案例中的F3)係燃料。在此案例中F1之氧濃度等於或大於約26%，較佳地等於或大於約40%，而且更佳地等於或大於約70%。
圖3顯示關於圖1A及1B例示的燃燒器10及11的具體實施例之一可行的操作順序。為了討論的目的，把該四燃燒器構件20標示成a、b、c及d。如所示，一時間僅一燃燒器構件20在活動，而剩下的燃燒器構件20則為鈍態，而且各燃燒器構件20在先前活動燃燒器構件20回復該鈍態狀態時接連轉換成該活動狀態。
特別是，在所描繪的具體實施例中，燃燒器構件20a在活動，同時燃燒器構件20b、20c及20d為鈍態。換句話說，各燃燒器構件20中之各自環形噴嘴24在接收大約相等流量的第二流體F2，而且僅燃燒器構件20a中的選擇性分布噴嘴22在接收較高活動流量的第一流體F1，而其他燃燒器構件20b、20c及20d中的選擇性分布噴嘴22在接收較低鈍 態流量的第一流體F1。這造成該活動燃燒器構件20a發出的較長且更具穿透力的火焰及該等鈍態燃燒器構件20b、20c及20d發出的較短(引燃)火焰。如所描繪的具體實施例進一步顯示的，當燃燒器構件20b變成活動性時，燃燒器構件20a恢復該鈍態狀態，而且燃燒器構件20c及20d保持鈍態。接下來，當燃燒器構件20c變成活動性時，燃燒器構件20b恢復該鈍態狀態而且燃燒器構件20c及20a保持鈍態。最終，當燃燒器構件20d變成活動性時，燃燒器構件20d恢復該鈍態狀態而且燃燒器構件20a及20b保持鈍態。
圖3所示及上述順序僅為基本上無限制變化中之其一。在一無限制實例中，一燃燒器構件20在某時間依一重複順序例如a-b-c-d或a-b-d-c或a-c-b-d或a-c-d-b活動。在另一無限制實例中，一燃燒器構件20在某時間依無規順序活動。在又另一無限制實例中，一燃燒器構件20在某時間為活動性，但是每次經過相同或不同時間長度。
再者，在其他實例中，多於一燃燒器構件20在某時間為活動性。舉例來說，關於具有三或更多燃燒器構件20的燃燒器10，二燃燒器構件20可為活動性而且剩餘者為鈍態。一般而言，關於具有n個燃燒器構件的燃燒器10，1至n-1中任何數目的燃燒器構件可為活動性，而且剩餘者為鈍態。
各燃燒器構件20可根據程式預編寫的時序，根據預定演算法，根據無規順序，依據爐條件或與該爐的其他循環或週期性事件同步從該鈍態轉換成該活動狀態。一或更 多感測器195可能被設於該爐的適當位置以供感測可能有關測定那裡需要大約多少燃燒熱的任何參數。舉例來說，該感測器可能是溫度感測器，以致於當該溫度感測器係低於閾設定值時，可使適於加熱該爐的溫度感測器區之燃燒器構件20更頻繁地或更長時期變成活動性。或者若溫度感測器偵測到該爐或填料的一部分收到不足的熱，則設於該爐部分附近的適當位置或朝該填料部分傾斜之一或更多燃燒器構件20便會轉換成該活動狀態，而接受了過量熱的爐部分中的燃燒器構件20則會被轉換成該鈍態狀態。明確地說關於蓄熱爐，溫度感測器，例如光學感測器，能偵測該爐不同部分中的填料溫度而且偵測需要額外的熱的區域，例如所有或部分冷點122，而且目標那些區域的燃燒器構件20能較長時期或更頻繁地變成活動性以提高那些區域的溫度。
溫度感測器可包括位於該爐壁中的接觸式感測器例如熱電耦或RTD，或非接觸式感測器例如紅外線感測器、輻射感測器、光學感測器、攝影機、顏色感測器或工業上可取得的其他感測器。其他類型的感測器也可用以指示該爐中的熔融或加熱程度，其包括但不限於近端感測器(例如，感測還在熔融的固體填料的近處)或傳導度感測器(例如，偵測液體與互相連接不足的固體厚片相比的較高傳導度)。
藉由如本文所述的燃燒器10或燃燒器11的操作能達成數個益處。因為熱能優先對準一定的位置而且經過較長或較短的時期，所以能分辨並且除去該爐中的冷點，造成更均勻的加熱及熔融。特別是有關圖7或圖15的垂直點火裝 置(亦即，安裝於頂部指向下的燃燒器)，以活動模式利用不到全部的燃燒器構件20來操作該燃燒器降低或去除了飄浮火焰的危害，從而避免該燒嘴磚及爐頂過度加熱。由活動燃燒器構件20引起的富有燃料的燃燒，在通過該環形比例分布噴嘴24提供的氧明顯少於通過該選擇性分布噴嘴22提供的燃料所需的計量化學氧的情況中，在該熔融浴附近創造出一非氧化性氣氛以助於防止該填料的不當氧化。附帶地，在重複循環模式中啟動該等燃燒器構件20能用以產生渦漩加熱模式，其增長燃燒氣體的滯留時間，提高熱轉移速率，而且改善加熱均勻性，諸如舉例來說US 2013/00954437中所示者。再者，選擇性啟動燃燒器構件20而且變化該分段比能用以調整該等燃燒反應放射最大熱通量的位置而且順應不同爐幾何形狀、條件及填充程度調整火焰涵蓋範圍。
該分段燃燒器10及無分段燃燒器11的不同可行構型包括圖5A及5B所示者。在圖5A(a)及5B(a)所示類型的具體實施例中，該等燃燒器構件20中的一或多者可能從該等燃燒器構件20外接的圓或從與該燒嘴磚12垂宜的軸或該分段噴嘴30所界定的軸徑向向外傾斜一角度α。儘管所描繪的具體實施例顯示所有四燃燒器構件20皆徑向向外傾斜相同角度α，但是咸了解各燃燒器構件20可能依據該爐幾何形狀及該燃燒器10的希望操作特性傾斜不同角度。該角度α可能是等於或大於約0°而且較佳為非0而且等於或小於約75°(或相反地，從該燃燒器面部14平面測到的互補角為約15°至約或稍低於90°)。較佳地，該角度α等於或小於約60°。更佳地， 該角度α係至少約10°而且不大於約40°。
在圖5A(a)及5B(a)所示類型的具體實施例中，一或更多燃燒器構件20可能對該外接圓沿切線傾斜一角度β以產生渦漩。儘管所描繪的具體實施例顯示所有四燃燒器構件20皆沿切線傾斜相同角度β，但是咸了解各燃燒器構件20可能依據該爐幾何形狀及該燃燒器10的希望操作特性傾斜不同角度βn。該角度β可能等於或大於約0°而且較佳為等於或小於約60°。更佳地，該角度β係至少約10°而且不大於約40°。
在圖5A(c)及5B(d)所示類型的具體實施例中，多數燃燒器構件20大抵上彼此共線佈置而定義出具有中心點及末端的線。儘管顯示出四燃燒器構件20，但是此具體實施例適於具有至少二燃燒器構件20(舉例來說如圖5B(c)所示用於無分段燃燒器者)一直到特定爐中可能需要的儘可能多的燃燒器構件20之構型。在一分段燃燒器中，把分段噴嘴30設於各相鄰對燃燒器構件20之間的適當位置，所以該等燃燒器構件20與分段噴嘴30輪流佈置。舉例來說，具有二燃燒器構件20的裝置把一分段噴嘴30設於該二燃燒器構件20之間的適當位置，而且具有三燃燒器構件20的裝置把二分段噴嘴30各自設於一對相鄰燃燒器構件20之間的適當位置。該等燃燒器構件20可能全與該燃燒器面部14垂直，或該等燃燒器構件20有些或全部可能從朝向該等線末端中之其一的線中心點向外傾斜小於或等於約45°的角度γ。同樣地，該等分段噴嘴30可能與該燃燒器面部14垂直，或該等分段噴嘴30有些或全部可能依一方或其他的沿著該線。在所描繪的具體實施例 中，中央分段噴嘴30與該燃燒器面部14垂直，而且把一組三共線構件-燃燒器構件20、分段噴嘴30及另一燃燒器構件20-往任一側佈置於直徑上，而且從該中央分段噴嘴30向外而且朝該線的個別末端傾斜。
在圖5A(d)及5B(d)所示類型的具體實施例中，多數燃燒器構件20彼此共線佈置而定義出具有中心點及末端的線。儘管顯示出四燃燒器構件20，但是此構型適於具有至少二燃燒器構件20一直到特定爐中可能需要的儘可能多的燃燒器構件20之構型。在一分段燃燒器中，把主軸為短軸的至少1.5倍長的長形或大抵上矩形分段噴嘴30設於鄰近該等燃燒器構件20的適當位置而且與該等燃燒器構件20間隔固定距離，而且該主軸與該等燃燒器構件20所界定的線實質上平行。該等燃燒器構件20可能全與該燃燒器面部14垂直，或該等燃燒器構件20有些或全部可能從朝向該等線末端中之其一的線中心點向外傾斜小於或等於約45°的角度γ。
在圖5A(e)及5B(e)所示類型的具體實施例中，各燃燒器構件20具有扁平焰構型，其中該選擇性分布噴嘴22及該環形噴嘴24二者皆具有主軸為短軸的至少1.5倍長的長形或大抵上矩形構型。此類型的扁平焰燃燒器係更詳細的描述於，舉例來說US 5,611,682。在分段燃燒器中，把至少二分段噴嘴30設於鄰近該等燃燒器構件20的適當位置而且與該等燃燒器構件20間隔開，而且大抵上共線定向而界定出與該燃燒器構件20的主軸實質上平行的線。此構型中利用了至少二燃燒器構件20。
在圖5A及5B的任一上述構型中，選擇性操作方案能以上述圖1A及1B構型的類似方式實施。明確地說，於任何特定時刻，至少一燃燒器構件20係依活動狀態操作，其中經過活動選擇性分布噴嘴22的流體流量大於通過所有選擇性分布噴嘴22的平均流體流量，而至少一燃燒器20係處於鈍態狀態，其中通過鈍態選擇性分布噴嘴22的流體流量小於通過所有選擇性分布噴嘴22的平均流體流量。
圖10、11A、11B、12、13及14顯示可利用燃燒器11達成的不同操作模式，舉例來說如圖5C(a)、圖5C(b)或圖5C(c)所示，該燃燒器11具有一大抵上沿著該燃燒器11軸向定向的中央燃燒器構件20(亦即，大抵上與該燃燒器面部14垂直)，及至少一對對稱側燃燒器構件20，其中有一燃燒器構件20從側面設於該中央燃燒器構件20任一側的適當位置而且向外傾斜。在例如圖5C(c)的具體實施例中，較接近該中央燃燒器構件20的內側對傾斜燃燒器構件20可依相較於較遠離該中央燃燒器構件20的外側對傾斜燃燒器構件20更小的角度下向外傾斜。同樣地，如圖11及12所示的操作模式能利用如圖5B(c)、(d)、5B(e)、5B(f)、5C(b)或5C(c)所示的燃燒器11達成，而如圖11、12、13及14所示的操作模式能利用如圖5B(d)、5B(f)或5C(c)所示的燃燒器11達成。舉例來說從該燃燒器軸向測量時，該內側對可向外傾斜約10°至約45°的第一角度α，而且較佳地約15°至約30°，而該外側對可向外傾斜約15°至約75°的第二角度，而且較佳地約30°至約60°。
除此之外，該多數燃燒器構件能於不同角度向下朝該填料傾斜。該中央燃燒器構件20可大抵上與該燃燒器軸平行(或大抵上與該燃燒器面部14垂直)，而該內側對傾斜燃燒器構件20可向下傾斜約0°至約60°的第一角度θ而且該外側對傾斜燃燒器構件20可向下傾斜約0°至約60°的第二角度θ。在一具體實施例中，使該內側對傾斜燃燒器構件20向下傾斜約30°至約60°以便能加熱留在該爐的填料門附近的固體填料，同時使該外側對燃燒器構件20向下傾斜約10°至約45°沿著該爐壁碰到該填料表面。
在如圖10的第一操作模式(模式1)中，僅該中央燃燒器構件20在活動，同時該多重傾斜燃燒器構件20在鈍態。此模式與圖7的先前技藝模式相同，而且產生單一火焰112。若該爐100中心有大填料厚塊105(或多重相當大的固體填料塊)，如所示，該活動中央燃燒器構件20的火焰112將會碰到該厚塊105而且採取抵抗最小的途徑，而且該燃料及氧化劑(不完全燃燒產物)113短暫循環離開該煙道氣導管110。這導致該爐100中不均勻的熱分布，其中該爐100的前側部位114被過度加熱，使煙道氣溫度提高了，而且該爐100的背側部位118是冷的。儘管由於直接碰觸而使該火焰112至該鑄塊105的熱轉化率高，但是這會導致例如過度加熱及氧化的問題。由於該爐100中心的填料引起的潛在過度加熱及問題在依模式1操作情況時能藉由測量該填料門102的溫度、該煙道氣導管110的溫度、該爐100背側部位118的溫度及/或一或更多排氣性質，例如該煙道氣的排氣組成，來偵 測。因此，儘管此操作模式藉著使該火焰碰到固體填料可能短時期有益，但是吾人所欲為當該填料門102及/或煙道氣導管110顯示過度加熱的跡象及/或該爐100背側部位118的溫度顯示加熱不足的跡象時將該中央燃燒器構件20轉換成鈍態而且將一或更多其他燃燒器構件20轉換成活動性。
在如圖11A及11B的第二操作模式(模式2A或模式2A)中，使該中央燃燒器構件20為鈍態同時使該等傾斜燃燒器構件20中之其一在活動以創造傾斜火焰112a。在一實施例中，在如圖5C(b)的燃燒器11中，誠如例示的，一燃燒器構件20在活動而且二燃燒器構件20為鈍態。或者，在另一實施例中，在如圖5C(c)的燃燒器11中，一燃燒器構件20在活動而且四燃燒器構件20為鈍態。其他示範燃燒器11能用以創造相同火焰型。注意在此模式中，該中央燃燒器構件20也能於活動與鈍態之間循環同時使其餘燃燒器構件20維持於其相同狀態。此操作模式讓該等活動火焰112a、112b繞過該爐110中心的固體填料105所以熱能達到該爐110背側部位118。如圖11A及11B所示，燃燒產物113a、113b的循環可能依任一方向沿著該等爐壁108而且環繞著該固體填料105造成，以貫穿該爐100提供良好熱轉移對流熱轉移率給該填料104、105二者及該等爐壁108。與單獨利用火焰112的模式1相比額外的火焰112a、112b穿入該爐100獲得大幅改善，而且該爐100的總體放氣(從該燃燒器11通過該爐頂部空間106流到該煙道氣導管110)獲得改善。再者，藉由模式2A與模式2B之間的往復循環，可達成高度爐溫均勻性。
圖9A至9C及15A至15C顯示如圖7依模式1持續操作的先前技藝系統之溫度圖(圖9A至9C)對依模式2A的系統操作之溫度圖(圖15A至15C)的比較結果。拿圖9A與圖15A作比較顯示在模式2A中，達成比模式1更高許多的火焰溫度，因為模式2a給火焰提供空間以便於該固體填料105與該爐壁108之間完全展開，而非如模式1短暫循環。
結果，拿圖9B與圖15B作比較顯示，與該固體填料105前側被過度加熱而且該填料104、105剩下部分較冷的模式1相比，在模式2A中，該固體填料105的前側沒被過度加熱同時明顯更多的熱達到該固體填料背側以及該爐背側部位118的熔融填料104。
同樣地，拿圖9C與圖15C作比較顯示，與僅有該爐壁108前側部位112是暖的同時該爐壁108背側部位118是冷的模式1相比，在模式2A中，該爐壁溫度在整個爐100中較均勻，稍暖的點在該火焰碰到該壁108的地方。
因此，藉由依模式2A或模式2A操作能達成固體填料加熱及熔融、填料溫度均勻性(且從而由於過度加熱而減少填料流失、)及爐壁溫均勻性(且從而該填料更均勻且更迅速加熱)的巨大改善。再者，藉由模式1及模式2A/2B之間的循環，以不同感測製程參數為基礎，能同時達成二模式的益處，以使該爐中的填料之熔融和加熱速率最佳化，同時由於過度加熱而減少產物損失及耐火材料損壞。
在如圖12的第三操作模式(模式3A)中，一對傾斜側面燃燒器構件20同時皆在活動，而該中央燃燒器構件20 為鈍態，從而在該爐100任一側創造二對稱傾斜火焰112a及112b。此模式仍舊使各火焰112a、112b有足夠空間能完全展開，而且能單獨或接連使用模式2a或模式2b而造更快速的加熱時間。
在如圖13A及13B的第二操作模式(模式2C及2D)變化例中，使用如圖5B(d)、5B(f)或5C(c)的燃燒器，該中央燃燒器構件20為鈍態，而二對稱對側面燃燒器構件20的傾斜燃燒器構件20中之其一在活動。如所示，在該爐相同側的二傾斜燃燒器構件20在活動，而該中央燃燒器構件20及在該爐另一側的二傾斜燃燒器構件20為鈍態。在模式2C中，這在該爐100的一側創造創造了二差別傾斜火焰112a及112c，而在模式2D中，這在該爐100相對側創造了二差別傾斜火焰112b及112d。注意在這些模式中，該中央燃燒器構件20也能於活動與鈍態之間循環同時使其他燃燒器構件20維持於相同狀態。如在模式2A/2B中，操作模式2C/2D使該活動火焰能繞過該爐100中心的固體填料105使熱能達到該爐100背側部位118。如圖13A及13B所示，燃燒產物113的循環可依任一方向沿著該等爐壁而且環繞著該固體填料造成，以貫穿該爐100提供良好熱轉移對流熱轉移率給該填料及該等爐壁。與模式1相比該火焰穿入該爐獲得大幅改善，而且該爐的總體放氣(從該燃燒器通過該爐流到該煙道氣導管)獲得改善。再者，藉由模式2C與模式2D之間的往復循環，可達成高度爐溫均勻性。除此之外，該內側及外側傾枓燃燒器構件20向下傾斜不同角度，與火焰112c及112d相比該等火焰 112a及112b能將目標對準不同區域可能未熔融的填料，而且使一組燃燒器傾斜以碰到比其餘更接近該爐100前端部102的填料。
在如圖14的第三操作模式(模式3B)變化例中，兩對傾斜側面燃燒器構件20同時在活動，而該中央燃燒器構件20為鈍態。此模式仍舊使各火焰有足夠空間能完全展開，而且能單獨或接連使用模式2c或模式2d而造更快速的加熱時間。如所示，火焰112a、112b、112c及112d皆同時在活動。
圖16顯示如圖5C(a)或圖5C(e)從該爐100背側端103朝該填料門102觀看的燃燒器11之端視圖，並且顯示來自各燃燒器構件20的火焰120、122a、122b、124之投影截面。該燃燒器11具有一中央燃燒器構件20，其係經取向以製造能碰到該爐100中心的固體填料105之火焰120；一對對稱傾斜燃燒器構件20，其係於該中央燃燒器構件20任一側以製造朝介於該爐100中心的固體填料105與該等爐壁108之間的區域之火焰122a及122b；及上方燃燒器構件20，其係設於該中央燃燒器構件20上方的適當位置而且係傾斜以使火焰134朝該爐100的固體填料105頂部的上面。此燃燒器11能依以上討論的任何模式操作，而且於任一時刻有一、二或三燃燒器構件20的組合在活動，而且其他燃燒器構件20為鈍態。
圖17顯示具有相對於該填料角度不同的燃燒器構件20的燃燒器11之三操作模式。此示範燃燒器之一係顯示於圖5C(d)，其中上方燃燒器構件20係經取向以製造保持 在該填料104上方的頂部空間之火焰212a，而下方燃燒器構件20係經取向以製造向下傾斜碰到該填料104的火焰212b，而且明確地說碰到可能集中在該填料門102附近的任何剩餘固體填料115。包括圖5B(a)至5B(f)及5C(a)至5C(c)那些的其他燃燒器構型也能被建構成依這些模式操作。此燃燒器11能依三模式操作：該上方燃燒器構件20在活動以製造該火焰212a的模式4A，該下方燃燒器構件20在活動以製造該火焰212b的模式4B，及該上方和下方燃燒器構件20在活動(而且其中該燃燒器11具有鈍態的至少一其他燃燒器構件20)以同時製造火焰212a及212b的模式4C。模式A可用以一般將能量運送給該爐，而且特別是給該熔融浴，而且模式B可用以將額外能量運送給置於該填料門附近適當位置的任何固體碎片，而模式C則結合模式A及B的特徵。
該選擇性分段燃燒器10或無分段燃燒器11可包括二或更多燃燒器構件20的組合，該等燃燒器構件20係共同設置(於一或更多外殼)或設於該爐100的不同位置(於二或更多獨立外殼)而且依本文所述的選擇性方式操作。
該控制器190、105係建構而且編寫程式以使該燃燒器11中的個別燃燒器構件20的選擇性活動/鈍態點火根據經建構成能偵測該爐中的一或更多製程參數之感測器的輸入、信號同步進行。那些製程參數可包括，但不限於而且依任何組合，填料門溫度、煙道氣溫度、煙道氣組成或其他煙道氣性質例如光學性質、爐背部溫度(於該爐背側部位)、內部、內嵌或外部爐壁溫度、從批次熔融製程開始經過的時間、氧 化物及/或燃料供應壓力及前述參數中任何者隨時間的變化。
依據該等製程參數，該控制器105依活動模式調設或保持一或更多燃燒器構件20，而且依鈍態模式調設或保持一或更多燃燒器構件20。更明確地說，如以上討論的，該比例分布反應物，該第二流體F2，的流速在各燃燒器構件20的環形噴嘴24中保持恆定，而該選擇性分布反應物，該第一流體F1，的流速係將通過被稱作活動性的至少一燃燒器構件20的分布噴嘴22調整成較高活動流速而且將通過被稱作鈍態的至少一燃燒器構件20的分布噴嘴22調整成較低鈍態流速。該控制器重覆進行此機械式動作，所以當製程轉換時，該等燃燒器構件20能相應地迅速轉換，所以在某些案例中先前鈍態的燃燒器構件20變成活動性而且先前活動的燃燒器構件20變成鈍態。然而，注意在某些製程條件中，一或更多燃燒器構件20可能連續保持活動性及/或一或更多燃燒器構件20可能連續保持鈍態。
在該燃燒器10或11之一具體實施例中，該第一流體F1係燃料及該第二流體F2係氧化劑。較佳地該氧化劑係至少26%分子氧，至少40%分子氧，至少70%分子氧，至少98%分子氧，或為工業用純氧。因此，處於活動模式的各燃燒器構件20以富有燃料的方式操作(亦即，大於1且上達約10的當量比)，而處於鈍態模式的各燃燒器構件20以燃料貧乏的方式操作(亦即，小於1且下達約0.2的當量比)。
如以上討論的，包括使該燃燒器透過可以預定頻率為基礎的多種不同模式循環之選擇性燃燒器操作策略，或 根據該爐需求之時間加權迴轉以手動(例如，由爐操作員)或以自動方式透過策略上必需設置的感測器偵測該爐的能量分布需求決定。
偵測及控制係成功實施且實現該選擇性燃燒器在迴轉爐熔融製程中的益處之關鍵態。
不同偵測方法及感測器皆可運用，如舉例來說圖18所示。儘管已顯示數種不同感測器，但是其任何者皆能被該控制器105單獨或與其他感測器聯合應用以決定如何在時間上及空間上加重不同燃燒器構件的操作。該等感測器可包括下列一或多者：(a)一或更多溫度感測器150，例如設立於該填料門102的熱電耦或非接觸式或光學感測器(例如，UV及/或IR感測器)，其可用以偵測該爐前側部位114的提高溫度當成阻礙火焰展開的爐中固體之表示；(b)一或更多溫度感測器154，例如設立於該煙道氣導管110中的熱電耦或非接觸式或光學感測器(例如，UV及/或IR感測器)，其可用以偵測該煙道氣的提高溫度當成阻礙火焰展開的爐中固體之表示；(c)設於該爐外部適當位置以供偵測該填料門102及/或煙道氣導管110的提高溫度之一或更多溫度感測器160，而且特別是非接觸式或光學感測器；(d)用於偵測該爐不同部分的溫度之一或更多溫度感測器152、153，例如設置於，嵌入或伸過該等爐壁108或填料門102或後端壁103的熱電耦或非接觸式或光學感測器，其能偵測溫度梯度及不均勻性；(e)於該煙道氣導管110中的一或更多排氣性質感測器155，其係用於測量排氣性質例如組成當成不完全燃燒的表示；(f)於該煙道氣導管 中的一或更多光學感測器156，其係用於偵測該煙道氣的光學性質；(g)於爐壁108中的一或更多光學感測器157，其係用於偵測該爐氣體的光學性質；(h)於該填料門102中的一或更多近端感測器158，其係用於偵測該爐100中的固體碎片105；(i)鼓式電流感測器(沒顯示)，其係用於偵測使該爐100繞於其軸迴轉所需的馬達電流，而且較高鼓電流指示有固體存在而且較低鼓電流指示該填料被完全熔融；及(j)於該填料門102或該煙道氣導管110中的一或更多壓力變換器161，而且壓力波動指示較大的燃燒不穩定性。
在一具體實施例中，一或更多熱電耦可單獨或與一或更多放射(IR/UV)感測器聯合設立於該爐門上以偵測門及該爐的外側壁或部位或該煙道氣導管中之一或多者的溫度(利用該爐門的全視圖)。這些溫度感測器能偵測火焰偏向，從而不完全燃燒，其可能由於該爐中的固體碎片或填料阻礙火焰完全展開造成。當該門的溫度升高到高於預定閾值及/或當火焰係藉由放射感測器來偵測時，能解釋為火焰於該爐中短暫循環而且會引發妨礙作用。這些作用包括將火焰朝該固體碎片的一或更多燃燒器構件從鈍態轉換成活動性，同時將朝該固體碎片周圍的火焰的一或更多燃燒器構件從鈍態轉換成活動性(或使此燃燒器構件保持活動性)。
除此之外，或者，可在該爐門中設立光學(IR)高溫計及/或映像或影像捕捉裝置以偵測該爐內的固體而且優先(時間權重)使能量朝該等固體以增進熱轉移而且能達到更快速熔融。相應地，將火焰朝向該固體碎片的一或更多燃燒器 構件能從鈍態轉換成活動性(或保持為鈍態)，而將火焰朝向該固體碎片周圍的一或更多燃燒器構件能從鈍態轉換成活動性(或保持為活動性)。
也能根據該熔融循環的狀態控制。於該熔融循環的頂端或初始部分處，當火焰從該填料門周圍透出或該煙道氣中發生燃燒(前一或二小時，其取決於負載及總體循環長度)時，通常暗示二現象中之其一。第一，有油或其他可燃性或揮發性有機材料存於該固體填料(碎片)中造成低於化學計量(富有燃料的)燃燒，因為那些有機材料燃掉而且消耗掉由該燃燒器供應的氧化劑。第二，火焰有限度穿入該爐引致的不完全燃燒造成氧化劑和燃料和燃燒產物的短暫循環，因為那些氣體偏離該爐中尚未熔融的較大尺寸碎片。該熔融循環的頂端通常發生於該熔融循環的前1至2小時的期間，其取決於該負載及總體循環長度。
與該熔融循環頂端相關聯的條件能根據循環時間，或靠操作員觀察用手動，或藉助於不同感測器偵測。當存有有機組分或可燃物時，美國專利申請案第13/888,719號，按美國專利公開第2013/0307202號公告，所述的方法能用以後序燃燒掉該爐界限內的那些可燃物。當該填料碎片不是油性或不包括其他有機質或可燃物時，偵測到的火焰及結果產生的溫度提高可能歸因於不完全燃燒及碰到位於該爐中的大碎片的火焰之短暫循環。在此版本中，火焰(一或更多)的組合可能同時及/或接連操作，如以上討論的，以使流的短暫循環及該門/煙道氣導管周圍的(平均)強度火焰減至最小。
本發明的範疇並不受多數實施例所揭示的特定態樣或具體實施例所限制，該等實施例被當成本發明的一些態樣及功能同樣在本發明範疇以內的任何具體實施例之例證。除了本文所示及所述者以外，本發明的不同修飾對熟悉此技藝將變得顯而易見而且被認為落於後附申請專利範圍的範疇之內。
α‧‧‧燃燒器構件傾斜角度
A‧‧‧活動噴流
P‧‧‧鈍態噴流
10‧‧‧選擇性燃燒器
12‧‧‧本體
14‧‧‧面部
20‧‧‧燃燒器構件
22‧‧‧選擇性分布噴嘴
24‧‧‧環形比例分布噴嘴
30‧‧‧分段噴嘴

Claims (15)

  1. 一種供安裝於迴轉爐的填料門之選擇性氧-燃料燃燒器，該燃燒器包含：至少二燃燒器構件，其各自朝該爐的不同部位內點火，各燃燒器構件包含：一選擇性分布噴嘴，其係建構成能流出第一反應物；及一比例分布噴嘴，其係建構成能流出第二反應物；至少一感測器，其係用以偵測與爐操作相關的一或更多製程參數；及一控制器，其係經編寫程式以至少部分根據偵測到的製程參數獨立地控制送到各自選擇性分布噴嘴的第一反應物流量以致於至少一燃燒器構件在活動而且至少一燃燒器構件為鈍態，其中該活動燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量大於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量而且該鈍態燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量小於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量；其中該第二反應物係實質上依比例地分配給該等比例分布噴嘴；而且其中該第一反應物係燃料及氧化劑中之其一而且其中該第二反應物係燃料及氧化劑中之另一者。
  2. 如申請專利範圍第1項之燃燒器，其中該至少二燃燒器構件中之其一具有與該填料門實質上垂直的火焰軸而且該至少二燃燒器構件中之另一者具有與該填料門垂直的方向夾著非 零角度，α，的火焰軸；其中該角度α等於或小於約75°。
  3. 如申請專利範圍第1項之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測該填料門過度加熱的過度加熱感測器，其中當偵測到過度加熱時，至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持不變或轉換成活動性。
  4. 如申請專利範圍第1項之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測一或更多排氣性質變化的排氣性質感測器，其中當該排氣性質指示不完全燃燒時，至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持不變或從鈍態轉換成活動性。
  5. 如申請專利範圍第1項之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測該填料門過度加熱的過度加熱感測器及用於偵測一或更多排氣性質變化的排氣性質感測器，其中偵測到過度加熱而且該排氣性質指示不完全燃燒，便將至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持不變或從鈍態轉換成活動性。
  6. 如申請專利範圍第1項之燃燒器，其中該至少一感測器包括用於偵測會妨礙該爐中的火焰展開之固體填料的存在情形之非接觸式感測器，其中固體填料存於該爐中，至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時至少一燃燒器構件保持 不變或從鈍態轉換成活動性。
  7. 如申請專利範圍第1項之燃燒器，其中於各燃燒器構件中該比例分布噴嘴係環形而且環繞著該選擇性分布噴嘴。
  8. 如申請專利範圍第1項之燃燒器，其另外包含：至少一分段噴嘴，其與該等燃燒器構件各者間隔開而且係建構成流出輔助第二反應物；其中該控制器係經進一步編寫程式以將分段比(staging ratio)控制成小於或等於約75%，其中該分段比係該輔助第二反應物流量所含的第二反應物對該第二反應物總流量之比率。
  9. 一種迴轉爐，其包含：一填料門及一排氣埠，其係設於該爐的一端；及一氧-燃料燃燒器，其係安裝於該填料門，該燃燒器包含：至少二燃燒器構件，其各自朝該爐的不同部位內點火，各燃燒器構件包含：一選擇性分布噴嘴，其係建構成能流出第一反應物；及一比例分布噴嘴，其係建構成能流出第二反應物；至少一感測器，其係用以偵測該爐中的一或更多製程參數；及一控制器，其係經編寫程式以至少部分根據偵測到的製 程參數獨立地控制送到各自選擇性分布噴嘴的第一反應物流量以致於至少一燃燒器構件在活動而且至少一燃燒器構件為鈍態，其中該活動燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量大於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量而且該鈍態燃燒器構件的選擇性分布噴嘴中之第一反應物流量小於送到該等選擇性分布噴嘴的平均第一反應物流量；其中該第二反應物係實質上依比例地分配給該等比例分布噴嘴；而且其中該第一反應物係燃料及氧化劑中之其一而且其中該第二反應物係燃料及氧化劑中之另一者。
  10. 一種操作如申請專利範圍第9項所述之迴轉爐之方法，該方法包含：偵測該爐中的一或更多製程參數；至少部分根據偵測到的製程參數選定而使該等燃燒器構件中之至少其一為活動性而且該等燃燒器構件中之至少其一為鈍態；使第一反應物於活動噴射流速下流過該至少一活動燃燒器構件的選擇性分布噴嘴；使該第一反應物於鈍態噴射流速下流過該至少一鈍態燃燒器構件的選擇性分布噴嘴；及使第二反應物實質上成比例流過各比例分布噴嘴；其中該活動噴射流速大於通過該等選擇性分布噴嘴的平均 流速而且該鈍態噴射流速小於通過該等選擇性分布噴嘴的平均流速；及其中該第一反應物係燃料及氧化劑中之其一而且其中該第二反應物係燃料及氧化劑中之另一者。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其另外包含：偵測該填料門的過度加熱；及當偵測到過度加熱時，將將至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時使至少一其他燃燒器構件保持活動性或轉換成活動性。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其另外包含：偵測至少一排氣性質；當該排氣性質指示不完全燃燒時，將至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時使至少一其他燃燒器構件保持活動性或轉換成活動性。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其另外包含：偵測何時該至少一正在活動的燃燒器構件發射碰到該爐中的固體填料之火焰；及將前述至少一正在活動的燃燒器構件轉換成鈍態，同時使至少一其他燃燒器構件保持活動性或轉換成活動性。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法， 其中該活動噴射流速對該鈍態噴射流速的比率係約5至約40。
  15. 如申請專利範圍第10項之方法，其中鈍態燃燒器構件具有約0.2至約1的當量比，而且其中活動燃燒器構件具有約1至約10的當量比，其中該當量比係理論化學計量氧化劑流量對通過該等分布噴嘴以燃燒流過其餘分布噴嘴的燃料的實際氧化劑流量之比率。
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