燃烧方法及其用于生产玻璃和金属技术

本发明专利技术关于一种燃料在燃烧器（１）中的燃烧方法，燃烧器（１）至少包括一个喷头（２），喷头至少包括一个内部第一氧化剂输送通道（８）、一个中部燃料输送通道（９）和一个外部第二氧化剂输送通道（１０）。燃料供给通道供给成使该通道喷出的燃料速度在１和１５ｍ／ｓ之间。本发明专利技术可用于在材料生产中用来供热。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的主题是一种类型的燃烧炉中燃料燃烧的方法，燃烧炉包括一喷头，喷头包括至少一个内部第一氧化剂输送通道，从外部包住第一氧化剂输送通道的中部燃料输送通道，以及从外部包住燃料输送通道的外部第二氧化剂输送通道。本专利技术特别用于材料生产中的供热。很多生产材料，如玻璃和铁类及非铁类金属的方法中均涉及加热步骤，其中上述类型的燃烧器用甲烷之类作燃料，用氧气作氧化剂。这些燃烧器产生的火焰必须符合某些约束条件。例如，在玻璃生产中，融化的玻璃通常由供给器在两个连续的生产步骤之间传输。在这样的供给器中，靠近供给器壁的玻璃的冷却速度比离这些壁远的要快。因此为了使融化材料保持大致均匀的温度分布，就要求对周边的玻璃再加热而中心则毋须再加热。为此，上述类型的燃烧器放置在这些传输供给器的壁内。不幸的是，采用上述类型的已知的燃烧方法不总是能为满意地加热送给的融化材料而调节火焰的长度。在文件EP-A-763692中描述了这种方法，其中在喷头上的燃料和内部的氧气的速度相当高。同样，已知的燃烧方法不能符合氧化物质CO和O2的浓度的限制条件，在金属生产中，在靠近融化材料床处放置燃烧炉出口，它们与火焰的长度有关。本专利技术的目的在于解决上述燃烧炉燃烧方法中出现的问题，使火焰长度和其中的化学物质特别是CO和O2的浓度能进行精细的调节。因此，本专利技术的主题是一种在上述类型的燃烧炉中燃料燃烧的方法，其特征在于燃料输送通道供给成使该通道中的燃烧速度约在1和15m/s之间。按照实施本专利技术的一个特殊方法，它可包括一个或多个下列特征，可以是单独的，也可以是它们技术上可能的联合特征。—燃料输送通道供给成使该通道输出的燃料速度约大于5m/s；—第一氧化剂输送通道和燃料输送通道供给成使第一氧化剂输送通道输出的氧化剂速度对燃料输送通道输出的燃料的速度之比R约大于3；—第一氧化剂输送通道和燃料输送通道供给成使比率R约小于20；—第一氧化剂输送通道和燃料输送通道供给成使比率R约小于10；—第二氧化剂输送通道供给成使该第二通道输出的氧化剂的速度约在0.1和50m/s之间，最好约在1和5m/s之间；—第一和第二氧化剂输送通道供给成使通过第一氧化剂输送通道的氧化剂流少于总的氧化剂流的50％、最好为少于20％；—喷头的周边的通道供给空气，该周边通道从外部包住第二氧化剂输送通道；—第一和第二氧化剂输送通道供给纯度大于80％的氧气；—燃料输送通道基本上供给碳氢化合物，尤其是甲烷或丁烷。本专利技术的主题还是一种上述限定方法的使用，通过修改通过第一氧化剂输送通道对总的氧化剂流的比例，能调节火焰的长度，从而再加热生产玻璃时的融化玻璃传输供给器。另外，本专利技术的主题是上述限定的方法的一种使用，它通过调节通过第一氧化剂输送通道的总氧化剂流的比例，来调节在金属生产中产生的再加热火焰的氧化功率。在阅读下面参照附图对示例的描述后，可以更加清楚地理解本专利技术，其中附图说明图1是部分剖开的拟实施本专利技术方法的燃料器的横向视图，图2和3是曲线图，它们分别表示用本专利技术的方法的图1的燃烧器中调节火焰中CO的相对比例和火焰长度的能力，图4是图1燃烧器替换实施例的下游端的放大的部分截面图，图1概略示出燃烧器1，它包括一个喷头2，喷头2插入耐火材料制成的块体4的轴对称的喷口或喷火口砖3。该块体4本身安装在炉壁内或玻璃厂的供给器的壁内。喷头2主要包括三根同轴的管5、6和7，它们的共同的轴是X-X，并为圆形截面。内管5的内部限定一个内部第一氧化剂输送通道8，中管6从外部包住管5并与它一起限定一个中部燃料输送通道9。外管7从外部包住中管6并与它一起限定外部第二氧化剂输送通道10。氧化剂、如纯度大于80％的氧气(O2)供给装置12通过阀门13和14分别连到氧化剂输送通道8和10的上游端(图1的左侧)。燃料15、如气态甲烷(CH4)的供给装置通过阀门16连到燃料输送通道9的上游端(图1左侧)。管5和7的下游端与轴X-X大致垂直，从而限定了喷头2的下游或出口面17。然而，正如在文件EP-A-763,692中所述，管5和7的下游端可以沿着X-X轴移动，管5和7中的一根可以偏离另一根管的轴线。喷火口砖3包括圆形截面的上游部分18和锥台形的下游部分19，锥台形朝下游端扩大。喷头2的下游端插入喷火口砖3的上游部分18，喷头2的下游表面17喷火口砖3的上游18和下游部分19的交接处齐平。喷火口砖3和喷头2是同轴的。在工作时，来自通道9的燃料气流一方面从外部包住来自内通道8的氧气气流，另一方面它又由来自外通道10的氧气流从外部包围住。通过在具有氧气O2的情况下CH4的燃烧，在喷头2的出口形成火焰。在燃烧反应期间，O2消耗了，与CH4一起形成CO、然后形成CO2和水(H2O)。因此从喷头2的出口到形成火焰的下游端来自喷头2出口的氧的沿轴X-X的浓度逐步减小，而CO2的浓度增大，而CO的浓度从喷头2到火焰的下游端先是增大、然后减少。因此，CO的轴向浓度通常呈具有峰值的分布。阀门13和14使分别通过氧化剂输送通道8和10的氧气的量可以变化，因此可调节排出通道8和10的氧气的速度。阀门13和14还能调节第一氧化剂输送通道8和第二氧化剂输送通道10之间的总的氧气流的配置。阀16使通过燃料输送通道9的甲烷的量可以变化，因此可调节排出通道9的甲烷的速度。按照第一个示例，阀16可调节成使从通道9出来的燃料的速度约为11m/s。图2示出调节火焰特性的可能性。在该图中，X轴表示喷入内通道8的O2相对于喷入通道8和10的总O2的比例P。Y轴表示CO相对于火焰的X-X轴上离喷头2的出口0.635m处的所有物质的比例。第一条测量曲线以虚线绘制，它与采用一种内管5的内径约为2mm、中管6的内径约为15mm的燃烧器1中所用的燃烧方法相对应。该燃烧器1的功率约是60KW，这大约与CH4的喷射为6sm3/h、O2的总喷射为12sm3/h相对应。当P＝0时，CO的比约为25％。因此产生的火焰测量出大于0.635m。事实上，已发现其测量值约为1m。在P从0变到15％时，该第一条曲线的值迅速减小。该减小值与火焰中CO的轴向浓度峰值分布的减小部分相对应。因此，比例P增大得越多，所产生的火焰的长度减小得越多，当P在0和15之间变化时，该变化相当大。因此可通过改变P来调节所产生的火焰的长度。当P分别是20％和3.10％时从内通道8喷出的O2的速度约为212m/s和3333m/s，因此，当P是20％和3.1％时，从内通道8喷出的O2的速度对从通道9喷出的CH4的速度之比R约分别为19.3和3。第二条测量曲线以实线表示，它与不同于第一条曲线的燃烧方法相对应，其中燃烧器1的内管5的内径约为3.5mm。当P＝0时，CO的比例稍大于25％。然而可以看出CO的比例与虚线的一样，即为25％，这是因为当P＝0时，实线的喷射条件与虚线的相同，此时没有氧化剂通过第一通道8喷出。此时在P＝0处看到的稍有差异是由于测量中的不确定性造成的。该第二条曲线、即实线具有一峰值，一方面在P在0和10％之间变化时，曲线部分增大得比较快，另一方面在P在10和20％之间变化时，曲线的一部分减小得也比较快。第二曲线的增大和减小与所产生的火焰中CO的轴向浓度峰值分布的增大和减小相对应。当P值为10％，比率R约3；当P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在燃烧器（１）类中燃料燃烧的方法，这类燃烧器（１）包括一个喷头（２），该喷头包括至少一个内部第一氧化剂输送通道（８）、一个从外部包住第一氧化剂输送通道（８）的中部燃料输送通道９，一个从外部包住燃料输送通道（９）的外部第二氧化剂输送通道（１０），其特征在于：燃料输送通道被供给成使从该通道喷出的燃料的速度约在１和１５ｍ／ｓ之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里勒吉雷特，洛朗里奥，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公，
类型：发明
国别省市：FR[法国]