发明名称 产生火焰之方法及装置
摘要
申请公布号 TW075362 申请公布日期 1986.03.01
申请号 TW074103709 申请日期 1985.08.21
申请人 氧化公司 发明人
分类号 F23D5/00 主分类号 F23D5/00
代理机构 代理人 王健 台北巿松江路一四六号五楼之三;吕翔 台北巿松江路一四六号五楼之三
主权项 1.一种合乎经济之烃类流体燃料燃烧方法,燃烧系在燃烧室中所形成之烃类火焰中进行,火焰外为液体冷却之燃烧段,其出口喷嘴导向高温炉内,以减少加热处理过程中之燃料与纯氧气之消耗,本法之构成包含下列步骤:单独供给烃类流体燃料与两个不同的以氧为主之氧化气体送至燃烧室;将该第一个氧化气体经由燃烧室壁中之至少一个开口引导至该燃烧室出口喷嘴;将该烃类燃料经由燃烧室壁中之至少一个开口而在该第一个氧化气体上方朝向该第一个氧化气体之燃料流中送入该燃烧室,因此,使该烃类燃料与该第一个氧化气体相混合,以利用建立一个通过该燃烧室之高发光度热火焰而稳定燃烧室内之燃烧。将该第二个氧化气体经由燃烧室壁中之至少一个开口而在火焰心部中之该烃类燃料周围朝该烃类燃料之气体流中送入该燃烧室;以及控制该烃类燃料,该两个氧化气体与冷却液体之流量,以产生所需之热量输入,燃烧物化学性质、温度、速度、发射率与燃烧部之温度。2.根据上述请求专利部份第1.项之烃类流体燃料燃烧之方法,其中该第一个氧化气体系沿燃烧室之中心轴线导引成喷射流。3.根据上述请求专利部份第1.项之烃类流体燃料燃烧之方法,其中该第一个化气体亦被导引而在该燃烧室外侧与烃类燃料相混合,以产生最终之火焰样式。4.根据上述请求专利部份第1.项之方法,其中该第二个氧化气体系子以导引,故起初使该火焰心在与该烃类燃料相混合之前,不致因与经液体冷却之燃烧部相接触而冷却。5.根据上述请求专利部份第1.项之方法,进一步包含下列步骤:将燃烧产物经由向炉内开口之以液体冷却的喷嘴而由燃烧室排放出。6.根据上述请求专利部份第1.项之烃类流体燃料燃烧方法,其中该流量控制步骤包含下列步骤:控制燃料对该两个氧化气体中之总氧气之比例,使能够有效使用该燃料与该氧化气体;以及控制空气对添加于该两个氧化气体中之总氧气之比侧,俾控制碳化氢火焰之温度。7.根据上述请求专利部份第6.项之烃类流体燃料燃烧方法,其中该流量控制步骤进一步包含下列步骤:控制烃类燃料对该第一个氧化气体所含之氧气之比例,俾控制烃类火焰之发射率。8.根据上述请求专利部份第7.项之烃类流体燃料燃烧方法,其中该流量控制步骤进一步包含下列步骤:使第二氧化气体内之空气与第一氧化气体内之空气之比率为最大以便利用减少烃类火焰心部内之空气量使NOx发射减为最小。9.根据上述请求专利部份第6.,7.或8.项之方法,进一步包含下列步骤:监视当时之处理温度,以当处理进行中,决定各该控制步骤所需之适当比例値。10.根据上述请求专利部份第6.7.或8.项之方法,进一步包含下列步骤,测定输入处理过程之累计能量,以当处理进行中决定处理过程之阶段与各该控制步骤需施用之比例値。11.根据上述请求专利部份第6.、7.或8.项所述之方法,进一步包含下列步骤:将处理过程计时,以决定处理过程之阶段与各该控制步骤需施用之比例値。12.根据上述请求专利部份第9.项之方法,其中该控制步骤系利用电子计算机设备子以达成。13.根据上述请求专利部份第10.项之方法,其中该控制步骤系利用电子计算机设备所达成。14.根据上述请求专利部份第11.项之方法,其中该控制步骤系利用电子计算机设备所达成。15.根据上述请求专利部份第1.,2.,6.或7.项之烃类流体燃料燃烧方法,其中该第一氧化气体为纯氧气。16.根据上述请求专利部份第1.,3.,4.或6.项之烃类流体燃料燃烧方法,其中该第二氧化气体为空气。17.根据上述请求专利部份第1.,2.或3.项之经类流体燃料燃烧方法,其中该烃类燃料以包围该第一个氧化气体之多数个喷射流形式经由燃烧室中之多佰开口而被导入该燃烧室内。18.根据上述请求专利部份第1.,3.或4.项之方法,其中该第二个氧化气体以导向该火焰心部之多个喷射流形式被导入燃烧室内。19.根据上述请求专利部份第1.或6.项之方法,其中该第二个氧化气体以至少一个沿切线方向之喷射流形式被导入燃烧室内。20.根据上述请求专利部份第1.,3.或5.项之方法,其中该第二个氧化气体系沿燃烧室之全长以增至波导引至热的火焰心部。21.根据上述请求专利部份第1.或2.项之烃类流体燃料燃烧方法,进一步包含下列步骤:控制该第一个氧化气体之送入燃烧室内,使进入燃烧室之喷射流之速度可从次音速至趋音速之范围。22.请求专利部份第1.项之方法,进一步包含下列步骤:将第三个氧化气体由该燃烧室出口喷嘴对燃烧室中心线而言向下导引,以使该第三氧化气体可将加热中之产品之不同部位加以氧化。23.根据上述请求专利部份第22.项之方法,其中该第三氧化气体系以超音速喷射流导入之氧气。24.根据上述请求专利部份第1.项之方法,进一步包含下列步骤:在将该燃料与该第二氧化气体导入燃烧室之前,先将该烃类燃料与该第二氧化气体导引通过燃烧部中之多个通道,俾进一步将燃烧部冷却。25.一种在炉内将材料加热与熔解之方法,包含下列步骤:将火焰导引至要加热之材料,该火焰系藉将烃类燃料流与空气和氧以大约等于化学量之燃料对总氧气之比例相混合及燃烧而形成;随着该材料温度之增加而将混合物中之总氧气对总空气比例提高,以提高该绝热的火焰温度,同时将燃料对总氧气比例维持放大约化学量,以使材料达到某些材料成分可开始行放热氧化反应之温度;以及然后导入过量之氧气以增加总氧气对燃料之比例至实质上大于化学量,以从材料在炉中因产品燃烧被不断加热之某些成分之氧化而产生额外增加之热量。26.根据上述请求专利部份第25.项之方法,其中该火焰系于液体冷却之燃烧通道内产生。27.根据上述请求专利部份第26.项之方法,其中该空气与氧气在具有不同氧气浓度之两个氧化气体流中被组合,其中一个氧化气体流被引入该燃料流内,而另一个氧化气体流被导引至该燃料流周围。28.根据上述请求专利都份第25.项之方法,当该燃烧通道之开口由受加热熔解之材料予以部份阻塞时,包括下列初始步骤:在实施其他步骤之前将热的火焰引导至阻塞开口之材料上,该火焰系藉住将烃类燃料流与氧气以大约化学量之比例混合燃烧予以形成,以在该燃烧通道之开口处之材料中产生热的凹孔,俾改进后继步骤中之低温度火焰之稳定度。29.根据上述请求专利部份第25.项之方法,亦被使用于将材料精炼,进一步包含下列步骤:在材料大体熔解之后,减少供给至燃烧混合物之燃料与空气,以重行安排火焰样式;将氧气喷射流以超音速通过火焰而送至材料上;以及将该氧气超音速喷射流穿透入该熔融材料受该重新安排之火焰加热之区域,以继续进行精炼处理之放热氧化反应。30.根据上述请求专利部份第29.项之方法,进一步包含下列步骤:将第二个氧气喷射流以次音速之速度导引包围该第一个氧气喷射流,俾将该第一个氧气喷射流与燃烧室内所形成之燃烧物相隔离。31.根据上述请求专利部份第29.项之方法,其中该氧气喷射流对于火焰之方向而言系被向下导引。32.根据上述请求专利部份第25.,28.,29.或30.项之方法,其中各步骤进一步包含:决定进行下一个步骤之最经济点。33.根据上述请求专利部份第25.或29.之方法,其中导入过量之氧之步骤包括在燃烧过程中没有空气参与之燃料燃烧。34.根据上述请求专利部份第25.,27.或29.之方法,进一步包含下列步骤:在燃烧空气导入燃烧处理过程之前将之预热。35.根据上述请求专利部份第25.,26.,27,29.或30.之方法,进一步包含:根据该方法在一个炉内提供多个此种火焰与氧气喷射流。36.一种炉内材料加热之控制方法,将含有碳之流体燃料之热的燃烧物经由一有两个不同氧化气体流之燃烧装置导入炉之内部,各氧化气体流具有在20-100%范围内之可变的氧气含量,而且被单独导引通过该燃烧装置之燃烧室而送至加热中之材料上,包含下列步骤:不断测定代表性之技术参数以确认加热处理过程之当时阶段,并且使用该参数作为有程式之控制装置之基本数据。不断感测空气,燃料与氧气之瞬间流量并且将该流量之代表性电气信号送至该有程式之控制装置;根据所确认之加热处理过程之当时阶段,利用该编定程式之控制装置不断决定最佳之瞬间燃料流量、空气流量与氧气流量,以利用维持最适合之热量输入,火焰温度,速度与燃烧物发射率使该火焰与加热中材料之间之热交换最大,而节省加热周期之成本;通过流量调节设备不断控制燃料、空气与氧气供给,以设定所供给之瞬间流量,使符合该订有程式之控制装置所界定之最佳瞬间流量;37.根据上述请求专利部份第36.项之方法,其中该代表性之技术参数包括处理过程之温度。38.据上述请求专利部份第36.项之方法其中该代表性之技术参数包括累计之加热时间。39.根据上述请求专利部份第36.项之方法,其中该代表性之技术参数包括累计之能量消耗。40.根据上述请求专利部份第36.项之方法,进一步包含下列步骤:不断控制在第一个氧化气体流与第二个氧化气体流中供给至燃烧装置之氧气与空气总流量之比例。41.根据上述请求专利部份第36.项之方法,进一步包含下列步骤:不断控制氧气之流量,以平衡导引通过燃烧室之总氧气量,而穿透入受加热之材料。42.根据上述请求专利部份第36.项之方法,进一步包含下一步骤:不断控制燃料之流量以平衡被导引通过燃烧室之总氧气量,而对所需空气流量之任何不能穿透入加热材料加以矫正。43.根据上述请求专利部份第36.,37.,38.,39.,40.,41.或42项之方法,进一步包含下一步骤:不断腔制引入处理过程之过多的氧气量,以支持加热或精制中之材料之某些成分之放热氧化反应。44.根据上述请求专利部份第43.项之方法,其中该过量之氧气系以超音速之氧气流导引进入处理过程。45.一种在加热处理过程中减少燃料与纯氧气之消耗之烃类流体燃料燃烧器,包含:一有一含有出口喷嘴之燃烧室之燃烧部;利用液体将该燃烧室冷却之冷却设备;分开将烃类流体燃料与两个以氧为主之氧化气体流供给至该燃烧部之设备;将该第一个氧化气体经由燃烧室壁中之至少一个开口而导引至该燃烧室出口喷嘴之设备;将该烃类燃料经由燃烧室壁中之至少一个开口,成一燃料流,导引入燃烧室内包围该第一个氧化气体,以使该烃类燃料与该第一个氧化气体相混合,以利用建立一高发光度热的火焰心穿过该燃烧室而稳定该液体冷却之燃烧室内之燃烧之设备;以及将该第二个氧化气体经由燃烧室壁中之至少一个开口以一包围并导向火焰心部之烃类燃料之气体流导入该燃烧室内之设备。46.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,进一步包含:该燃烧部之液体冷却的出口设备,以利用从燃烧室排出燃烧物而安排最终之火焰样式。47.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中将该第一个氧化气体导引之设备系将该第一个氧化气体以喷射流沿该燃烧室之中心轴导引。48.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中将该第二个氧化气体导引之设备系导引该第二个氧化气体以使该火焰心部由该气体予以隔离而在与该,烃料燃料相混合之前免于因与经流体冷却之燃烧部接触而冷却。49.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,进一步包含:利用控制由该含有氧气与空气之第一値与第二个氧化气体所引入之总氧气量之分布与比例以控制最后火焰样式氧化能力、温度、发光度及速度之控制设备。50.根据上述请求专利部份第45.或47.项之燃烧器,其中该烃类燃料导引设备包含朝该第一个氧化气体倾斜之多个喷射嘴。51.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中该第二个氧化气体导引设备包含朝该火焰心部倾斜之多个喷射嘴。52.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中该第二个氧化气体导引设备包含至少一个沿切线方向之喷射嘴。53.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中该第二个氧化气体导引设备将该气体沿燃烧室全长以渐增方式导引至热的火焰心部。54.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中该燃烧部系出高导热性材料制成。55.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中该燃烧部系由高导热性材料制成。56.根据上述请求专利部份第54.项之燃烧器,其中该燃烧部之燃烧室概略呈锥形,较宽之一端在该燃烧器之面,且其中该第二个氧化气体通道系开向燃烧室之锥形面,以便产生薄膜冷却作用。57.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中将该第一个氧化气体导引之设备包括将该第一个氧化气体以超音速之喷射流导引之设备。58.根据上述请求专利部份第45.@项之燃烧器,进一步包含:将第三个氧化气体从该燃烧室出口喷嘴,对燃烧室中心线而言朝下导引之设备,使得第三个氧化气体可将加热中之产品之不同的部位氧化。59.根据上述请求专利部份第58.项之燃烧器,其中该第三个氧化气体系以超音波速度之喷射流予以导入之氧气。60.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,进一步包含:控制该烃类燃料与该两个氧化气体之流量以产生所需之热量输入,燃烧物化学性质与燃烧部之温度用之控制设备。61.根据上述请求专利部份第60.项之燃烧器,其中该控制流量之控制设备包含控制燃料对该两个氯化气体中之总氧气量之比例以使将该燃料与该氧化气体有数利用之控制设备;以及控制讶两个氧化气体中之空气对总氧气量之比例以使控制烃类火焰之温度之控制设备。62.根据上述请求专利部份第61.项之燃烧器,其中该流量控制设备进一步包含:控制烃类燃料对该第一个氧化气体中之氧气之比例以使控制烃类火焰之发射率之控制设备。63.根据上述请求专利部份第62.项之燃烧器,其中该控制流量之设备进一步包含:使该第二个氧化气体中之空气对该第一个氧化气体中之空气之比例为最大之设备,以利用减少烃类火焰之心部内之空气量而使NOx发射减为最小。64.根据上述请求专利部份第60.,61.,62.或63.项之燃烧器,进一步包含:感测当时处理温度用之感测设备,以便决定处理过程之阶段以及该流量控制设备施用之比例値。65.根据上述请求专利部份第64.项之燃烧器,其中该流量控制设备进一步包含:电子计算设备,以便不断测定如何根据该燃烧器之输入与预订之资讯而施用该流量控制设备。66.根据上述请求专利部份第45.项之燃烧器,其中将该第一个氧化气体导引之导引设备包含:从该燃烧部背面沿该燃烧部中心轴通过该燃烧部至燃烧室而与该第一个氧化气体之供给设备形成气体传送连接关系之一较窄狭的通道。67.根据上述请求专利部份第66.项之燃烧器,其中将该烃类燃料导引之导引设备包含:多个数狭窄的通道,从该燃烧部背面通过该燃烧部而至燃烧室,间距配置于该第一个氧化气体通道周圈,且朝该燃烧部之燃烧室之中心轴倾斜,而与该烃类燃料之供给设备形成流体传送连接关系。68.根据上述请求专利部份第67.项之燃烧器。其中将该第二个氧化气体导引之导引设备包含:多个比较狭窄的通道,从该燃烧部背面通过该燃烧部而至燃烧室,于径向在该烃类燃料通道之外方间距配置,且朝该燃烧部之燃烧室之中心轴倾斜,而与该第二个氧化气体之供给设备形成气体传送连接关系。69.根据上述请求专利部份第65.或68.之燃烧器,其中多値所述之燃烧器系用于一炉内。
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