CZ295946B6 - Způsob a zařízení k udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsi palivo-kyslík - Google Patents

Způsob a zařízení k udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsi palivo-kyslík Download PDF

Info

Publication number
CZ295946B6
CZ295946B6 CZ20003847A CZ20003847A CZ295946B6 CZ 295946 B6 CZ295946 B6 CZ 295946B6 CZ 20003847 A CZ20003847 A CZ 20003847A CZ 20003847 A CZ20003847 A CZ 20003847A CZ 295946 B6 CZ295946 B6 CZ 295946B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
oxygen
fuel
air
furnace
combustion
Prior art date
Application number
CZ20003847A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20003847A3 (cs
Inventor
Bryan Clair Hoke Jr.
Aleksandar Slavejkov
Mark Daniel D´Agostini
Kevin Alan Lievre
Joseph Michael Pietrantonio
Original Assignee
Air Products And Chemicals, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products And Chemicals, Inc. filed Critical Air Products And Chemicals, Inc.
Publication of CZ20003847A3 publication Critical patent/CZ20003847A3/cs
Publication of CZ295946B6 publication Critical patent/CZ295946B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

Způsob a zařízení k udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsi palivo-kyslík i při dočasném snížení nebo zastavení dodávky kyslíku. Do vytápěného zařízení se zavádí vzduch nebo vzduch obohacený kyslíkem místo směsi palivo-kyslík za účelem spalování a udržení úrovně ohřevu v peci. Při spalování se vzduchem nebo se vzduchem obohaceným kyslíkem se pro snížení objemu spalin používá chlazení spalin vodou.

Description

Způsob a zařízení k udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsi palivo-kyslík
Oblast techniky
Tento vynález se týká způsobu a zařízení k udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsí palivo-kyslík v průmyslových tavících pecích pro tak rozdílné produkty jako jsou kovy, sklo, keramické materiály a podobně. Zvláště se tento vynález týká způsobu a zařízení pro udržení ohřevu pece na zvýšené teplotě při procesu spalování s kyslíkem v případě jeho omezeného nebo ukončeného přívodu.
Dosavadní stav techniky
Použití hořáků pro spalování paliva s kyslíkem v průmyslových procesech jako je tavení skla umožňuje konstruktérovi pece dosáhnout proměnlivé rychlosti hoření plamene, různého pokrytí roztavené skloviny plamene a rozličných radiačních charakteristik plamene. Příklady takových hořáků a způsobů spalování jsou popsány v patentech US 5 256 058. US 5 346 390, US 5 547 368 a US 5 575 637, jejichž popisy jsou zde zahrnuty ve formě odkazů.
Jeden zvláště účinný způsob a aparatura pro užití spalování s kyslíkem při výrobě skla se týká stupňovaného spalování popsaného v patentu US 5 611 682, jehož podrobný popis je zde zahrnut ve formě odkazu.
Na počátku devadesátých let zahájili výrobci odklon od spalování paliva se vzduchem ke spalování s oxidantem typu vzduch-kyslík. Uskutečnilo se obohacení některých systémů vzduch-palivo kyslíkem, přičemž koncentrace kyslíku dosáhla až asi 30 %. Vyšší koncentrace kyslíku v rozmezí 40 až 80 % se nepoužívají, protože tím by vznikly podmínky pro tvorbu škodlivin oxidů dusíku NOX. Bylo též zjištěno, že spalování s oxidantem při koncentraci kyslíku v rozmezí 90 až 100 % má za následek zlepšení ekonomických ukazatelů výroby.
Mnohé větší taviči sklářské pece vyhřívané palivem s kyslíkem jsou zásobovány kyslíkem vyráběným na místě za použití známých kryogenních nebo vakuově adsorpčních způsobů. Při zajišťování dodávky kyslíku jeho výrobu na místě je obvyklým a dnes prakticky jediným způsobem skladovat zásobu kapalného kyslíku ve sklárně. Proto, když vypadne jeho výroba na místě z provozu, ať už z provozních důvodů nebo kvůli rutinní údržbě, použije se tato zásoba kapalného kyslíku k dodání kyslíku ke spalování s kyslíkem. Tento způsob zajišťování kyslíku vyráběného na místě vyžaduje velké izolované nádrže pro skladování kapalného kyslíku a odpařováky pro převádění kapalného kyslíku na plynný kyslík pro použití při spalování s kyslíkem. Z větších jednotek na rektifikaci kapalného vzduchu se kapalný kyslík na místo spotřeby běžně dopravuje nákladními auty. Zajištění způsoby kapalného kyslíku v systému jeho výroby na místě umožňuje uživateli pokračovat bez přerušení ve spalování paliva s kyslíkem. Každý systém spalování s kyslíkem, například kterýkoliv systém popsaný ve výše uvedených patentech, by těžil z výroby kyslíku na místě s podpůrným systémem.
Až dosud nepředstavovalo zajišťování sklářských pecí vytápěných palivem s kyslíkem zásobou kapalného kyslíku žádný problém. V důsledku dalších a dalších pecí v závodech s mnoha pecemi a používání spalování paliva s oxidantem v pecích na ploché a plavené sklo, jež jsou mnohem větší a užívají více kyslíku, se však zajištění kapalného kyslíku pro výrobce stává obtížným problémem vlivem vysokých pořizovacích nákladů skladovacích nádrží a odpařováků. Vedle tohoto investičního problému jsou zde logistické nesnáze s dopravou kapalného kyslíku na místo a zajištění dostatečného množství kapalného kyslíku z blízké jednotky pro rektifikaci kapalného vzduchu používané pro výrobu kapalného kyslíku v krátké době . Doprava kapalného kyslíku na místo užití v odlehlých končinách se stává ještě větším problémem spojeným s různými obtížemi.
-1 CZ 295946 B6
Při konverzi pece na tavení skla ze spalování se vzduchem na spalování s kyslíkem se obvykle odstraní zařízení pro recyklaci tepla jako jsou regenerátory stejně jako systémy zásobování vzduchem. Snížení pořizovací náklady díky eliminaci systémů recyklace tepla jsou pro uživatele jedním z důvodů konverze na spalování s kyslíkem. Vzhledem ke konstrukci hořáků na spalování s kyslíkem nelze změnit provoz prostou náhradou kyslíku vzduchem v běžných dnes používaných spalovacích zařízeních. Tlak potřebný pro dosažení stejného obsahu kyslíku při použití vzduchu v hořáku na palivo s oxidantem by byl mimořádně vysoký a vyžadoval by nákladný systém dodávky vzduchu. Kromě toho by některé hořáky na palivo s oxidantem byly omezeny zvukovou bariérou při spalování odpovídající rychlostí.
Při spalování paliva s kyslíkem v situaci omezení nebo přerušené dodávky kyslíku je běžným řešením udržovat provoz pece v podmínkách nouzového režimu zvaného „hot hold“. Je to stav, při němž se výroba zastaví a pec se udržuje tak horká, aby sklo neztuhlo. Dovolit sklu ztuhnout znamená značné poškození pece. Několik společností se specializuje na zvovuuvádění pecí do chodu po opravách pecí za studená. Používají speciálně konstruované hořáky na palivo se vzduchem pro počáteční vzrůst teploty v peci. V případě přerušení dodávek kyslíku lze použít těchže hořáků pro potřebné vytápění pro nouzový režim hot hold. Při tomto způsobu se nevytváří žádný speciální teplotní profil výroby a maximální dosažení teplota by při použití těchto zařízení mohla být asi 1244,4 °C (2200 °F). Tato teplota pro výrobu skla nestačí a výrobci sklají považují za nejhorší možnost. Náklady přerušené výroby jsou pro ně velmi vysoké jak z hlediska ztraceného odbytu výrobku, tak z hlediska přerušení provozu navazujících linek tváření.
Z těchto důvodů existuje trvalá potřeba způsobu a zařízení pro udržení provozu v peci používané pro výrobu skla i v případě omezení nebo přerušení dodávky kyslíku.
Podstata vynálezu
Tento vynález se týká způsobu a zařízení pro podporu systému spalování paliva s kyslíkem systémem spalování paliva se vzduchem, jehož lze použít s obohacováním směsi kyslíkem nebo bez tohoto obohacování s cílem zdržet výrobu v průmyslové peci jako je sklářská taviči pec. Podle tohoto vynálezu byl konstruován systém umožňující spalování paliv ve směsi s kyslíkem, se vzduchem nebo směsi palivo-vzduch obohacený kyslíkem.
Vynález se týká způsobu udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsi palivo-kyslík, přičemž
i) se do pece zavádí plamen ze směsi palivo-kyslík za použití hořáku mající rychlost hoření směsi palivo-kyslík, a ii) pod plamen se za směsi palivo-kyslík zavádí oddělený oxidační proud za použití prostředků uspořádaných pod tímto plamenem, kdy přívod kyslíku pro plamem a pro oxidant je zastaven nebo omezen, což zahrnuje kroky, kdy proud vzduchu nebo kyslíkem obohacený proud vzduchu se zavede do pece namísto uvedeného plamene ze směsi palivo-kyslík; a nahradí se oddělný oxidační proud palivem, přičemž se do pece vespod proudu vzduchu nebo kyslíkem obohaceného proudu vzduchu zavede palivo k zajištění plamene ze směsi palivovzduch se stejnou nebo vyšší rychlostí hoření, než je uvedená rychlost hoření směsi palivo-kyslík.
-2CZ 295946 B6
Hořák podle tohoto vynálezu má originální řešení umožňující velice nízkou rychlost v případě spalování směsi palivo-kyslík, což umožňuje potřebný pokles tlaku při spalování paliva se vzduchem. Hořák podle vynálezu může provozně používat obohacování vzduchu kyslíkem.
Podle tohoto vynálezu se může pro spalování jako paliva s kyslíkem tak se vzduchem používat běžný hořákový kámen popsaný v patentu US 5 611 682, který umožňuje, aby se systém spalování rychle převáděl z jednoho způsobu na druhý. Podle tohoto vynálezu se, když nastane problém s dodávkou kyslíku, hořáky pro směs paliva s kyslíkem uzavřou, odpojí a nahradí podpůrnými hořáky na směs paliva se vzduchem, které mají tentýž tvar umožňující připojení na hořákový kámen. V případě podpůrného systému palivo-vzduch si uživatel ponechá systémy dodávky vzduchu z dřívějších systémů spalování paliva se vzduchem používaných při tavení skla, nebo se použije dmýchadel jako součásti podpůrného systému. Hořáky na palivo se vzduchem podle tohoto vynálezu by měly vykazovat vyšší rychlost hoření při podstatně vyšších rychlostech než hořáky na palivo s kyslíkem.
Proto jedním aspektem vynálezu je způsob udržení vyhřívání pece na zvýšenou teplotu používající spalování směsi paliva s kyslíkem, do níž se zavádí plamen a oxidant se zavádí pod tímto plamenem i v případě, že přívod kyslíku pro uvedený plamen a uvedený oxidant je přerušen nebo snížen, přičemž tento způsob zahrnuje stupně náhrady plamene vzduchem nebo vzduchem obohaceným kyslíkem, zaváděným při rychlosti potřebné k přibližnému zachování rychlostí hoření v hořáku v případě, že jediným zdrojem oxidantu pro spalování je kyslík, a náhrady oxidantu zaváděného pod uvedeným plamenem uvedeným palivem za účelem jeho spalování a zachování uvedené teploty v uvedené peci.
V jiném aspektu představuje tento vynález spalovací systém s hořákem na směs paliva s kyslíkem uzpůsobeným tak, že vytváří plamen s předspalovací komorou namontovanou na hořáku, přičemž předspalovací komora má první kanál s předním hořákovým koncem tekutinotěsně napojeným na ústí hořáku na straně plamene a s druhým koncem upraveným tak, aby směroval plamen vytvořený hořákem k ohřevu pracovního prostoru obvykle ve tvaru plochého vějíře, a druhý oddělený kanál v předspalovací komoře umístěný pod ním a ve stejném rozšiřujícím se tvaru jako první kanál, přičemž druhý oddělený kanál končí tryskou ve výtokovém konci předspalovací komory s cílem přímo oxidovat tekutinu umístěnou vespod a obvykle paralelně s plamenem, přičemž toto zlepšení zahrnuje; prostředky pro zavádění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu hořákem do prvního kanálu předspalovací komory namísto plamen, a další prostředky pro zavádění paliva do druhého odděleného kanálu v předspalovací komoře namísto oxidační tekutiny, přičemž spalovací systém může pokračovat v ohřevu pracovního prostoru v případě, že přívod kyslíku je přerušen nebo omezen.
Ještě jiný aspekt, který tento vynález předpokládá, přestavuje snížení objemu spalných plynů v peci, ohřívané způsobem a zařízením podle vynálezu, chlazením vodou spalin opouštějících pec.
V ještě jiném aspektu se tento vynález týká náhrady spalování paliva s kyslíkem palivem se vzduchem za účelem udržení ohřevu pracovního prostoru, přičemž vzduchu nebo kyslíkem obohacený vzduch je do tohoto prostoru zaváděn jakýmkoliv způsobem tak, aby ho byl potřebný objem pro potřebnou míru ohřevu. V tomto ohledu znamená chlazení spalin vodou přínos pro zmenšení objemu spalin.
Podrobnější popis vynálezu
Tento vynález se týká způsobu a zařízení pro zajištění systému ohřevu pece palivem ve směsi s kyslíkem ohřívacím systémem palivo-vzduch. Podpůrný systém palivo-vzduch se podle tohoto vynálezu může používat s obohacováním vzduchu kyslíkem nebo bez něj. Hořák podle vynálezu dovoluje nejméně dva rozdílné způsoby použití, například spalování paliva s kyslíkem nebo se
-3 CZ 295946 B6 vzduchem. Dalším znakem hořáku je provoz při velmi nízké rychlosti v případě spalování paliva s kyslíkem, což umožňuje přijatelné poklesy tlaku v hořáku při spalování paliva se vzduchem, s obohacením vzduchu kyslíkem nebo bez něj. V tomto vynálezu se spalováním paliva s kyslíkem míní spalování s 80 až 100 % objemovými kyslíku. Obohacováním kyslíkem se míní koncentrace kyslíku mezi 22 až 80 % objemovými.
Podle tohoto vynálezu se může při spalování směsi palivo-kyslík nebo palivo-vzduch použít téhož hořákového kamene nebo předspalovací komory, což umožňuje, aby se spalovací systém rychle přeměnil z jednoho typu na druhý. Když se vyskytne závada v přívodu kyslíku, hořáky na spalování paliva s kyslíkem se uzavřou, odpojí a nahradí podpůrnými hořáky na palivo smíšené se vzduchem, které mají stejné připojení na hořákový kámen. V případě podpůrného systému směsi palivo-vzduch mohl výrobce skla zachovat systémy přívodu vzduchu, jež zde byly před konverzí na spalování paliva s kyslíkem, nebo se jako součást podpůrného systému zajistí dmýchadla. Je důležité, aby podpůrné hořáky na palivo se vzduchem byly schopny podstatně vyšší rychlosti hoření, než je rychlost podporovaných hořáků na palivo s kyslíkem.
Vyšší rychlost hoření je nezbytná pro podpůrné hořáky na směs paliva se vzduchem kvůli dodatečným ztrátám energie způsobeným ohřevem a vylučováním dusíku. Kromě toho není v typickém případě vzduch používaný pro spalování v podpůrném systému předehříván, což má za následek pokles účinnosti pece ve srovnání s typickou pecí na palivo se vzduchem. Z jednoduché termodynamické kalkulace vyplyne potřeba zvýšit rychlost hoření paliva, když se pro spalování nepoužije předehřátého vzduchu. Vstupní předpoklady pro tento příklad jsou: palivo a kyslík spolu reagují beze zbytku a nezbude žádný kyslík ani meziprodukty; všechny plyny (například methan, vzduch nebo kyslík) vstupují do pece při 25 °C (77 °F); a všechny plynné spaliny opouštějí pece při 1537,8 °C (2800 °F) po úplném spálení. Za těchto podmínek je třeba při spalování se vzduchem 2,65násobné rychlosti hoření ve srovnání shořením 100% kyslíku, má-li se získat stejné využitelné teplo. Využitelné teplo je energie přenesená na vsázku a na tepelné ztráty z pece.
Proto objemová průtoková rychlost oxidantu dramaticky vzroste, když se sníží průtoková rychlost kyslíku. Objem proudu oxidantu se zvětší 4,76krát v důsledku přítomnosti dusíku a o další 2,65násobek v důsledku požadavku na vyšší rychlost hoření. To znamená, že průtoková rychlost proudu oxidantu se zvýší asi 12,6krát, když se kyslík zcela nahradí vzduchem.
Velkým problémem při spalování paliv se vzduchem v sestavě hořáku na palivo s kyslíkem je tlak dodávaného vzduchu potřebný v důsledku používání velkých objemů plynu. Tento vynález používá systém s nízkou rychlostí oxidačního činidla. Proto je i při spalování směsi paliva se vzduchem pokles tlaku natolik nízký, aby dovolil užití relativně levných dmýchadel, přičemž se rychlosti hoření v hořáku udržují stejné jako rychlosti při hoření paliva s kyslíkem nebo větší. Toto zase umožňuje výrobní kontinuitu, když se například při tavení skla pracuje podpůrným způsobem v důsledku nouzového výpadku nebo omezení přívodu kyslíku.
U hořáku na palivo s kyslíkem s rychlostmi oxidantu v kterékoliv bodě hořáku nad asi 27,43 m/s (90 stop/s) bude jeho konstrukce limitována zvukovou bariérou na rychlosti odpovídající hoření za použití vzduchu jako oxidantu a při plném provozu. Rychlost zvuku se definuje rovnicí a = <RT, přičemž kje poměr specifických tepel (1,4 pro vzduch), R je plynová konstanta (287 J/kg K) a T je absolutní teplota. Vzduch má při 25 °C (77 °F) rychlost zvuku 346 m/s (1135 stop/s). V případě hořáku na palivo s kyslíkem s rychlosti kyslíku 30,48 m/s (100 strop/s) je odpovídající rychlost hoření při použití vzduchu 12,6krát větší, to znamená 348,05 m/s (1260 stop/s) což je rychlost větší než rychlost zvuku. Nemá-li tedy být překročena hranice rychlosti zvuku, musí se hořák pro palivo s kyslíkem konstruovat pro rychlost kyslíku pod 27,43 m/s (90 stop/s), má-li být nahražen veškerý kyslík vzduchem bez výměny některé součásti sestavy hořáku. Alternativně se může podle jednoho aspektu tohoto vynálezu předejít překročení tohoto limitu tím, že se při přechodu z jednoho typu vytápění (oxidantem vzduchu nebo kyslík) vymění
-4CZ 295946 B6 korpus hořáku. Hořákový kámen se musí konstruovat tak, aby povrchová rychlost byla menší než rychlost zvuku při provozu s palivem ve směsi se vzduchem.
Tvar plamene je rovněž důležitý u tradičních hořáků na palivo ve směsi s kyslíkem pracujících při 2,65násobku jejich nominální rychlosti hoření, zvláště při 12,6krát větší objemové průtokové rychlosti v průchodu (kanálu) pro oxidant. Provedení tohoto vynálezu popsané níže zajišťuje vhodný tvar plamene při spalování paliva jak s kyslíkem, tak se vzduchem.
Takto se překonaly podle tohoto vynálezu problémy s tlakem přiváděného oxidantu, limity rychlosti a tvarem plamene. Zjistili jsme, že je možné dát uživateli možnost přecházet od hoření paliva s kyslíkem k hoření paliva se vzduchem za použití téhož hořákového kamene úpravou korpusu hořáku Cleanfire® HR™ od firmy Air Products and Chemicals lne., Allentown Pennsylvania.
Přehled obrázků na výkresech
Obrázek 1 je schematicky perspektivní pohled na běžné zařízení pro stupňované spalování.
Obrázek 2 je průřez z obrázku 1 po linii 2-2.
Obrázek 3 je schematický perspektivní pohled na zařízení podle tohoto vynálezu.
Obrázek 4 je čelný pohled na hořákový kámen nebo předspalovací komoru zařízení podle obrázku 3.
Obrázek 5 ukazuje graf normalizované průtokové rychlosti methanu proti normalizované průtokové rychlosti kyslíku v podmínkách od nulové po nejvyšší stupeň výroby.
Obrázek 6 ukazuje graf koncentrace kyslíku proti normalizované průtokové rychlosti kyslíku pro výkonnosti stejné jako na obrázku 5.
Obrázek 7 ukazuje graf normalizované průtokové rychlosti spalin pro několik výrob.
Obrázek 8 ukazuje graf normalizované průtokové rychlosti spalin po zředění vodou proti průtokové rychlosti kyslíku při výkonnosti od nulové po nejvyšší stupeň výroby.
Obrázek 9 ukazuje graf normalizované průtokové rychlosti spalin pro zředění vodou proti normalizované průtokové rychlosti kyslíku pro výrobu od nulové po nejvyšší stupeň výroby.
Příklady provedení vynálezu
Jak je zřejmé z obrázku 1, zařízení 10 pro stupňované spalování obsahuje hořák 12 pro spalování paliva s kyslíkem a předspalovací komoru nebo hořákový kámen 14. Hořák 12 pro směs palivokyslík obsahuje středový kanál 16 pro přívod paliva, jakým je například zemní plyn, který ukazuje šipka 18. Zdroj kyslíku naznačený šipkou 20 se zavádí do průchodu mezi středovým kanálem 16 pro palivo a vnějším soustředěným kanálem 22. Hořák 12 je podrobně popsán v patentu US 5 611 682, jehož podrobný popis je zde zahrnut ve formě odkazu, Hořák 12 se upevní k hořákovému kameni 14 tekutinotěsným spojem na předním hořákovém konci 24 předspalovací komory nebo hořákového kamene 14. Hořákový kámen 14 obsahuje první nebo (centrální) kanál 26, který se rozšiřuje od předního hořákového konce 24 k výtokovému konci 28 hořákového kamene 14. První kanál 26 má větší šířku než výšku a rozbíhavý tvar, jak je ukázáno a popsáno v patentu US 5 611 682. V zájmu stupňovaného spalování zavádí se kyslík představovaný šipkou 30 do druhého odděleného kanálu 32 v hořákovém kameni 14. Druhý oddělený kanál 32 má tvar
-5CZ 295946 B6 obdobný jako první (centrální) kanál 26 a má větší šířku než výšku, jak je ukázáno a opět podobně popsáno v patentu US 5 611 682.
S přihlédnutím k obrázku 2 má na předním konci 24 předspalovací komory 14 hořák 12 na palivo s kyslíkem výtokový konec 28 se středovým kanálem 16 pro palivo obklopeným kyslíkovým kanálem 22. Kyslík pro stupňované spalování opouští kanálek 31 umístěný pod kanálem 16 pro plamen hořící směsi palivo-kyslík jak ukazuje obrázek 2.
Obrázek 3 ukazuje spalovací aparaturu 40 podle tohoto vynálezu. Spalovací aparatura 40 zahrnuje hořákový kámen 14 identický s hořákovým kamenem 14 na obrázku 1. Podle tohoto vynálezu je hořák 42 podobný hořáku 12 pro směs paliva a kyslíku na obrázku 1 a má zařízení 44 umožňující přívod vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do horního kanálu 50 hořáku 42. Hořák 42 je též upraven tak, aby zaváděl vzduch nebo kyslíkem obohacený vzduch kanálem 48 hořáku 42 do horního kanálu 50, kde se mísí oxidanty z kanálu 48 a zařízení 44.
Šipka 46 naznačuje zavádění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do apatity 40, jež přivádí vzduch nebo kyslíkem obohacený vzduch do horního kanálu 50. Šipka 56 naznačuje zavádění vzduchu, kyslíku nebo kyslíku a vzduchu do horního kanálu 50. Vzduch nebo kyslíkem obohacený vzduch postupuje z horního kanálu 50 do prvního (centrálního) kanálu 26 hořákového kamene 14 a odchází do pece.
Po konverzi hořáku na omezené spalování paliva s kyslíkem nebo na jeho přerušení, se nahradí přívod kyslíku pro stupňované spalování (naznačený šipkou 30 na obrázku 1) palivem znázorněným šipkou 54, takže palivo nebo palivo obohacené kyslíkem opouští druhý kanál 32 hořákového kamene 14. Na schematickém obrázku 4 jsou první kanál 26 a druhý oddělený kanál 32 na předním konci hořákového kamene 14, přičemž se první kanál 26 používá pro přivádění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do pece a druhý kanál 32 se používá pro přivádění paliva nebo kyslíkem obohaceného paliva do pece. Když se hořák 42 používá v systému spalování palivo-vzduch, proudí vzduch nebo vzduch obohacený kyslíkem pevním kanálem 26 a palivo nebo kyslík obohacení palivo druhým kanálem 32. Konstrukce hořákového kamene 14 je taková, že se ustaví stabilní plamen směsi palivo-vzduch, protože mezi oběma otvory je oblast recirkulace.
Kromě schopnosti spalovat směs palivo-vzduch umožňuje zařízení podle vynálezu regulování stupně obohacování kyslíkem. Použití obohacení kyslíkem zlepšuje provozní pružnost podpůrného nouzového režimu snížením množství kyslíku odebíraného ze skladu kapalného kyslíku. Přidání kyslíku do proudu vzduchu rovněž umožňuje úpravu délky plamene.
Kyslík pro obohacování směsi se může přivádět různými způsoby. Pro obohacování vzduchu kyslíkem se například mohou přívodní trubky pro kyslík vést prvním kanálem 26 hořákového kamene 14 nebo hořákovým otvorem pro kyslík na stupňované spalování nebo oběma cestami, nebo se mohou separované přívodní trubky pro kyslík instalován v jisté vzdálenosti od předspalovací komory 14 nebo od hořákového otvoru pro kyslík pro stupňované spalování. Kyslík přiváděný tímto hořákovým otvorem by spolu se zemním plynem mohl přispět k tvorbě sazí pro lepší přenos tepla do pecní vsázky sáláním.
Použití způsobu a zařízení podle tohoto vynálezu umožňuje udržovat maximální teplotu a rozložení teploty potřebné pro výrobu skla. Obohacování vzduchu kyslíkem nebo spalování paliva s kyslíkem by se mělo výhodně používat u hořáků 12 s nejvyšší rychlostí hoření v oblasti tepelného maxima pece. Sníží to průtokovou rychlost vzduchu potřebnou pro tyto hořáky 12 i pokles tlaku. Obohacení kyslíkem též zvyšuje maximální teplotu plamene a tím zvyšuje přenos tepla v oblasti tepelného maxima pece. Je dobře známo, že tepelné maximum je potřebné ve sklářských pecích pro vzniklé konvenční bublinky ve sklovině, nutné pro výrobu skla přijatelné kvality.
Pro udržení nouzového režimu (hot hold) se mohou použít i další technologie užívající směsi paliva se vzduchem. Záměrem tohoto vynálezu je umožnit uživateli pokračovat v produkci. Mini
-6CZ 295946 B6 mální rychlost hoření při použití podpůrného systému palivo-vzduch je taková, že se může zachovat nejméně 20 % nominální výroby. Soudí se, že tento objem výroby umožňuje výrobci plaveného skla udržet v lázni pro plavené sklo kontinuální skleněný pás.
Hořáky 12 na palivo s kyslíkem s vyšší rychlostí se mohu upravit na provoz při nízké rychlosti přidáním jednoho nebo více vstupních otvorů a tím aplikovat způsob popsaný v tomto vynálezu. Tyto otvory se mohou normálně uzavřít nebo během spalování paliva s kyslíkem použít pro stupňované spalování. Před zahájením podpůrného režimu s palivem ve směsi se vzduchem je též možno přidat jeden nebo více vstupních otvorů vyvrtáním otvoru do stěny ze žárovzdorného zdivá poblíž hořákového vletu.
Jinou možností pro pece užívající hořáků 12 s vysokou rychlostí hoření je nahradit hořákový kámen 14 kamenem s většími otvory za účelem snížení poklesu tlaku. V tomto případě je však nebezpečí, že se do skloviny zanese během této výměny cizorodý žárovzdomý materiál, což by mohlo způsobit závady ve skle. Kromě toho je výměna hořákových kamenů 14 časově dosti náročná, aby pravděpodobně nedošlo k přerušení výroby.
Obrázek 5 ukazuje průtokovou rychlost methanu potřebnou pro podmínky nouzového podpůrného režimu (hot hold) při nulové výrobě, 20%, 50% a plné výrobě za předpokladu, že například při plné výrobě připadá 35 % využitelného tepla na ztráty tepla stěnami pece. Udržení výroby na minimální úrovni (hot hold) by se docílilo za nižších rychlostí hoření než graf ukazuje, protože by se snížila celková teplota pece a tím i ztráty tepla stěnami. Tento graf předpokládá, že nezávisle na výrobě nebo podílu kyslíku tyto tepelné ztráty zůstanou stejné. Průtoková rychlost methanu je normalizována na bázi průtokové rychlosti methanu pro plnou výrobu se 100% spotřebou směsi palivo-kyslík a průtoková rychlost kyslíku je normalizována na bázi průtokové rychlosti pro plnou výrobu a 100% spotřebu směsi palivo-kyslík. Normalizovaná průtoková rychlost je 1,0, když je veškerý oxidant pro spalování zajištěn dodávkou kyslíku (žádný vzduch) a 0, když veškerý oxidant pro spalování představuje vzduch.
Obrázek 6 je odvozený graf koncentrace kyslíku jako funkce normalizované průtokové rychlosti kyslíku pro každou výkonnost stejnou jako na obrázku 5.
Jak ukazuje bod A na obrázku 5 pro nouzový režim hot hold používající pouze vzduch jako oxidant pro spalování (nulová normalizovaná průtoková rychlost kyslíku), průtoková rychlost methanu je přibližně stejná jako je nutná při 100% použití směsi palivo-kyslík při plní produkci (normalizovaná hodnota průtoku je 1). Nouzový režim hot hold se může též udržovat při 35% průtokové rychlosti kyslíku z průtoku při plné výrobě a 35% průtokové rychlosti methanu z průtoku při plné výrobě (bob B). S odkazem na obrázek 6 (bod B) je zřejmé, že provozní podmínky představované bodem B odpovídají 100% spotřebě směsi palivo-kyslík bez zředění vzduchem.
Obrázek 5 ukazuje, že průtok kyslíku a průtok methanu se mohou snížit na polovinu a umožnit 20 % plné výroby. To znamená, že když se výroba sníží na 20 % plné výroby, může skladovaná zásoba kyslíku vydržet dvakrát déle. Podle obrázku 6 to odpovídá 100 % hoření směsi palivokyslík.
Při 50% produkci se může průtok kyslíku snížit na polovinu průtoku při plné výrobě a průtoku methanu na asi 95 % průtoku při plné výrobě. Podle obrázku 6 je za těchto provozních podmínek koncentrace kyslíku kolem 35 %.
Teplota spalin z pece u paliva s kyslíkem je po průchodu zařízením na recyklaci tepla vyšší než odpovídající teplota plynů z pece u paliva se vzduchem. Proto musí výrobci skla nějakým způsobem snížit teplotu produktů u spalování směsi paliva s kyslíkem dříve než vstoupí do sekce odtahu spalin vyrobené z kovu. Vzhledem ke dnešním směrnicím na ochranu ovzduší, zpracování palivových plynů pro sklářské pece typicky zahrnuje zařízení pro odlučování pevných částic jako jsou elektrostatické nebo rukávové odlučovače. Tato zařízení mají maximální provozní teplotu
-7CZ 295946 B6 podstatně nižší než je teplota spalin z pecí vytápěných palivem s kyslíkem, typicky kolem 537,8 °C (1000 °F). Proto je nutno spaliny u těchto zařízení chladit zředěním okolním vzduchem.
Když se kyslík pro spalování v peci konstruované pro spalování paliva s kyslíkem nahradí vzduchem, objem spalin podstatně vzroste. Obrázek 7 ukazuje, jak vzroste průtoková rychlost spalin, když se kyslík nahradí vzduchem při několika výrobách. Při tvorbě tohoto grafuse použilo těchže vstupních předpokladů ohledně vstupních a výstupních teplot a tepelných ztrát jako v předchozích obrázcích. Průtoková rychlost spalin je normalizována vzhledem, k průtoku spalin při plné produkci se 100% spotřebou směsi paliva s kyslíkem. Když se kyslík zcela nahradí vzduchem, vzroste průtok spalin při plné produkci více než devětkrát. Když se kyslík plně nahradí vzduchem, je možno očekávat v podmínkách nouzového režimu hot hold trojnásobné zvýšení průtokové rychlosti spalin.
V důsledku zvýšeného průtoku spalin je třeba dodat mnohem víc zřeďovacího vzduchu pro snížení teploty na stejnou hladinu, dříve než plyn vstoupí do kovové sekce odtahu spalin. Obrázek 8 ukazuje výsledek termodynamických výpočtů, když se spaliny z pece teploty 1537,8 °C (2800 °F) zředí vzduchem teploty 25 °C (77 °F) za vzniku proudu plynu teploty 537,8 °C (1000 °F), což je teplota vhodná pro kovovou sekci odtahového systému spalin. Normalizovaný průtok spalin se po zředění vzduchem vynáší jako funkce normalizovaného průtoku kyslíku. Proud se normalizuje vzhledem k 100% spotřebě směsi palivo-kyslík a plné výrobě, když se spaliny teploty 1537,8 °C (2800 °F) zředí vzduchem teploty 25 °C (77 °F) za vzniku proudu plynu teploty 537,8 °C (1000 °F). Jestliže se kyslík nahradí vzduchem v podmínkách plné výroby a spaliny se zředí vzduchem teploty 25 °C (77 °F) na proud plynu teploty 537,8 °C (1000 °F), výsledná průtoková rychlost spalin se zvětší na 7,5násobek průtoku v případě plné výroby a spalování paliva s kyslíkem. Odtahový systém spalin potom není schopen zvládnout tento kapacitní nárůst vzhledem k omezení poklesu tlaku. Proto vzroste tlak v peci, což může vést ke strukturálním poruchám.
Existuje více způsobů řešení problému zvýšeného objemu spalin: například snížení výroby, spalování paliva obohaceného kyslíkem, alternativní způsoby chlazení spalin (například vodou), použití doplňkových kapacit pro spaliny, obchvat sekce zpracování spalin nebo kombinace dvou nebo více výše uvedených způsobů. Výhodný způsob řešení otázky zvětšeného objemu spalin v souladu s tímto vynálezem představuje kombinace chlazení vodou, snížení výroby a v případě potřeby obohacování kyslíkem při spalování.
Obrázek 9 ukazuje výsledky termodynamického výpočtu v případě, že chlazení odpařováním v přímém styku je zajištěno pomocí kapalné vody o teplotě 25 °C (77 °F). Normalizovaná průtoková rychlost po zředění vodou se vynáší proti normalizované průtokové rychlosti kyslíku. Průtok spalin je normalizován vzhledem k 100% spotřebě paliva s kyslíkem a plné produkci, přičemž spaliny s teplotou 1537,8 °C (2800 °F) se zředí vzduchem o teplotě 25 °C (77 °F) na proud plynu teploty 537,8 °C (1000 °F). Obrázek ukazuje, že objem spalin se může zmenšit na polovinu při provozu se směsí palivo-kyslík a plné produkci, když se vzduch jako chladivo ve spalinách nahradí vodou. V případě plné produkce a užití vzduchu místo kyslíku pro spalování a vody jako chladivá pro spaliny je průtok spalin 3,6násobkem základního případu plné produkce a výhradního užití směsi palivo-kyslík. Při 50% výrobě a užití vzduchu místo kyslíku jako oxidantu je objem proudu spalin asi 2,5krát větší než v základním případě plné produkce a výhradního použití směsi palivo-kyslík.
-8CZ 295946 B6
Tabulka 1: Přehled hořáků a způsobů pro podpůrné užití
Výhodné provedení Alternativní provedení
1. Při spalování směsi palivo-kyslík a palivo-vzduch se užívá tentýž hořákový kámen Hořákový kámen se vymění, ve stěnách pece se vyvrtají nové otvory nebo se nové otvory otevřou pomocí hořákových kamenů konstruovaných pro podpůrnou akci palivo-vzduch
2. Při vzájemné záměně režimu palivokyslík a palivo-vzduch je stejná montáž, nové technické prostředky Hořákový kámen se vymění, ve stěnách pece se vyvrtají nové otvory nebo se nové otvory otevřou pomocí hořákových kamenů konstruovaných pro podpůrnou akci palivo-vzduch
3. Průřez hořákového kamene je takový, že rychlost oxidantu je při podpůrné akci pod 76,2 m/s (250 stop/s) v místě minimálního průřezu Průřez hořákového kamene je takový, že rychlost oxidantu je při podpůrné akci pod 152,4 m/s (500 stop/s) v místě minimálního průřezu hořákového kamene nebo korpusu hořáku
4. Použití vzduchu jako oxidantu při podpůrné akci Koncentrace kyslíku při podpůrné akci menší než 50 %.
5. Chlazení kouřového plynu vodou Chlazení kouřového plynu kombinací vody a vzduchu
6. Teplota oxidantu pod 65,6 °C (150 °F) Teplota oxidantu pod 537,8 °C (1000 °F)
7. Není potřeba dalšího hořákového kamene při podpůrné akci palivo-vzduch Až dvakrát větší počet použitých hořáků při provozu palivo-vzduch než při provozu palivokyslík
8. Při podpůrné akci palivo-vzduch více než 80 % kapacity plné produkce Při podpůrné akci palivo-vzduch více než 20 % kapacity plné produkce
9. Povrchová rychlost v hořákovém kameni při zcela otevřeném průřezu v provozu palivo-kyslík pod 27,43 m/s (90 stop/s) Povrchová rychlost v hořákovém kmeni při zcela otevřeném průřezu v provozu palivo-kyslík pod 121,92 m/s (400 stop/s)
Alternativy k navrhovanému vynálezu jsou tyto: volba 1. pokračovat ve 100% spalování směsi paliva s kyslíkem a zvětšit kapacitu skladování kyslíku; 2. nouzový režim „hot hold“ s použitím hořáků na směs paliva se vzduchem k ohřevu; 3. nouzový režim hot hold nebo omezená produkce s vysokorychlostními hořáky na směs paliva s kyslíkem za použití vzduchu místo kyslíku. Rozdíl mezi navrženým vynálezem a volbou 1 je snížené užití kyslíku a zvýšené výdaje na skladování kapalného kyslíku. Rozdíl mezi vynálezem a volbou 2 spočívá v zachování trvalé výroby a nákladech. Rozdílem mezi vynálezem a volbou 3 je technické obtížnosti přívodu vysokotlakého vzduchu.
Výhoda vynálezu ve srovnání s volbou 1 spočívá v nižších pořizovacích nákladech (méně nádrží na kapalný kyslík). V závislosti na délce odstávky podnikové kyslíkámy rovněž nedojde k problémům s logistikou a dosažitelností kapalného kyslíku. Výhodou navrženého vynálezu oproti volbě 1 je, že může fungovat, i když existuje problém s přívodem kyslíku a regulací průtoku. Další výhodou vynálezu ve srovnání s volbou 2 je vyšší maximální teplota v peci a standardu podobný teplotní profil potřebný pro výrobu skla. Ještě další předností vynálezu proti volbě 2 je kontinuální výroba. Nejúčinnější řešení je pokračující plná výroba za použití vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu. I výroba na minimální úrovni s cílem udržet skleněný pás v plavící lázni má obrovskou cenu. Restartování skleněného pásu je časově náročné a může výrobu zdržet o jeden nebo více dní. Například hodnota denní produkce pece produkující ploché sklo s výrobou 600 t/den při ceně skla 300 USD/t je 180 000 USD denně. Další předností vynálezu oproti volbě 2 je, že podpůrný systém znamená řešení na místě. Volba 2 znamená, že cizí firma musí přijít a instalovat své zařízení. Další výhodou vynálezu je, že není třeba navrtávat, řezat nebo jinak narušovat žárovzdorné zdivo.
-9CZ 295946 B6
Tento vynález umožňuje uživateli použít různé hořáky pro provoz se směsí palivo-vzduch a palivo-kyslík, jednotky systém montáže hořáků na palivo-vzduch a palivo-kyslík a vyšší maximální teploty v peci ve srovnání s hořáky na vytápění systémem palivo-vzduch. Způsob podle tohoto vynálezu je chopen vytvořit obdobné rozložení teplot v peci potřebné pro výrobu skla, dovoluje vyšší rychlosti hoření blízko tepelného maxima pece preferenčním zvyšováním koncentrace kyslíku, používat oddělené, ale blízko sebe umístěné hořákové vlety pro přívod vzduchu a paliva pro provoz typu palivo-vzduch, měnit funkci hořákových vletů pro kyslík pro stupňované spalování v předspalovací komoře při režimu palivo se vzduchem a palivo s kyslíkem jako oxidantem. Při operaci typu palivo-kyslík se větší kanál používá jako předspalovací komora, již proudí kyslík a palivo, a menší kanál je pro kyslík pro stupňované spalování. Při provozu typu palivo-vzduch se větší kanál používá pro proudění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu a menší kanál přednostně pro palivo.
V rozsahu tohoto vynálezu je zahrnuto řešení umístění odděleného hořákového kamene nebo předspalovací komory do pecní zdi k zavádění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu nebo paliva do pece. Při tomto řešení se hořák na palivo-kyslík dostaví a samostatný hořáková kámen se použije pro spalování podle popisu v tomto vynálezu.
Rovněž je zahrnuto v rozsahu tohoto vynálezu zavádět vzduch a palivo do pece oddělenými hořáky nebo trubkami, jež jsou nezávislé na hořácích pro směs paliva s kyslíkem, pokud jsou vzduch, kyslíkem obohacený vzduch a palivo zaváděny v souladu s popisem tohoto vynálezu.

Claims (14)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob udržování ohřevu pece na zvýšené teplotně za použití spalování směsi palivo-kyslík, vyznačující se tím, že
    i) se do pece zavádí plamen ze směsi palivo-kyslík za použití hořáku (12) s rychlostí hoření směsi palivo-kyslík, a ii) pod plamen se ze směsi palivo-kyslík zavádí oddělený oxidační proud za použití prostředků uspořádaných pod tímto plamenem, kdy přívod kyslíku pro plamem a pro oxidant je zastaven nebo omezen, což zahrnuje kroky, kdy proud vzduchu nebo kyslíkem obohacený proud vzduchu se zavede do pece namísto uvedeného plamene ze směsi palivo-kyslík; a nahradí se oddělený oxidační proud palivem, přičemž se do pece vespod proudu vzduchu nebo kyslíkem obohaceného proudu vzduchu zavede palivo k zajištění plamene ze směsi palivovzduch se stejnou nebo vyšší rychlostí hoření, než je uvedená rychlost hoření směsi palivo-kyslík.
  2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že pecí je pec na tavení skla, přičemž rozložení teplot se v peci udržuje spalováním směsi palivo-vzduch s výjimkou hořáků v blízkosti tepelného maxima pece, kde se používá spalování se vzduchem obohaceným kyslíkem.
  3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se plamen vzniklý spalováním směsi palivo-kyslík nahradí vzduchem zaváděným průtokovou rychlostí asi 12,6krát větší než je průtoková rychlost směsi palivo-kyslík nebo kyslíku při spalování pouhé směsi palivo-kyslík.
    -10CZ 295946 B6
  4. 4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že výtoková rychlost vzduchu nebo vzduchu obohaceného kyslíkem na výtokovém konci (28) hořáku (12) je menší než asi 76,2 m/s (250 stop/s).
  5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vzduch nebo vzduch obohacený kyslíkem se zavádí hořákovým kamenem.
  6. 6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že pro zvýšení přenosu sálového tepla na vsázku ohřívanou v peci se zavádí směs kyslík-palivo.
  7. 7. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že pro snížení objemu spalin ve srovnání s chlazením kouřových plynů vzduchem se spaliny opouštějící pec chladí vodou.
  8. 8. Spalovací systém, s hořákem (12) na směs palivo-kyslík pro vytvoření plamene, s předspalovací komorou (14) instalovanou na hořáku (12), přičemž předspalovací komora (14) má první kanál (26) se vstupem na předním hořákovém konci (24) tekutinotěsně spojený s plamenovým ústím hořáku (12) a s výstupem na výtokovém konci (28) předspalovací komory (14), který je upraven pro směrování plamene vytvořeného hořákem (12) k ohřívání pracovního prostoru zejména do tvaru plochého vějíře, a druhý oddělený kanál (32) v předspalovací komoře (14) umístěný pod ním a rozšiřující se stejně jako první kanál (26), přičemž druhý oddělený kanál (32) končící tryskou výtokového konce (28) předspalovací komory (14) je upraven pro přímou oxidaci tekutiny umístěné vespod a obvykle paralelně s plamenem, vyznačující se tím, že dále zahrnuje prostředky (46, 56) pro zavádění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu hořákem (12) do prvního kanálu (26) předspalovací komory (14) namísto plamene; a prostředky (54) pro zavádění paliva do druhého odděleného kanálu (32) v předspalovací komoře (14) namísto oxidační tekutiny, přičemž spalovací systém může pokračovat v ohřevu pracovního prostoru i v případě, že dodávka kyslíku je přerušena nebo snížena.
  9. 9. Systém podle nároku 8, vyznačující se tím, že předspalovací komora (14) má délku mezi 0,10 až 0,46 m (4 až 8 palců).
  10. 10. Systém podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že první kanál (26) a druhý oddělený kanál (32) mají na výtokovém konci (28) předspalovací komory (14) poměr šířky k výšce mezi 5 až 30.
  11. 11. Systém podle kteréhokoliv z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že stěny vymezující šířku prvního kanálu (26) a druhého odděleného kanálu (32) předspalovací komory (14) svírají úhel mezi -15 až +30 ° na obou stranách svisle centrální roviny procházející předspalovací komorou (14).
  12. 12. Systém podle nároku 11, v y z n a č uj í c í se t í m , že úhel je mezi 0 až+15 ° na obou stranách svislé roviny.
  13. 13. Systém podle kteréhokoliv z nároků 8 až 12, vyznačující se tím, že zahrnuje prostředky (54) pro zavádění kyslíku do paliva přiváděného do předspalovací komory (14).
  14. 14. Systém podle kteréhokoliv z nároků 8 až 13, vy z n ač u j í c í se t í m , že se používá k ohřevu spolu s prostředky pro chlazení vodou spalin opouštějících při provozu hořáku (12) pec.
CZ20003847A 1999-10-18 2000-10-17 Způsob a zařízení k udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsi palivo-kyslík CZ295946B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US42021599A 1999-10-18 1999-10-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20003847A3 CZ20003847A3 (cs) 2001-08-15
CZ295946B6 true CZ295946B6 (cs) 2005-12-14

Family

ID=23665547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20003847A CZ295946B6 (cs) 1999-10-18 2000-10-17 Způsob a zařízení k udržování ohřevu pece na zvýšené teplotě za použití spalování směsi palivo-kyslík

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6524097B2 (cs)
EP (1) EP1094273B1 (cs)
JP (1) JP3527471B2 (cs)
KR (1) KR100394443B1 (cs)
CN (1) CN1153921C (cs)
AT (1) ATE260443T1 (cs)
AU (1) AU737544B2 (cs)
BR (1) BR0004848A (cs)
CA (1) CA2323032A1 (cs)
CZ (1) CZ295946B6 (cs)
DE (1) DE60008478T2 (cs)
ES (1) ES2211457T3 (cs)
NZ (1) NZ507499A (cs)
TW (1) TW466318B (cs)
ZA (1) ZA200005743B (cs)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2394275B (en) * 2002-08-14 2005-09-21 Hamworthy Combustion Eng Ltd Burner and method of burning gas in a furnace
FR2851767B1 (fr) * 2003-02-27 2007-02-09 Saint Gobain Procede de preparation d'un verre par melange de verres fondus
US6910432B2 (en) * 2003-08-21 2005-06-28 Air Products And Chemicals, Inc. Selective oxygen enrichment in slagging cyclone combustors
US7309232B2 (en) * 2003-10-10 2007-12-18 Dentigenix Inc. Methods for treating dental conditions using tissue scaffolds
SE528808C2 (sv) * 2004-09-15 2007-02-20 Aga Ab Förfarande vid förbränning, jämte brännare
FR2892497B1 (fr) * 2005-10-24 2008-07-04 Air Liquide Procede de combustion mixte dans un four a regenerateurs
US7686611B2 (en) * 2005-11-03 2010-03-30 Air Products And Chemicals, Inc. Flame straightening in a furnace
US7581948B2 (en) * 2005-12-21 2009-09-01 Johns Manville Burner apparatus and methods for making inorganic fibers
US7621154B2 (en) * 2007-05-02 2009-11-24 Air Products And Chemicals, Inc. Solid fuel combustion for industrial melting with a slagging combustor
EP1995543A1 (fr) 2007-05-10 2008-11-26 AGC Flat Glass Europe SA Echangeur de chaleur pour oxygène
US9651253B2 (en) * 2007-05-15 2017-05-16 Doosan Power Systems Americas, Llc Combustion apparatus
US8454354B2 (en) * 2008-05-08 2013-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Highly radiative burner and combustion process
RU2515928C2 (ru) * 2008-06-05 2014-05-20 Агк Гласс Юроп Стеклоплавильная печь
EP2143999A1 (en) * 2008-07-08 2010-01-13 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Burner assembly and method of combustion
WO2010023256A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for generating combustion by means of a burner assembly and burner assembly therefor
US20100081103A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Hisashi Kobayashi Furnace with multiple heat recovery systems
RU2492389C2 (ru) * 2009-01-16 2013-09-10 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Многорежимное устройство для осуществления горения и способ использования этого устройства
BRPI1014048A2 (pt) 2009-06-12 2017-02-07 Air Prod & Chem método para realização de combustão, método para afetar o estado de oxidação das espécies de metal, e forno.
CN101691196B (zh) * 2009-06-25 2011-11-09 上海精星仓储设备工程有限公司 一种条码定位堆垛机
US8404018B2 (en) * 2009-07-06 2013-03-26 Air Products And Chemicals, Inc. Burner and method for processing oxidizable materials
EP2281785A1 (fr) * 2009-08-06 2011-02-09 AGC Glass Europe Four de fusion du verre
US8172566B2 (en) * 2010-02-18 2012-05-08 Air Products And Chemicals, Inc. Liquid fuel combustion process and apparatus
DE102010053068A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur verdünnten Verbrennung
PL2812633T3 (pl) * 2011-12-01 2019-06-28 Air Products And Chemicals, Inc. Palniki o szybkim uwalnianiu energii i sposoby ich stosowania
EP2703339A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-05 Casale Chemicals S.A. Burner for the production of synthesis gas
GB201501310D0 (en) * 2015-01-27 2015-03-11 Knauf Insulation And Knauf Insulation Gmbh And Knauf Insulation Doo Skofja Loka And Knauf Insulation Burner for submerged combustion melter
US20160245515A1 (en) * 2015-02-24 2016-08-25 Elwha Llc Nitrogen-reduced combustion air
WO2017108797A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Flsmidth A/S A burner for a kiln
CN106277718B (zh) * 2016-08-19 2019-03-15 巨石集团有限公司 一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法
JP6756683B2 (ja) * 2017-08-30 2020-09-16 大陽日酸株式会社 酸素富化バーナ及び酸素富化バーナを用いた加熱方法
DE102018125872A1 (de) 2018-10-18 2020-04-23 Flammatec, Spol. S R.O. Brenngasinjektor, System aus keramischem Wandungselement mit einer keramischen Injektoreinsatzöffnung zum Einsatz eines Brenngasinjektors und Industrieofens
CN109458618B (zh) * 2018-11-27 2020-11-17 马鞍山市润启新材料科技有限公司 一种垃圾处理专用燃烧装置及其使用方法
ES2896929T3 (es) * 2019-03-26 2022-02-28 Air Liquide Procedimiento de combustión, y quemador para su implementación
CN111054150B (zh) * 2019-12-19 2024-09-10 安徽意义环保设备有限公司 一种脱硝除尘一体化及下料机构装置
CN111233305A (zh) * 2020-03-05 2020-06-05 武汉长利新材料科技有限公司 一种适合薄板玻璃生产的一窑多线大吨位熔窑
US12516809B2 (en) 2022-06-30 2026-01-06 Air Products And Chemicals, Inc. Burner and method for transient heating
CN117781695B (zh) * 2024-02-27 2024-05-07 沈阳中金模具集团有限公司 一种设置模具自动上下料结构的电阻炉

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1514842A (en) * 1977-02-25 1978-06-21 British Steel Corp Furnaces and burners therefor
US4931013A (en) * 1989-07-06 1990-06-05 Mg Industries High-temperature burner
US5147438A (en) * 1991-09-18 1992-09-15 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Auxiliary oxygen burners technique in glass melting cross-fired regenerative furnaces
US5256058A (en) 1992-03-30 1993-10-26 Combustion Tec, Inc. Method and apparatus for oxy-fuel heating with lowered NOx in high temperature corrosive environments
US5547368A (en) 1993-03-01 1996-08-20 Air Products And Chemicals, Inc. Process and device for combustion-enhanced atomization and vaporization of liquid fuels
US5302112A (en) * 1993-04-09 1994-04-12 Xothermic, Inc. Burner apparatus and method of operation thereof
US5458483A (en) * 1993-07-15 1995-10-17 Maxon Corporation Oxygen-fuel burner with integral staged oxygen supply
ES2136177T3 (es) * 1993-10-01 1999-11-16 Air Liquide Quemador y utilizacion del mismo en un horno de vidrio.
US5551867A (en) * 1994-10-07 1996-09-03 Schuller International, Inc. Method of converting a furnace to oxygen-fuel while it is operating and aburner block assembly
US5575637A (en) 1994-11-04 1996-11-19 Air Products And Chemicals, Inc. Method and device for low-NOx high efficiency heating in high temperature furnaces
CA2181292C (en) * 1995-07-17 2008-07-15 Louis C. Philippe Combustion process and apparatus therefor containing separate injection of fuel and oxidant streams
US5984667A (en) * 1995-07-17 1999-11-16 American Air Liquide, Inc. Combustion process and apparatus therefore containing separate injection of fuel and oxidant streams
US5611682A (en) * 1995-09-05 1997-03-18 Air Products And Chemicals, Inc. Low-NOx staged combustion device for controlled radiative heating in high temperature furnaces
FR2743360B1 (fr) * 1996-01-05 1998-02-27 Air Liquide Procede de chauffage de la charge d'un four de verre
US5823769A (en) * 1996-03-26 1998-10-20 Combustion Tec, Inc. In-line method of burner firing and NOx emission control for glass melting
DE69708965T2 (de) * 1996-05-14 2002-06-27 L'air Liquide, S.A. Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Verfahren zur Reparatur eines Glasschmelzofens mit Hilfe eines mit Sauerstoff befeuerten Zusatzbrenners
US5975886A (en) * 1996-11-25 1999-11-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Combustion process and apparatus therefore containing separate injection of fuel and oxidant streams
US5904475A (en) * 1997-05-08 1999-05-18 Praxair Technology, Inc. Dual oxidant combustion system
US5954498A (en) * 1998-02-26 1999-09-21 American Air Liquide, Inc. Oxidizing oxygen-fuel burner firing for reducing NOx emissions from high temperature furnaces
FR2783595B1 (fr) * 1998-09-22 2000-10-20 Air Liquide Procede de chauffage d'un four
US6113389A (en) * 1999-06-01 2000-09-05 American Air Liquide, Inc. Method and system for increasing the efficiency and productivity of a high temperature furnace
US6250915B1 (en) * 2000-03-29 2001-06-26 The Boc Group, Inc. Burner and combustion method for heating surfaces susceptible to oxidation or reduction

Also Published As

Publication number Publication date
DE60008478D1 (de) 2004-04-01
CA2323032A1 (en) 2001-04-18
DE60008478T2 (de) 2004-11-25
TW466318B (en) 2001-12-01
CN1296148A (zh) 2001-05-23
ATE260443T1 (de) 2004-03-15
KR20010060159A (ko) 2001-07-06
ZA200005743B (en) 2002-04-17
JP2001165428A (ja) 2001-06-22
KR100394443B1 (ko) 2003-08-09
AU6412700A (en) 2001-05-03
ES2211457T3 (es) 2004-07-16
EP1094273A1 (en) 2001-04-25
CZ20003847A3 (cs) 2001-08-15
BR0004848A (pt) 2001-05-29
AU737544B2 (en) 2001-08-23
EP1094273B1 (en) 2004-02-25
US20010023053A1 (en) 2001-09-20
US6524097B2 (en) 2003-02-25
NZ507499A (en) 2002-03-28
CN1153921C (zh) 2004-06-16
JP3527471B2 (ja) 2004-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20003847A3 (cs) Způsob a zařízení pro podporu spalování paliva s kyslíkem spalováním paliva se vzduchem
CN1819975B (zh) 低热容量燃气氧气助燃燃烧器
CN103702951B (zh) 用于熔融玻璃的混合设施和方法
US7509819B2 (en) Oxygen-fired front end for glass forming operation
CN103648992B (zh) 玻璃熔融装置和方法
KR101539483B1 (ko) 버너 조립체 및 연소 방법
ES2365377T3 (es) Horno y procedimiento oxi-combustible para la fusión de materias vitrificables.
JP5793419B2 (ja) ガラス溶融炉
EP3339730B1 (en) Staged combustion installation and method
JP3417789B2 (ja) 連続焼鈍炉
MXPA00010090A (en) Method and apparatus for backing-up oxy-fuel combustion with air-fuel combustion
CN115820963A (zh) 热风炉富氧烧炉系统及并联控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20151017