[go: up one dir, main page]

SE1051019A1 - Förfarande vid förbränning i en industriugn - Google Patents

Förfarande vid förbränning i en industriugn Download PDF

Info

Publication number
SE1051019A1
SE1051019A1 SE1051019A SE1051019A SE1051019A1 SE 1051019 A1 SE1051019 A1 SE 1051019A1 SE 1051019 A SE1051019 A SE 1051019A SE 1051019 A SE1051019 A SE 1051019A SE 1051019 A1 SE1051019 A1 SE 1051019A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
oxidant
furnace
roof
burners
rows
Prior art date
Application number
SE1051019A
Other languages
English (en)
Other versions
SE535197C2 (sv
Inventor
Tomas Ekman
Anders Lugnet
Original Assignee
Linde Ag
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 Linde Ag filed Critical Linde Ag
Priority to SE1051019A priority Critical patent/SE535197C2/sv
Priority to ES10196090T priority patent/ES2399812T3/es
Priority to PL10196090T priority patent/PL2437019T3/pl
Priority to EP10196090A priority patent/EP2437019B1/en
Priority to DK10196090.4T priority patent/DK2437019T3/da
Priority to US13/228,827 priority patent/US9689614B2/en
Priority to JP2011204134A priority patent/JP5959173B2/ja
Priority to AU2011226828A priority patent/AU2011226828B2/en
Priority to CN201110334648.9A priority patent/CN102444907B/zh
Priority to RU2011139725/02A priority patent/RU2593878C2/ru
Priority to BRPI1106933-3A priority patent/BRPI1106933A2/pt
Priority to ZA2011/07141A priority patent/ZA201107141B/en
Priority to UAA201111548A priority patent/UA111701C2/uk
Priority to KR1020110099883A priority patent/KR101810553B1/ko
Publication of SE1051019A1 publication Critical patent/SE1051019A1/sv
Publication of SE535197C2 publication Critical patent/SE535197C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/3005Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types arrangements for circulating gases
    • F27B9/3011Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types arrangements for circulating gases arrangements for circulating gases transversally
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • C03B5/2353Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08Disposition of burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00Forming, maintaining or circulating atmospheres in heating chambers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

hjälp av en matris av nedåtriktade takbrännare, anordnade i åtminstone två rader i industriugnens tak, där takbrännarna drivs med ett bränsle och en första oxidant för att värma ett material i ugnens inre, och utmärks av att åtminstone en lans bringas att vara anordnad i en sidovägg hos ugnen, av att en andra oxidant med ett syreinnehåll av åtminstone 85 viktspro- cent bringas att tillföras till ugnens inre genom lansen med åtminstone ljudhastigheten i form av en stråle av den andra oxidanten, av att strålen av den andra oxidanten bringas att löpa i horisontalplanet ovanför materialet, mellan och vä- sentligen parallellt med två på varandra följande rader av takbrännare, och av att mängden andra oxidant som tillförs per tidsenhet bringas att avvägas så att det syre som till- förs via den andra oxidanten utgör åtminstone 50 viktsprocent av det i ugnen totalt tillförda syret per tidsenhet.
Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och de bifogade ritningarna, där: Figur l är en tvärsnittsvy sedd ovanifrån av en del av en konventionell industriugn; Figur 2 är en tvärsnittsvy sedd från sidan av den del av den konventionella industriugnen som visas i figur l; Figur 3 är en tvärsnittsvy sedd ovanifrån av en del av en industriugn i vilken ett förfarande enligt en första föredra- gen utföringsform enligt föreliggande uppfinning tillämpas; Figur 4 är en tvärsnittsvy sedd från sidan av den del av industriugnen som visas i figur 3; och Figur 5 är en tvärsnittsvy sedd ovanifrån av en del av en industriugn i vilken ett förfarande enligt en andra föredra- gen utföringsform enligt föreliggande uppfinning tillämpas.
Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE I figur 1 visas i tvärsnitt uppifrån en del av en industriugn 100, i vilken, mellan ugnens 100 motstående respektive sido- väggar 101, ett material 102, i figur 1 exemplifierande illu- strerat som ett metallämne, förs i en längdriktning L under värmning. Figur 2 visar samma del av industriugnen 100, men i tvärsnitt sett från sidan. Figurerna 1 och 2 delar hänvis- ningssiffror for samma delar.
Den ugnsdel som visas i figur 1 utgör enligt en föredragen utföringsform en av flera ugnszoner i industriugnen 100, i vilken illustrerade zon en så jämn uppvärmning som nbjligt över hela metallmaterialets 102 yta eftersträvas. För att uppnå en sådan jämn uppvärmning är en matris av nedåtriktade takbrännare 103 anordnade att mynna ovanför det värmda mate- rialet 102, med flammorna riktade nedåt.
Det är föredraget att takbrännarna är av så kallad ”flatfla- me”-typ, dvs. de ger upphov till tallriksformade flammor med stor spridningsvinkel, vilket medför att risken för överhett- ning av materialets 102 yta minskar och att temperaturhomoge- niteten i utrymmet ovanför materialets 102 övre yta blir hög.
Takbrännarna 103 drivs med ett fast, flytande eller gasfor- migt bränsle, såsom naturgas; samt en oxidant. Oxidanten kan vara luft eller en annan oxidant med ett syreinnehåll av som mest 30 volymsprocent.
Det är föredraget att takbrännarna 103 är installerade i ugnens 100 tak, och att det vertikala avståndet mellan nämnda tak och materialet 102 är mellan 1 och 3 meter, helst mellan 1 och 2 meter.
Takbrännarna 103 är enligt uppfinningen anordnade i åtminsto- ne två rader, som sträcker sig i en tvärriktning T som lämp- Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE I figurerna l och 1o5b med hjälp ligen är vinkelrätt mot längdriktningen L. 2 visas två exemplifierande sådana rader l05a, av respektive streckade narkeringar. Det är föredraget att avståndet mellan två sådana bredvid varandra anordnade rader l05a, l05b av takbrännare är mellan l och 3 meter.
En sådan värmning ger en jämn uppvärmning över nßterialets 102 övre yta, men lider av de inledningsvis nämnda nackdelar- nä.
Figurerna 3 och 4 visar, och 2, på motsvarande sätt som figurerna l i tvärsnitt ovanifrån respektive från sidan och med gemensamma hänvisningssiffror, en industriugn 200 enligt föreliggande uppfinning. Ugnen 200 har sidoväggar 201 och är associerad med en längdriktning L, i vilken ett material 202 förs genom ugnen 200 under värmning av en matris av i sig med flammor 204, konventionella takbrännare 203, av den typ son1 beskrivits ovan i anslutning till figurerna. l och 2, vilka takbrännare 203 är arrangerade i åtminstone två rader 205a, 205b i en tvärriktning T, vilken lämpligen är vinkelrät mot längdriktningen L. De ovan angivna avstånden mellan brän- narrader 205a, 205b samt nællan materialet 202 och taket gäller även de i figurerna 3-5 illustrerade utföringsexemp- len.
Det är föredraget att takbrännarna 203 är arrangerade i åt- minstone tre rader, hellre åtminstone fem rader, helst åtmin- stone sju rader, innefattande åtminstone fyra, hellre åtmin- stone sex, helst åtminstone åtta, takbrännare vardera. Ett arrangemang med så många takbrännare medför väsentliga kost- nader vid modifiering av varje enskild takbrännare för att uppnå ökad effektivitet och minskade utsläpp. Sådan modifie- ring kan exempelvis bestå i att varje enskild brännare modi- fieras till att bli regenerativ med hjälp av en respektive Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE rekuperator. Eftersmn föreliggande förfarande medför dessa fördelar på ett väsentligen mer kostnadseffektivt sätt är det speciellt fördelaktigt i ugnar med ett stort antal takbränna- re 203 i nämnda brännarmatris.
Enligt uppfinningen tillförs en andra oxidant, med ett syre- innehåll av åtminstone 85 viktsprocent, från åtminstone en i en sidovägg 201 hos ugnen 200 anordnad lans 206 för sådan oxidant. Lansen 206 är anordnad att tillföra den andra oxi- danten till ugnens 200 inre, uppvärmda utrymme i form av en stråle 207 av den andra oxidanten med hög hastighet. Enligt uppfinningen tillförs den andra oxidanten i form av en stråle 207 med en hastighet av åtminstone ljudhastigheten.
Vidare är strålen 207 riktad så att den löper i horisontal- planet, ovanför materialets 202 övre yta, och följaktligen mellan materialet 202 och ugnens 200 innertak, samt nællan och väsentligen parallellt med ett par på varandra följande och därmed intilliggande rader 205a, 205b av takbrännare 203.
Att strålen 207 löper ”i horisontalplanet” skall tolkas som att den löper huvudsakligen horisontellt, även om dess rikt- ning även kan ha en mindre vertikal komponent. Det väsentliga är att strålen 207 löper längs med det mellanrum som förelig- ger mellan materialet 202 och taket.
Det är föredraget att strålen 207 dessutom är anordnad att löpa parallellt med materialets 202 övre, horisontella yta.
Beroende på vilken typ av material som skall värmas kan denna övre yta se olika ut, men exempelvis i fallet med ett metall- ämne eller en glassmälta kommer sagda övre yta att vara vä- sentligen plan och horisontell.
Dessutom bringas mängden andra oxidant som tillförs per tids- enhet att avvägas så att det syre som tillförs via den andra Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE oxidanten utgör åtminstone 50 viktsprocent av det i ugnen 200 totalt tillförda syret per tidsenhet, och så att önskade stökiometriska förhållanden uppnås med. avseende på Inängden syre i förhållande till mängden bränsle.
Tillförseln av sådan andra oxidant med hög syrekoncentration, hög hastighet samt mellan och längs med två rader 205a, 205b av takbrännare 203 medför ett antal fördelar.
För det första kan effektiviteten hos uppvärmningen i den ifrågavarande delen av ugnen 200 ökas, eftersom mindre mängd kvävgas tillförs ugnsatmosfären i förhållande till om en oxidant med mindre syreinnehåll, såsom exempelvis luft, skul- le utgöra en större andel av den totalt tillförda oxidanten.
Således kan värmningseffekten ökas med bibehållen bränsleåt- gång, vilket medför fördelar bland annat i termer av miljöbe- lastning och ekonomi. Samtidigt riskeras inte överhettning av materialets 202 yta, eftersom den med hög hastighet lansade andra oxidanten medför kraftig turbulens i ugnen, vilket medför att den totala flamvolymen ökar samtidigt som topp- flamtemperaturerna minskar.
Att toppflamtemperaturerna minskar medför dessutom att pro- duktionen av NOX minskar, vilket är önskvärt. Det har visat sig att den relativa mängden bildad NOX, men även C02, minskar kraftigt med andelen av den totala mängden syre som härrör från den andra oxidanten, upp till cirka 50 viktsprocent, i vissa fall upp till 70 viktsprocent, syre från den andra oxidanten.
Eftersom lansen 206 är orienterad så att strålen 207 löper parallellt med och mellan raderna 205a, 205b av takbrännare 203, kan den anordnas så att den stör takbrännarnas 203 nor- mala funktion minimalt, vilket gör att den goda spridning av Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE värmningseffekten från dessa takbrännare 203 kan bibehållas.
Samtidigt kan de positiva effekterna av ökad turbulens ut- nyttjas. För att åstadkomma detta är det föredraget att strå- lens 207 spridningsvinkel är maximalt l0°.
Vidare kan, beroende på 'vilken. typ av takbrännare 203 som används, den maximala värmningseffekten ökas ytterligare, utan att modifiera takbrännarnas 203 konstruktion. Det går nämligen i många fall att öka mängden bränsle som tillförs via takbrännarna 203, och sedan balansera denna ökade mängd bränsle mot den totala mängden tillförd oxidant genom att öka mängden tillförd andra oxidant per tidsenhet. På grund av den kraftiga turbulens som åstadkoms av strålen 207, kommer en sådan höjd effekt inte att medföra en ökad risk för överhett- ning av materialets 202 yta.
I själva verket medför den ovan beskrivna höghastighetslans- ningen av den andra oxidanten att temperaturhomogeniteten i den av takbrännarna 203 värmda volymen mellan materialets 202 övre yta och ugnens 200 innertak ökar, till följd av den ökade turbulensen däri.
Dessutom kan dessa fördelar uppnås med hjälp av endast en lans 206 för ett antal, såsom åtminstone takbrännare 203. fem, Att installera en sådan lans 206 är betydligt mindre kostnadskrävande än att modifiera åtminstone fem takbrännare på annat sätt.
”Ljudhastigheten” eller ”Mach l” skall i detta sammanhang tolkas som ljudhastigheten i ugnens 200 inre vid den däri rådande temperaturen och gassammansättningen. Enligt en före- dragen utföringsform tillförs, med motsvarande betydelse, den andra oxidanten med en hastighet av åtminstone Mach 1,5. En sådan hög lansningshastighet medför så kallad flamlös för- Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE bränning, vid vilken den totala flamvolymen är mycket stor och toppflamtemperaturerna därför är mycket låga och tempera- Speciellt att turhomogeniteten mycket hög. föredraget är använda venturimunstycken i lansarnas 206 mynningar.
Enligt en speciellt föredragen utföringsform har den andra oxidanten ett syrgasinnehåll av åtminstone 95 viktsprocent, och utgörs helst av industriellt ren syrgas. Detta medför att mängden kvävgasballast minimeras och verkningsgraden därmed maximeras. Dessutom kan strålen 207 göras mindre och smalare och med en volymsutsträckning som kan styras mer precist, vilket i sin tur medför att driften av takbrännarna 203 kan störas minimalt.
Det är vidare föredraget att mängden andra oxidant som till- förs per tidsenhet avvägs så att det syre som tillförs via den andra oxidanten utgör åtminstone 60% av det i ugnen 200 totalt tillförda syret per tidsenhet.
I det föredragna fall i_ vilket åtminstone någon eller ett antal, helst samtliga, av takbrännarna 203 utgörs av konven- tionella brännare som drivs med en oxidant med förhållandevis är det före- låg syrehalt, såsom konventionella luftbrännare, draget att dessa är luftkylda. I detta fall är det vidare föredraget att luftflödet genom de berörda takbrännarna 203, helst samtliga luftkylda takbrännare 203 i matrisen, under drift med lansning av andra oxidant regleras till den lägsta möjliga nivån vid vilken adekvat kylning av takbrännarna 203 fortfarande är möjlig, och. det är dessutom föredraget att mängden tillförd andra oxidant regleras så att en önskad global stökiometrisk jämvikt uppnås i ugnen 200. Den lägsta möjliga lufttillförselnivån för adekvat kylning beror natur- ligtvis på den detaljerade utformningen av de luftkylda tak- och av driftsbetingelserna i övrigt, brännarna ifråga, men en Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE sådan reglering av tillförseln av luft leder till att uppfin- ningens fördelar kan maximeras samtidigt som ingen modifie- ring behövs av de befintliga luftkylda takbrännarna 203.
Det är föredraget att lansen 206 mynnar mellan materialet 202 och ugnens 200 innertak, på ett vertikalt avstånd B, från den högsta punkten hos den övre ytan hos materialet 202, av mel- lan 40% och 70%, helst nællan 50% och 60%, av det ndnsta vertikala avståndet A nællan materialet 202 och ugnens 200 innertak. En placering alltför långt upp mot innertaket med- för att takbrännarnas 203 flammor störs mer än nödvändigt, att den andra oxidanten tillför värmeenergi längre upp i ugnsatmosfären än vad som är önskvärt samt att jetstrålen 207 dras mot ugnstaket. En placering alltför långt ned medför att risken för skadlig oxidation av materialets 202 övre yta ökar. Det angivna intervallet har visat sig vara idealiskt för att undvika dessa problem vid tillämpning av föreliggande uppfinning i konventionella ugnar.
Såsom visas i figurerna 3 och 4 är respektive lansar 206 för den andra oxidanten installerade i ugnsväggarna 20l och an- ordnade att tillföra respektive strålar 207 av den andra oxidanten i_ samtliga. mellanrufl1 mellan. rader av 'takbrännare 203 i matrisen av sådana brännare. Ett sådant arrangemang är föredraget, men inte nödvändigt. Uppfinningens fördelar upp- kommer i motsvarande grad även om sådana lansar 206 installe- ras enbart för tillförsel av oxidantstrålar 207 mellan endast ett visst eller endast mellan vissa par 205a, 205b av rader av takbrännare 203.
Figurerna 3 och 4 illustrerar vidare en utföringsform som är föredragen då ugnen 200 är åtminstone 8 meter bred i en rikt- ning som är parallell med raderna 205a, 205b av takbrännare 203. I detta fall är det således föredraget att en respektive Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE l0 lans 208a, 208b är anordnad att tillföra den andra oxidanten på det ovan beskrivna sättet från en respektive lansmynning anordnad på vardera sidan av ugnen 200, mittemot varandra, så att de respektive strålarna av andra oxidant är parallella men motriktade. I detta fall tillförs alltså oxidant från två motsatta håll till ett och samma mellanrum mellan två intill- Även om avstån- liggande rader 205a, 205b av takbrännare 203. det mellan dessa motriktade lansars 208a, 208b respektive mynningar i detta fall är åtminstone omkring 8 meter kan då god effekt uppnås längs med väsentligen hela mellanrummet mellan raderna 205a, 205b.
Figur 5 visar å andra sidan, i en vy som motsvarar och liknar den som visas i figur 3, en föredragen utföringsform för en industriugn 300 som är högst l0 meter bred i en riktning som är parallell med raderna 305a, 305b av takbrännare 303 i en matris. Ugnen 300 innefattar sidoväggar 301, och ett material 302 som skall värmas med hjälp av takbrännarna 303 förs i en Raderna 305a, längdriktning L. 305b löper i en tvärriktning T, lämpligen vinkelrät mot längdriktningen L. Den andra oxi- danten tillförs i form av höghastighetsstrålar 307 genom lansar 306, allt på ett sätt som liknar det som beskrivits ovan i anslutning till figurerna 3 och 4.
I detta fall är det föredraget att flera respektive lansar 308a, 308b för den andra oxidanten är anordnade att tillföra den andra oxidanten på det ovan beskrivna sättet, från re- spektive mynningar anordnade på ömse sidor om ugnen 300 och så att respektive strålar av andra oxidant tillförs åt olika motriktade håll längs med rader 305a, 305b av takbrännare 303 i olika respektive mellanrum mellan sådana rader. I figur 5 är strålar 307 anordnade i ena riktningen i vartannat mellan- 305b, rum mellan raderna 305a, och i den motsatta riktningen i vartannat mellanrum, även onl andra arrangemang också är Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE ll tänkbara. Företrädesvis arrangeras lansarna 306 i detta fall så att en kringgående cirkulation av den andra oxidanten uppkommer i ugnen 300, längs med de olika mellanrummen mellan raderna 305a, 305b, på grund av de olika lansarnas 306 mot- riktade orientering. Med uttrycket ”kringgående cirkulation” menas häri en cirkulation som drivs av rörelseenergin i de olika strålarna 307 av den andra oxidanten, och som resulte- rar i åtminstone ett slutet kretslopp av gaser. För att kunna uppnå ett sådant kretslopp är det föredraget att nwtrisen innefattar åtminstone tre rader takbrännare 303. En sådan cirkulation medför fullgod värmehomogenitet aven i förhållan- devis smala industriugnar.
Enligt en speciellt föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning tillämpas den på en befintlig industriugn l00, för att öka effektiviteten och temperaturhomogeniteten samt mins- ka mängden bildat NOX och C02 vid drift därav. Industriugnen 100 innefattar härvidlag, såsom beskrivits ovan, en matris av konventionella, luftdrivna takbrännare l03, som i ett inle- dande steg kompletteras med åtminstone en lans 206, 306 för en andra oxidant med högt syreinnehåll och hög hastighet, såsom beskrivits ovan. Mängden tillförd luft samt andra oxi- dant avvägs därefter under drift för att uppnå en ökad stöki- ometrisk blandning av oxidant och bränsle på det ovan angivna sättet. Detta utgör ett kostnadseffektivt sätt att uppnå fördelarna med föreliggande förfarande.
Enligt en föredragen utföringsform kompletteras matrisen med befintliga lufttakbrännare l03 i ett första steg med en eller flera lansar 206, 306 enligt det ovan beskrivna, och därefter regleras mängden bränsle som tillförs per tidsenhet genom luftbrännarna l03 vid behov upp, i kombination med en ökning av den totala mängden tillfört syre per tidsenhet för att uppnå stökiometrisk jämvikt. Detta förutsätter att takbrän- Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE l2 narna l03 är av en typ som tillåter uppreglering av bränsle- tillförseln, och åstadkommer att den maximala värmningseffek- ten i ugnen 200, 300 ökar i jämförelse med det konventionella fallet utan att riskera överhettning av materialets 202, 302 yta.
Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångå uppfinning- ens tanke.
Exempelvis är det inte nödvändigt att raderna av takbrännare i matrisen är vinkelräta mot materialets transportriktning i ugnen. De kan även vara exempelvis väsentligen parallella med sagda transportriktning, eller anordnade med en icke rät vinkel i förhållande därtill. I detta fall kan lansarna för den andra oxidanten vara anordnade i. en kortända i. ugnen eller på annat lämpligt sätt för att uppnå de ovan beskrivna syftena.
Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av de beskriv- na utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven.
Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE

Claims (13)

10 15 20 25 30 l3 P A TP E li T K I{.A V
1. l. Förfarande vid. förbränning i en ifluüastriugn. (200;300), vars inre bringas att värmas med hjälp av en matris av nedåt- (203;303), (205a,205b;305a,305b) (203;303) åtminstone två (200;300) riktade takbrännare anordnade i rader i industriugnens tak, drivs med ett bränsle och en (202;302) där takbrännarna första oxidant för att varma ett material i ugnens (200;300) inre, k ä n n e t e c k n a t a v' att åtminstone en lans (206;306) bringas att vara anordnad i. en sidovägg (20l;30l) hos ugnen (200;300), av att en andra oxidant med ett syreinnehåll av åtminstone 85 viktsprocent bringas att (200;300) (206;306) (207;307) tillföras till ugnens inre genom lansen med åtminstone ljudhastigheten i form av en stråle av den andra oxidanten, av att strålen (207;307) av den andra oxidanten bringas att löpa i horisontalplanet ovanför materi- (202;302), alet mellan och väsentligen parallellt med två på varandra följande rader av takbrännare (203;303), (205a,205b;305a,305b) och av att mängden andra oxidant som tillförs per tidsenhet bringas att avvägas så att det syre som tillförs via den andra oxidanten utgör åtminstone 50 viktsprocent av (200;300) det i ugnen totalt tillförda syret per tidsenhet.
2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a V att den andra oxidanten bringas att tillföras med en hastig- het av åtminstone Mach 1,5.
3. Förfarande enligt krav Il eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att den andra oxidanten har ett syreinnehåll av åtmin- stone 95 viktsprocent.
4. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - t e c k n a t a v att mängden andra oxidant som tillförs per tidsenhet bringas att avvägas så att det syre som tillförs Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE 10 15 20 25 30 35 l4 via den andra oxidanten utgör åtminstone 70 viktsprocent av det i ugnen (200;300) totalt tillförda syret per tidsenhet.
5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11n.e - t e c k n a t a v att den första oxidanten ar luft. k ä n n e t e c k n a t luftkylda luft- (203;303)
6. Förfarande enligt krav 5, a v att takbrännarna (203;303) ar konventionella, brännare, av att luftflödet genom takbrännarna bringas att regleras till den lägsta möjliga nivån vid vilken (203;303) adekvat kylning av takbrännarna fortfarande är möjlig, och av att mängden tillförd andra oxidant bringas att regleras så att en önskad global stökiometrisk jämvikt uppnås i ugnen (200;300). k ä n n e - (203;303)
7. Förfarande enligt något av föregående krav, t e c k n a t a v att matrisen av takbrännare innefattar åtminstone tre rader, innefattande åtminstone fyra takbrännare vardera.
8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11n.e - (206;306) (20l;30l) (200;300) t e c k n a t a v att lansen bringas att mynna på en höjd längs med ugnsväggen nællan nwterialets (202;302) övre yta och ugnens innertak, på ett vertikalt avstånd från den högsta punkten hos den övre ytan (202;302) av mellan 50% och 60% av det minsta (202;302) hos materialet vertikala avståndet mellan materialet (200;300) och ugnens innertak.
9. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - (200) är åtminstone 8 meter bred (205a,205b) av t e c k n a t a v att ugnen i en riktning (T) (203), som är parallell med raderna takbrännare och av att en respektive lans (208a,208b) för den andra oxidanten bringas att vara anordnad att tillfö- ra den andra oxidanten vid nämnda höga hastighet från en Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE 10 15 20 25 30 35 15 respektive mynning anordnad på vardera sidan av ugnen (200), mittemot varandra, så att de respektive strålarna (207) av andra oxidant år parallella men motriktade. k ä n n e t e c k - (303) (300)
10. Förfarande enligt något av kraven 1-8, n a t a v att 1natrisen av takbrånnare bringas att innefatta åtminstone tre rader, av att ugnen år högst en riktning' son1 år [parallell med. raderna (303), 10 meter bred i (305a,305b) (308a,308b) av takbrånnare och av att flera respektive lansar för den andra oxidanten bringas att vara anordnade att tillföra den andra oxidanten vid nåmnda höga hastighet från respektive mynningar anordnade på ömse sidorna om ugnen (300) och så att respektive strålar (307) av andra oxidant bringas att tillföras åt olika motriktade håll långs (303) med rader av takbrånnare i olika respektive mellanrum mellan sådana rader, så att en kringgående cirkulation av den andra oxidanten uppkommer genom de olika lansarnas (308a,308b) motriktade orientering.
11. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11r1e - t e c k n a t a v att spridningsvinkeln för strålen av den andra oxidanten år 10° eller mindre.
12. Förfarande för att öka effektiviteten och temperaturhomo- geniteten samt minska mangden bildat NOX och C02 i en befint- (200;300) lig industriugn innefattande en matris av konven- tionella, luftdrivna takbrannare (203;303) , k ä n n e - t e c k n a t a v att ugnen (200;300) bringas att drivas enligt något av föregående krav' efter att i_ ett inledande steg ha kompletterats med lansen (206;306) för den andra oxidanten.
13. Förfarande enligt krav» 12, k ä n n e t e c k n a t a v att mångden tillfört brånsle per tidsenhet genom de befintli- ga takbrånnarna (203;303) bringas att under drift och vid Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE l6 behov ökas och stokiometriskt balanseras mot det totalt till- förda syret per tidsenhet, varigenom den maximala varmnings- effekten bringas att öka for industriugnen (200;300). Ansökningstextdocx 2010-09-30 100187SE
SE1051019A 2010-09-30 2010-09-30 Förfarande vid förbränning i en industriugn SE535197C2 (sv)

Priority Applications (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1051019A SE535197C2 (sv) 2010-09-30 2010-09-30 Förfarande vid förbränning i en industriugn
ES10196090T ES2399812T3 (es) 2010-09-30 2010-12-21 Método de aplicación en la realización de la combustión en un horno industrial
PL10196090T PL2437019T3 (pl) 2010-09-30 2010-12-21 Sposób do zastosowania przy przeprowadzaniu spalania w palenisku przemysłowym
EP10196090A EP2437019B1 (en) 2010-09-30 2010-12-21 Method for use when carrying out combustion in an industrial furnace
DK10196090.4T DK2437019T3 (da) 2010-09-30 2010-12-21 Fremgangsmåde til anvendelse ved udførelse af forbrænding i en industriovn
US13/228,827 US9689614B2 (en) 2010-09-30 2011-09-09 Method for carrying out combustion in an industrial furnace
JP2011204134A JP5959173B2 (ja) 2010-09-30 2011-09-20 工業用炉の炉内燃焼制御方法
AU2011226828A AU2011226828B2 (en) 2010-09-30 2011-09-23 Method for use when carrying out combustion in an industrial furnace
CN201110334648.9A CN102444907B (zh) 2010-09-30 2011-09-27 在工业炉中进行燃烧的方法
RU2011139725/02A RU2593878C2 (ru) 2010-09-30 2011-09-29 Способ для применения при осуществлении сжигания в промышленной печи
BRPI1106933-3A BRPI1106933A2 (pt) 2010-09-30 2011-09-29 Método para uso quando de realização de combustão em um forno industrial
ZA2011/07141A ZA201107141B (en) 2010-09-30 2011-09-29 Method for use when carrying out combustion in an industrial furnace
UAA201111548A UA111701C2 (uk) 2010-09-30 2011-09-29 Спосіб для застосування при здійсненні спалювання у промисловій печі
KR1020110099883A KR101810553B1 (ko) 2010-09-30 2011-09-30 공업용 퍼니스 내 연소 수행시 사용 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1051019A SE535197C2 (sv) 2010-09-30 2010-09-30 Förfarande vid förbränning i en industriugn

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1051019A1 true SE1051019A1 (sv) 2012-03-31
SE535197C2 SE535197C2 (sv) 2012-05-15

Family

ID=43638604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1051019A SE535197C2 (sv) 2010-09-30 2010-09-30 Förfarande vid förbränning i en industriugn

Country Status (14)

Country Link
US (1) US9689614B2 (sv)
EP (1) EP2437019B1 (sv)
JP (1) JP5959173B2 (sv)
KR (1) KR101810553B1 (sv)
CN (1) CN102444907B (sv)
AU (1) AU2011226828B2 (sv)
BR (1) BRPI1106933A2 (sv)
DK (1) DK2437019T3 (sv)
ES (1) ES2399812T3 (sv)
PL (1) PL2437019T3 (sv)
RU (1) RU2593878C2 (sv)
SE (1) SE535197C2 (sv)
UA (1) UA111701C2 (sv)
ZA (1) ZA201107141B (sv)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE535197C2 (sv) * 2010-09-30 2012-05-15 Linde Ag Förfarande vid förbränning i en industriugn
US20150168067A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 Rudiger Eichler Method for heating a metal material in an industrial furnace
EP2891859A1 (en) * 2013-12-12 2015-07-08 Linde Aktiengesellschaft Method for heating a metal material in an industrial furnace
HUE046860T2 (hu) * 2017-06-06 2020-03-30 Linde Ag Eljárás és berendezés kemence fûtésére
CN110332531B (zh) * 2019-06-01 2021-02-02 中山市思源电器有限公司 一种设置二次空气导风装置的燃气燃烧器

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2018956A (en) * 1933-04-26 1935-10-29 Surface Combustion Corp Apparatus for firing furnaces with heavy fuel oil
US3091446A (en) * 1962-02-19 1963-05-28 Union Carbide Corp Method for the heating of industrial furnaces
SU377355A1 (ru) * 1971-03-04 1977-12-05 Центральный Научно-Исследовательский Институт Технологии Машиностроения Проходной газовой печи безокислительного нагрева
JPS54231A (en) * 1977-06-03 1979-01-05 Nippon Steel Corp Tow-stage combustion-roof buener
SU971898A1 (ru) * 1981-04-03 1982-11-07 Институт газа АН УССР Способ нагрева спекаемого материала и устройство дл его осуществлени
DE3406956A1 (de) * 1984-02-25 1985-08-29 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung von ziegeln aus kohlenstoffhaltigem ton
EP0286984B1 (en) * 1987-04-16 1991-10-16 ITALIMPIANTI Società Italiana Impianti p.a. Reheating furnace with rotating flame burners for slabs and billets
JPH07233935A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Nippon Steel Corp 連続加熱装置
FR2722272B1 (fr) * 1994-07-08 1996-08-23 Air Liquide Ensemble de combustion pour un four et procede de mise en oeuvre
US6481998B2 (en) * 1995-06-07 2002-11-19 Ge Energy And Environmental Research Corporation High velocity reburn fuel injector
FR2784449B1 (fr) * 1998-10-13 2000-12-29 Stein Heurtey Bruleur a combustible fluide notamment pour fours de rechauffage de produits siderurgiques
US6126438A (en) * 1999-06-23 2000-10-03 American Air Liquide Preheated fuel and oxidant combustion burner
US6705117B2 (en) * 1999-08-16 2004-03-16 The Boc Group, Inc. Method of heating a glass melting furnace using a roof mounted, staged combustion oxygen-fuel burner
US6519973B1 (en) * 2000-03-23 2003-02-18 Air Products And Chemicals, Inc. Glass melting process and furnace therefor with oxy-fuel combustion over melting zone and air-fuel combustion over fining zone
US6685464B2 (en) * 2001-03-28 2004-02-03 L'Air Liquide - Societe Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procedes Georges Claude High velocity injection of enriched oxygen gas having low amount of oxygen enrichment
FR2823290B1 (fr) * 2001-04-06 2006-08-18 Air Liquide Procede de combustion comportant des injections separees de combustible et d oxydant et ensemble bruleur pour la mise en oeuvre de ce procede
US6722161B2 (en) * 2001-05-03 2004-04-20 The Boc Group, Inc. Rapid glass melting or premelting
SE0202836D0 (sv) * 2002-09-25 2002-09-25 Linde Ag Method and apparatus for heat treatment
SE528808C2 (sv) * 2004-09-15 2007-02-20 Aga Ab Förfarande vid förbränning, jämte brännare
US7766649B2 (en) * 2005-03-07 2010-08-03 Gas Technology Institute Multi-ported, internally recuperated burners for direct flame impingement heating applications
SE529467C2 (sv) * 2005-06-14 2007-08-14 Aga Ab Tätning för brännare
US7686611B2 (en) * 2005-11-03 2010-03-30 Air Products And Chemicals, Inc. Flame straightening in a furnace
KR200430405Y1 (ko) * 2006-01-10 2006-11-10 주식회사 지파이어 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치
CN101600903B (zh) * 2006-08-25 2011-08-17 琳德股份有限公司 通过玻璃熔炉的顶部或炉顶的氧气注入
SE532339C2 (sv) * 2007-12-10 2009-12-15 Aga Ab Förfarande och anordning vid brännare
SE532338C2 (sv) * 2008-04-22 2009-12-15 Aga Ab Förfarande samt anordning för förbränning av bränsle i fast fas
JP5231865B2 (ja) * 2008-05-20 2013-07-10 大阪瓦斯株式会社 加熱炉用の燃焼装置
US7959892B2 (en) * 2008-06-18 2011-06-14 Praxair Technology, Inc. Reduction of CO and NOx in full burn regenerator flue gas
SE535197C2 (sv) * 2010-09-30 2012-05-15 Linde Ag Förfarande vid förbränning i en industriugn
CA2827865C (en) * 2011-03-10 2016-01-05 Air Products And Chemicals, Inc. Oxy-fuel burner arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
SE535197C2 (sv) 2012-05-15
US9689614B2 (en) 2017-06-27
JP5959173B2 (ja) 2016-08-02
KR20120034050A (ko) 2012-04-09
EP2437019B1 (en) 2012-12-12
UA111701C2 (uk) 2016-06-10
RU2011139725A (ru) 2013-04-10
DK2437019T3 (da) 2013-03-04
JP2012078082A (ja) 2012-04-19
RU2593878C2 (ru) 2016-08-10
CN102444907A (zh) 2012-05-09
CN102444907B (zh) 2015-07-29
KR101810553B1 (ko) 2017-12-19
AU2011226828B2 (en) 2014-04-24
AU2011226828A1 (en) 2012-04-19
PL2437019T3 (pl) 2013-04-30
BRPI1106933A2 (pt) 2015-06-02
ES2399812T3 (es) 2013-04-03
ZA201107141B (en) 2012-06-27
US20120082946A1 (en) 2012-04-05
EP2437019A1 (en) 2012-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170146232A1 (en) Burner system including a moveable perforated flame holder
JP4267121B2 (ja) 加熱炉内の処理対象物の加熱方法
SE1051019A1 (sv) Förfarande vid förbränning i en industriugn
JP2004526656A5 (sv)
US5563903A (en) Aluminum melting with reduced dross formation
Karimi et al. Heat transfer and energy analysis of a pusher type reheating furnace using oxygen enhanced air for combustion
SE531957C2 (sv) Förfarande för lansning av syrgas vid en industriugn med konventionell brännare
KR20130137036A (ko) 산소-연료 용광로 및 산소-연료 용광로 내에서 물질을 가열하는 방법
SE533967C2 (sv) Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning
EP2566990B1 (en) Method for increasing the temperature homogeneity in a pit furnace
JP4990668B2 (ja) 熱風炉の操業方法
JP7070526B2 (ja) 焼結機点火炉の点火方法
EP2566991B1 (en) Method for increasing the temperature homogeneity in a pit furnace
WO2015007252A1 (en) The way of gas combustion in industrial furnaces and burner for realization of this method
EA038251B1 (ru) Способ и устройство для сжигания газообразного или жидкого топлива

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed