專利名稱：使用預(yù)熱反應(yīng)物的分級富氧燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用富氧氧化氣體燃燒燃料的方法，其中該富氧氧化
氣體被預(yù)熱到至少為300'C的溫度。
背景技術(shù)：
目前，設(shè)計用于工業(yè)窯爐的燃燒器時兩個主要的關(guān)注之處在于向爐料 傳熱的效率以及污染排放物、特別是氮氧化物的減少。滿足這兩個關(guān)注點 的最有前途的方法之一是使用預(yù)熱反應(yīng)物的分級富氧燃燒。這是因為已經(jīng) 知道通過分級燃燒能夠減少NOx排放物以及通過預(yù)熱反應(yīng)物能夠節(jié)省能源。
富氧燃燒是使用氧濃度高于空氣的氧化氣體的燃燒。燃料分級燃燒的 方法在于將燃料完全燃燒所需的氧化劑量分成至少兩股氧化劑流，該氧化 劑流在離燃料流不同的距離處引入。這樣，第一氧化劑流在離燃料流非常 近的距離處引入。該最接近燃料流的第一氧化劑流稱為主流一一它允許燃 料在受控溫度下部分燃燒，該受控溫度限制NOx的形成。其他氧化劑流在 離燃料比主氧化劑流遠(yuǎn)的距離處引入。它們用于完成與沒有同主氧化劑反 應(yīng)的燃料的燃燒。這些流稱為次流。
預(yù)熱反應(yīng)物(氧化氣體和燃料)已經(jīng)在各種用于從廢氣中回收熱量的 方案中提出(US 6071116)。在WO 00/79182中還公開了一種其中燃料和 氧化劑都被預(yù)熱的燃燒器。然而，這些文獻(xiàn)并沒有提及與使用熱反應(yīng)物相 關(guān)的問題的存在。然而，熱反應(yīng)物的使用將導(dǎo)致以下不利之處
-反應(yīng)物混合物的火焰速度的增加一一火焰前鋒將在接近于各種燃燒 器孔口的出口處穩(wěn)定，增加注射器過熱及過早破壞的危險；
-火焰溫度的增加及從而增加向爐料和燃燒器表面的輻射傳熱；以及 -作為火焰溫度增加的結(jié)果，熱NOx的水平增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用于燃燒器的"i殳計法則，該燃燒器使用分 級富氧燃燒和預(yù)熱反應(yīng)物，以便保持分級富氧燃燒的優(yōu)點而不引起與預(yù)熱 反應(yīng)物的使用相關(guān)的危險。
為此，本發(fā)明涉及一種使用富氧氧化氣體燃燒燃料的方法，其中，將 以下射流噴射入燃燒室 -燃料射流；以及 -至少兩股氧化氣體射流
稱為主射流的第一氧化氣體射流通過直徑為D的孔口引入并且 圍繞該燃料射流注射，該第一氧化氣體射流的量使得可以引起 不完全的第一燃燒，該第一燃燒產(chǎn)生的氣體仍包括至少一部分 燃料，以及
第二氧化氣體射流通過直徑為d的孔口引入，該直徑為d的孔 口設(shè)置在離用于引入第一主氧化氣體射流的孔口的距離為l處， 以便與存在于第 一燃燒所產(chǎn)生的氣體中的那部分燃料燃燒；
并且其中
-該燃料射流在主氧化氣體射流內(nèi)在從燃燒室壁縮進(jìn)的一位置處射 出，所述位置位于距離該壁r處；
-富氧氧化氣體被預(yù)熱到至少為300'C的溫度； -比率r/D為
. 或者在5和20之間，優(yōu)選地在7和15之間；
. 或者在0.75和3之間；且 -比率l/d至少為2，優(yōu)選地至少為10。
根據(jù)本發(fā)明的方法使用其中氧化劑為富氧氧化氣體、即具有比空氣高 的氧濃度的氣體的燃燒。這可以是富含氧化劑的空氣或者純氧。優(yōu)選地，
此氧化氣體的氧濃度按體積計至少為70%。
根據(jù)本發(fā)明的方法使用其中至少氧化氣體凈皮預(yù)熱到至少為300 。C的溫 度的燃燒。這種預(yù)熱可通過現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的方法進(jìn)行。優(yōu)選地，這 是使用用于回收燃燒廢氣的熱量的回收裝置的預(yù)熱。燃料也可以浮皮預(yù)熱， 優(yōu)選地預(yù)熱到至少300。C。
根據(jù)本發(fā)明的方法使用分級燃燒，其中將氧化氣體分成兩股流，該流 在離燃料射流不同距離處引入燃燒室。主射流與燃料射流相接觸地引入并 圍繞該燃料射流。將主射流引入燃燒室的噴射器的孔口直徑為D。此主射 流噴射器的端部直接出現(xiàn)在燃燒室中。然而，燃料噴射器的端部并不是直 接出現(xiàn)在燃燒室中，而是從燃燒室的壁縮進(jìn)燃料噴射器的端部在從燃燒 室壁縮進(jìn)的位置處出現(xiàn)在主射流噴射器的中間，該位置位于距離所述壁r 處。通常調(diào)整燃料噴射器的直徑以便產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。通常，燃燒燃料所 需的氧化氣體總量的2到20%借助于主射流引入。補充的氧化氣體借助于 次射流經(jīng)由一噴射器引入，該噴射器的端部直接通向燃燒室，且該噴射器 的孔口直徑為d。所述次射流的噴射器設(shè)置在距離主氧化氣體孔口 l處，該 距離1在最接近主氧化氣體噴射器的孔口和次氧化氣體噴射器的孔口的邊 纟彖之間測量。
本發(fā)明^一個重要特征在于，需要防止所述分級富氧燃燒方法與這樣 的燃料噴射器一起使用，該燃料噴射器在主氧化氣體噴射器中縮進(jìn)的尺寸 使得r/D在3和5之間。r和D的尺寸很關(guān)鍵，因為它們影響由在主氧化 氣體噴射器內(nèi)縮進(jìn)的燃料噴射器形成的空腔的體積。通過正確地選捧尺寸，
本發(fā)明一方面能夠防止在此空腔中形成的預(yù)混合火焰損害燃料噴射器和主 氧化氣體噴射器的端部，另 一方面防止從燃燒室發(fā)出的輻射損害燃燒噴射 器的端部。
本發(fā)明的另一個重要特征在于，比率1/d必須至少為2且優(yōu)選至少為10。
一般地，反應(yīng)物從其中噴射的孔口具有圓形橫截面。然而，本發(fā)明也 涵蓋孔口橫截面不是圓形的情況。在后者情況下，上述直徑d和D對應(yīng)于
非圓形橫截面的水力直徑，該水力直徑定義為4乘以孔口橫截面面積，再 除以孔口橫截面的周長。


圖l示出用于根據(jù)本發(fā)明的方法的各個尺度單元(r、 d、 D、 1)。
具體實施例方式
圖1示出用于才艮據(jù)本發(fā)明的方法的各個尺度單元(r、 d、 D、 1)。燃 料1通過設(shè)置在用于主氧化氣體2的噴射器6中的噴射器7引入。燃料噴 射器的端部從燃燒室的壁4縮進(jìn)一距離r。主氧化氣體噴射器2的端部直 徑為D。次氧化氣體3通過噴射器5引入，該噴射器5的端部直徑為d。 氧化氣體噴射器5和6的端部的邊緣之間的距離為1。
通過執(zhí)行上述方法，能夠在分級富氧燃燒方法中預(yù)熱燃燒反應(yīng)物而不 過早損壞反應(yīng)物噴射器，也不會增加NOx的排放。
權(quán)利要求
1.一種使用富氧氧化氣體燃燒燃料的方法，其中，將以下射流噴射入燃燒室-燃料射流；以及-至少兩股氧化氣體射流·稱為主射流的第一氧化氣體射流通過直徑為D的孔口引入并且圍繞該燃料射流注射，該第一氧化氣體射流的量使得可以引起不完全的第一燃燒，該第一燃燒產(chǎn)生的氣體仍包括至少一部分燃料，以及·第二氧化氣體射流通過直徑為d的孔口引入，該直徑為d的孔口設(shè)置在離用于引入第一主氧化氣體射流的孔口的距離為l處，以便與存在于第一燃燒所產(chǎn)生的氣體中的那部分燃料燃燒；并且其中-該燃料射流在主氧化氣體射流內(nèi)在從燃燒室壁縮進(jìn)的位置處射出，所述位置位于距離該壁r處；-富氧氧化氣體被預(yù)熱到至少為300℃的溫度；其特征在于-比率r/D為·或者在5和20之間；·或者在0.75和3之間；且-比率l/d至少為2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，比率r/D在7和15之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，比率I/d至少為10。
4. 根據(jù)前述;k利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述富氧 氧化氣體的氧濃度按體積計至少為70%。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，燃料被預(yù) 熱到至少300 x:。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述方法用于玻璃熔爐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中的一項所述的方法，其特征在于，所述方 法用于再加熱爐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分級富氧燃燒方法，其中向燃燒室注射在主氧化氣體射流內(nèi)部的燃料射流，以及通過直徑為d的孔口引入的次氧化氣體射流，所述主氧化氣體射流通過直徑為D的孔口引入，所述直徑為d的孔口離用于主氧化氣體射流的孔口的距離為l。根據(jù)本發(fā)明，該燃料射流在從燃燒室壁縮進(jìn)距離r處射出。富氧氧化氣體被預(yù)熱到至少為300℃的溫度。比率r/D在5和20之間或者在0.75和3之間，且比率l/d至少為2。
文檔編號C03B5/235GK101341363SQ200680047988
公開日2009年1月7日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者B·勒魯, C·安貝爾農(nóng), G·康斯坦丁, R·齊阿瓦 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司