Спосіб для застосування при здійсненні спалювання у промисловій печі

Номер патенту: 111701

Опубліковано: 10.06.2016

Автори: Лугнет Андерс, Екман Томас

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб спалювання в промисловій печі (200; 300), внутрішній простір якої нагрівають за допомогою матриці з направлених вниз склепінних пальників (203; 303), розташованих щонайменше в два ряди (205а, 205b; 305а, 305b) в склепінні промислової печі (200; 300), причому склепінні пальники (203; 303) приводять в дію за допомогою палива і першого окисника для нагрівання матеріалу (202; 302) у внутрішньому просторі печі (200; 300), який відрізняється тим, що в бічній стінці (201; 301) печі (200; 300) розташовують щонайменше одну фурму (206; 306), при цьому у внутрішній простір печі (200; 300) через фурму (206; 306) подають другий окисник із вмістом кисню щонайменше 85 мас. процентів зі швидкістю звуку або вище, у вигляді струменя (207; 307) другого окисника, при цьому забезпечують проходження струменя (207; 307) другого окисника в горизонтальній площині над матеріалом (202; 302), між і по суті паралельно двом послідовним рядам (205а, 205b; 305а, 305b) склепінних пальників (203; 303), при цьому кількість другого окисника, що подається в одиницю часу, врівноважують так, що кисень, який подають за допомогою другого окисника, становить щонайменше 50 мас. процентів від всього кисню, що подається за одиницю часу в піч (200; 300).

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий окисник подають зі швидкістю, яка щонайменше дорівнює числу Маха 1,5.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що вміст кисню у другому окиснику становить щонайменше 95 мас. процентів.

4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кількість другого окисника, яку подають за одиницю часу, врівноважують так, що кисень, який подають за допомогою другого окисника, становить щонайменше 70 мас. процентів від всього кисню, що подається за одиницю часу в піч (200; 300).

5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що першим окисником є повітря.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що склепінні пальники (203; 303) є традиційними, охолоджуваними повітрям пальниками, при цьому потік повітря через склепінні пальники (203; 303) регулюють до найбільш низького можливого рівня, при якому ще можливе достатнє охолоджування склепінних пальників (203; 303), при цьому кількість другого окисника, який подається, регулюють так, що в печі (200; 300) досягають необхідної загальної стехіометричної рівноваги.

7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що матриця зі склепінних пальників (203; 303) містить щонайменше три ряди, які містять кожний щонайменше чотири склепінні пальники.

8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що фурма (206; 306) має розкриття між верхньою поверхнею матеріалу (202; 302) і внутрішнім склепінням печі (200; 300), на вертикальній відстані від найвищої точки верхньої поверхні матеріалу (202; 302) між 50 і 60 % від найменшої вертикальної відстані між матеріалом (202; 302) і внутрішнім склепінням печі (200; 300).

9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що піч (200) виконана щонайменше 8 метрів завширшки в напрямку (Т), паралельному рядам (205а, 205b) склепінних пальників (203), при цьому відповідну фурму (208а, 208b) для другого окисника розташовують з можливістю подачі другого окисника зі згаданою високою швидкістю з відповідного отвору, розташованого з будь-якої зі сторін печі (200), протилежних одна одній, так що відповідні струмені (207) другого окисника є паралельними, але направлені в протилежних напрямках один до одного.

10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що матрицю зі склепінних пальників (303) виконують такою, що містить щонайменше три ряди, при цьому піч (300) виконана найбільше 10 метрів завширшки в напрямку, паралельному рядам (305а, 305b) склепінних пальників (303), при цьому декілька відповідних фурм (308а, 309b) для другого окисника розташовують з можливістю подачі другого окисника із згаданою високою швидкістю з відповідних отворів, розташованих на будь-якій зі сторін печі (300), і так, що відповідні струмені (307) другого окисника подають в різних протилежних напрямках один до одного вздовж рядів склепінних пальників (303) в різні відповідні простори між такими рядами, так що виникає циркуляція другого окисника по замкнутому контуру через протилежну орієнтацію одна до одної різних фурм (308а, 308b).

11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кут поширення струменя другого окисника вибирають 10° або менше.

12. Спосіб експлуатації існуючої промислової печі (200; 300), що містить матрицю з традиційних склепінних пальників (203; 303), які приводяться в дію першим окисником, який являє собою повітря, який відрізняється тим, що піч (200; 300) приводять в дію згідно з будь-яким з попередніх пунктів після початкового етапу, на якому піч доповнюють фурмою (206; 306) для другого окисника.

13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що кількість палива, що подається, за одиницю часу через існуючі склепінні пальники (203; 303) врівноважують стехіометрично до всього кисню, який подається за одиницю часу, під час роботи і коли це потрібно, за допомогою чого збільшують максимальну нагрівальну потужність для промислової печі (200; 300).

Текст

Дивитися

Реферат: Спосіб під час спалювання в промисловій печі (200), внутрішній простір якої нагрівають за допомогою матриці зі спрямованих вниз склепінних пальників (203), розміщених щонайменше в два ряди (205а, 205b) в склепінні промислової печі (200), причому склепінні пальники (203; 303) приводяться в дію за допомогою палива і першого окисника, щоб нагріти матеріал (202) у внутрішньому просторі печі (200). Винахід відрізняться тим, що в бічній стінці (201) печі (200) розміщують щонайменше одну фурму (206), при цьому другий окисник із вмістом кисню щонайменше 85 ваг. процентів подають у внутрішній простір печі (200) через фурму (206) з швидкістю звуку або вище, у вигляді струменю (207) другого окисника, при цьому струмінь (207) другого окисника проходить в горизонтальній площині над матеріалом (202), між і по суті паралельно двом послідовним рядам (205а, 205b) склепінних пальників (203), при цьому кількість другого окисника, який подається за одиницю часу, врівноважують так, що кисень, який подають за допомогою другого окисника, становить щонайменше 50 ваг. процентів від всього кисню, що подається за одиницю часу в піч (200). UA 111701 C2 (12) UA 111701 C2 UA 111701 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується способу для використання при здійсненні спалювання в промисловій печі. Більш конкретно, винахід стосується такого способу під час роботи промислової печі, яка нагрівається за допомогою матриці з великої кількості спрямованих вниз склепінних пальників, наприклад пальників, так званого "плоскофакельного" типу, виробляючих полум'я плоскої форми, яке в більшості випадків обертається. Загалом, таке розміщення дає хорошу теплову однорідність в просторі печі, що бажано. Через високий ризик поверхневого пошкодження матеріалу, який нагрівають в печі, за рахунок перегрівання, такі склепінні пальники звичайно працюють з повітрям як окисником. Проблема такого нагрівання полягає в тому, що повітря, яке подається, містить великі кількості азотного баласту, який веде до зниженого енергетичного виходу і, отже, до підвищених викидів СО2. Для того, щоб підвищити енергетичний вихід, кожен окремий вільний пальник може бути спроектований як регенеративний пальник. З іншого боку, це становить значні капітальні витрати. Інша проблема полягає в тому, що порівняно високі концентрації NОx утворюються під час нагрівання за допомогою такої матриці зі склепінних пальників. Крім того, було б бажано мати можливість підвищити максимальну продуктивність в існуючих печах з матрицями склепінних пальників без неприйнятних температурних градієнтів, що з'являються в результаті в просторі печі. Даний винахід вирішує описані вище проблеми. Таким чином, винахід стосується способу під час спалювання в промисловій печі, внутрішній простір якої нагрівають за допомогою матриці зі спрямованих вниз склепінних пальників, розташованих щонайменше в два ряди в склепінні промислової печі, причому склепінні пальники приводять в дію за допомогою палива і першого окисника для нагрівання матеріалу у внутрішньому просторі печі, і відрізняється тим, що в бічній стінці печі розташовують щонайменше одну фурму, при цьому у внутрішній простір печі через фурму подають другий окисник із вмістом кисню щонайменше 85 ваг. процентів з швидкістю звуку або вище, у вигляді струменю другого окисника, при цьому забезпечують проходження струменю другого окисника в горизонтальній площині над матеріалом, між і по суті паралельно двом послідовним рядам склепінних пальників, при цьому кількість другого окисника, що подається за одиницю часу, врівноважують так, що кисень, який подають за допомогою другого окисника, становить щонайменше 50 ваг. процентів від всього кисню, що подається за одиницю в піч. У подальшому винахід буде описаний детально з посиланням на ілюстративні варіанти здійснення даного винаходу і на прикладені креслення, на яких: Фіг. 1 являє собою вигляд в розрізі зверху частини традиційної промислової печі; Фіг. 2 являє собою вигляд в розрізі збоку частини традиційної промислової печі, показаної на фіг. 1; Фіг. 3 являє собою вигляд в розрізі зверху частини промислової печі, в якій застосовують спосіб згідно з першим переважним варіантом здійснення даного винаходу; Фіг. 4 являє собою вигляд в розрізі збоку частини промислової печі, показаної на фіг. 3; Фіг. 5 являє собою вигляд в розрізі зверху частини промислової печі, в якій застосовують спосіб згідно з другим переважним варіантом здійснення даного винаходу. На фіг. 1 показана на вигляді в розрізі зверху частина промислової печі 100, в якій між протилежними відповідними бічними стінками 101 печі 100 подають матеріал 102, показаний на фіг. 1 як приклад у вигляді металевої заготовки, в подовжньому напрямку L з нагріванням. На фіг. 2 показана та ж сама частина промислової печі 100, але в розрізі на вигляді збоку. На фіг. 1 і 2 використані одні і ті ж посилальні позиції для позначення одних і тих же елементів. Згідно з переважним варіантом здійснення даного винаходу частина печі, показана на фіг. 1, становить одну з декількох пічних зон в промисловій печі 100, в цій показаній зоні є метою нагрівання, яке є наскільки це можливо однаковим по всій поверхні металевого матеріалу 103. Для того щоб досягнути такого однакового нагрівання, матриця з спрямованих вниз склепінних пальників 103 з спрямованими вниз факелами розміщена з розкриттям над матеріалом, що нагрівається. Переважно, щоб склепінні пальники були пальниками так званого "плоскофакельного" типу, тобто, щоб вони забезпечували факели плоскої форми з великим кутом поширення, що приводить до зниженого ризику перегрівання поверхні матеріалу 102, при цьому температурна однорідність в просторі над верхньою поверхнею матеріалу 102 стає високою. 1 UA 111701 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Склепінні пальники 103 приводять в дію за допомогою твердого, рідкого або газоподібного палива, такого як натуральний газ, і окисника. Окисником може бути повітря або інший окисник із вмістом кисню найбільше 30 процентів об'єму. Переважно, щоб склепінні пальники 103 були встановлені в склепінні печі 100, і щоб вертикальна відстань між склепінням і матеріалом 102 становила від 1 до 3 метрів, переважно, від 1 до 2 метрів. Згідно з даним винаходом склепінні пальники розміщені щонайменше в два ряди, проходячи в перпендикулярному напрямку Т, який відповідним чином перпендикулярний подовжньому напрямку L. На фіг. 1 і 2 два таких ілюстративних ряди 105а, 105b показані відповідними пунктирними позначеннями. Переважно, щоб відстань між двома такими рядами, які розташовані в ряд 105а, 105b склепінних пальників становила від 1 до 3 метрів. Таке нагрівання дає однакове нагрівання по верхній поверхні матеріалу 102, але має спочатку згадані недоліки. На фіг. 3 і 4 показана, шляхом, який відповідає одній з фіг. 1 і 2, відповідно, в розрізі зверху і збоку з використанням загальних посилальних позицій, промислова піч 200 згідно з даним винаходом. Піч 200 має бічні стінки 201 і зв'язана з подовжнім напрямком L, вздовж якого через піч 200 подають матеріал 202, що одночасно нагрівається матрицею з традиційних самих по собі склепінних пальників 203 з факелами 204, при цьому пальники 203 є пальниками описаного в зв'язку з фіг. 1 і 2 типу і розміщені щонайменше в два ряди 205а, 205b в перпендикулярному напрямку Т, який відповідним чином перпендикулярний напрямку L подовження. Вище наведені відстані між рядами пальників 205а, 205b і між матеріалом 202 і склепінням дійсні також для варіантів здійснення даного винаходу, проілюстрованих на фіг. 3-5. Переважно, щоб склепінні пальники 203 були розміщені щонайменше в три ряди, більш переважно щонайменше в п'ять рядів, найбільш переважно щонайменше в сім рядів, причому кожен ряд містить щонайменше чотири, більш переважно щонайменше шість, найбільш переважно щонайменше вісім склепінних пальників. Розміщення з такою множиною склепінних пальників приводить до значних витрат для модифікації кожного окремого склепінного пальника для того, щоб досягнути підвищеної ефективності і знижених викидів. Така модифікація, може, наприклад, полягати в тому, що кожен пальник модифікують, так що він стає регенеративним, використовуючи відповідний рекуператор. Оскільки даний спосіб приводить до цих переваг значно ефективнішим чином, він є особливо переважним в печах, що мають велику кількість склепінних пальників 203 в згаданій матриці з пальників. Згідно з даним винаходом другий окисник із вмістом кисню щонайменше 85 ваг. процентів щонайменше з однієї фурми 206 для такого окисника розміщений в бічній стіні 201 печі 200. Фурма 206 розміщена для подачі другого окисника у внутрішній нагрітий простір печі 200 у вигляді струменю 207 другого окисника з високою швидкістю. Згідно з даним винаходом другий окисник подають у вигляді струменю 207 щонайменше зі швидкістю звуку. Крім того, струмінь 207 спрямований так, що він проходить в горизонтальній площині над верхньою поверхнею матеріалу 102 і, як наслідок, між матеріалом 202 і внутрішнім склепінням печі 200, так як між, і по суті паралельній, з двома послідовними і, отже, сусідніми рядами 205а, 205b склепінних пальників 203. Те, що струмінь 207 проходить "в горизонтальній площині" потрібно розуміти так, що він проходить по суті горизонтально, навіть якщо його напрямок може також мати меншу вертикальну складову. Важливим є те, що струмінь 207 проходить вздовж простору, який є між матеріалом 202 і склепінням. Також переважно, щоб струмінь 207 був розміщений, щоб проходити паралельно з горизонтальною верхньою поверхнею матеріалу 202. Залежно від типу матеріалу, який підлягає нагріванню, ця верхня поверхня може мати різні конфігурації, але в ілюстративному випадку металевої заготовки або скляного розплаву, згадана верхня поверхня буде по суті плоскою і горизонтальною. Крім того, кількість другого окисника, яку подають в одиницю часу, урівноважена з тим, щоб кисень, який подається за допомогою другого окисника, містив щонайменше 50 ваг. процентів всього кисню, який подається в піч 200 за одиницю часу, і щоб необхідні стехіометричні умови були досягнуті відносно кількості кисню відносно кількості палива. Подача такого другого окисника з високою концентрацією кисню, високою швидкістю, а також між і вздовж двох рядів 205а, 205b склепінних пальників 203, приводить до деякого числа переваг. По-перше, ефективність нагрівання в обговорюваній частині печі 200 може бути збільшена, оскільки в атмосферу печі подають меншу кількість азоту в порівнянні з тим, що якщо окисник з меншими вмістами кисню, такий як, наприклад, повітря, буде містити велику частку окисника, що повністю подається. Таким чином, ефективність нагрівання може бути підвищена, одночасно 2 UA 111701 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зберігаючи постійним споживання палива, що веде до переваг, серед іншого, з точки зору збереження навколишнього середовища і економії. У той же самий час відсутній ризик перегрівання поверхні матеріалу 202, оскільки другий окисник, який вкидають з високою швидкістю, приводить до сильної турбулентності в печі, що приводить, в свою чергу, до збільшення загального об'єму полум'я, одночасно знижуються пікові температури полум'я. Те, що пікові температури полум'я знижуються, також приводить до того, що знижується вироблення NOx, що є бажаним. Було виявлено, що відносна кількість утвореного NO x, а також і СО2, сильно знижується, у вигляді функції пропорції загальної кількості кисню, який виникає з другого окисника, до близько 50 ваг. процентів, в деяких випадках до 70 ваг. процентів, кисню з другого окисника. Оскільки фурма 206 орієнтована так, що струмінь 207 проходить паралельно і між рядами 205а, 205b склепінних пальників 203, вона може бути розміщена так, що вона тільки мінімально порушує звичайну функцію склепінних пальників 203, що приводить до того, що може підтримуватися хороше поширення ефективності нагрівання від цих склепінних пальників 203. У той же самий час можуть бути використані позитивні ефекти турбулентності, яка зросла. Для того, щоб цього досягнути, переважно, щоб кут поширення струменю 207 становив максимально 10°. Крім того, додатково може бути збільшена максимальна нагрівальна потужність залежно від типу використовуваних склепінних пальників 203, не змінюючи конструкції склепінних пальників 203. А саме, в багатьох випадках можна збільшити кількість палива, яке подається через склепінні пальники 203, і потім врівноважити цю кількість палива, що зросла, відносно загальної кількості кисню, який подається, шляхом збільшення кількості часу другого окисника, що подається за одиницю. Як наслідок сильної турбулентності, яка досягається струменем 207, така підвищена потужність не буде приводити до підвищеного ризику перегрівання поверхні матеріалу 202. У даний час вищеописане вкидання з високою швидкістю другого окисника приводить до того, що температурна однорідність в об'ємі, який нагрівається за допомогою склепінних пальників 203 між верхньою поверхнею матеріалу 202 і внутрішнім склепінням печі 200, підвищується в результаті підвищеної турбулентності в ньому. Крім того, ці переваги можуть бути досягнуті з використанням тільки однієї фурми 206 для деякої кількості, такої як щонайменше п'ять, склепінних пальників 203. Встановити таку фурму 206 є значно дешевше, ніж модифікувати іншими шляхами щонайменше п'ять склепінних пальників. "Звукова швидкість" або "число Маха 1" буде в цьому контексті витлумачена як звукова швидкість у внутрішньому просторі печі 200 при переважаючій в ньому температурі і складі газу. Згідно з переважним варіантом здійснення даного винаходу другий окисник подають з відповідним значенням з швидкістю, щонайменше, яка дорівнює числу Маха 1,5. Така висока швидкість вкидання буде приводити до так званого безполум'яного горіння, під час якого весь об'єм полум'я дуже великий, при цьому пікові температури полум'я дуже низький, при цьому температурна однорідність дуже висока. Особливо переважно використовувати в отворах фурм 206 сопла Вентурі. Згідно з особливо переважним варіантом здійснення даного винаходу вміст кисню у другому окиснику становить щонайменше 95 ваг. процентів і, найбільш переважно, щоб він містив промислово чистий кисень. Це приводить до того, що кількість баласту азотного газу зменшується, при цьому, отже, ефективність підвищується. Крім того, струмінь 207 може бути зроблений меншим і вже, і з більш точно контрольованим розширенням об'єму, приводячи, в свою чергу, до того, що зачеплення в роботі склепінних пальників 203 можуть бути мінімізовані. Крім того, переважно, щоб кількість другого окисника, що подається за одиницю часу, була урівноважена з тим, щоб кисень, який подається за допомогою другого окисника, містив щонайменше 60 % кисню, що повністю подається за одиницю часу в піч 200. У переважному випадку, коли щонайменше одне або будь-яке число, найбільш переважно всі, склепінних пальників 203 є традиційними пальниками, що приводяться в дію за допомогою відносно низького вмісту кисню, такими як традиційні повітряні пальники, переважно, щоб ці пальники охолоджувалися повітрям. У цьому випадку також є переважним, щоб потік повітря через зачеплені склепінні пальники 203, найбільш переважно, всі охолоджувані повітрям склепінні пальники 203 в матриці, під час роботи при вкиданні другого окисника, були встановлені на можливому найбільш низькому рівні, при якому ще можливе найбільш відповідне вимогам охолоджування склепінних пальників 203, при цьому також переважно, щоб кількість другого окисника, який подається, регулювалася так, щоб в печі 200 була досягнута необхідна загальна стехіометрична рівновага. Можливий найбільш низький рівень подачі 3 UA 111701 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 повітря для охолоджування, який найбільш відповідає вимогам, звичайно буде залежати від конструкційних деталей обговорюваних склепінних пальників, що охолоджуються повітрям, і від інших робочих умов, але таке регулювання подачі повітря веде в той же самий час до можливості підвищити переваги винаходу, оскільки не потрібно модифікації існуючих склепінних пальників 203, які охолоджуються повітрям. Переважно, щоб фурма 206 розкривалася між матеріалом 202 і внутрішнім склепінням печі 200 на вертикальній відстані В, від найвищої точки верхньої поверхні матеріалу 202, між 40 і 70 %, більш переважно між 50 і 60 %, найменшої вертикальної відстані А між матеріалом 202 і внутрішнім склепінням печі 200. Розташування дуже далеко вгору в напрямку до внутрішнього склепіння буде приводити до того, що факели склепінних пальників 203 будуть заважати більше, ніж це необхідно, тепловій енергії від подачі другого окисника далі в атмосфері печі, ніж це потрібно, також як струменю 207, який буде витягуватися до склепіння печі. Дуже низьке розташування буде приводити до ризику небезпечного окислення верхньої поверхні матеріалу 202. Було доведено, що вказаний інтервал є ідеальним для того, щоб уникнути цих проблем під час застосування даного винаходу в традиційних печах. Як показано на фіг. 3 і 4, відповідні фурми 206 для другого окисника встановлені в стінках печі 201 і розміщені для подачі відповідних струменів 207 другого окисника у всі простори між рядами склепінних пальників 203 в матриці з таких пальників. Таке розміщення є переважним, але не необхідним. Переваги винаходу будуть збільшуватися до відповідного ступеню, навіть якщо подібні фурми 206 встановлені тільки для подачі струменів окисника 207 тільки між однією певною парою 205а, 205b рядів склепінних пальників 203 або тільки між деякою кількістю подібних пар. Крім того, на фіг. 3 і 4 проілюстрований варіант здійснення даного винаходу, який є переважним, коли піч 200 становить щонайменше 8 метрів завширшки в напрямку, який паралельний рядам 205а, 205b склепінних пальників 203. У цьому випадку, таким чином, є переважним, щоб відповідна фурма 208а, 208b була розміщена для подачі вище описаних шляхом другого окисника з відповідного отвору фурми, розміщеного з будь-якої сторони печі 200, протилежній іншій стороні, так що відповідні струмені другого окисника проходять паралельно, але в протилежних напрямках один до одного. У цьому випадку окисник, таким чином, подають з двох протилежних напрямків до одного і того ж простору між двома сусідніми рядами 205а, 205b склепінних пальників 203. Навіть якщо відстань між відповідними отворами цих протилежних фурм 208а, 208b в цьому випадку становить щонайменше близько 8 метрів, можуть бути досягнуті хороші ефекти по суті вздовж всього простору між рядами 205а, 205b. З іншого боку, на фіг. 5 показаний, на вигляді, відповідному і подібному до одного з показаних на фіг. 3 виглядів, переважний варіант здійснення даного винаходу для промислової печі 300, який становить найбільше 10 метрів завширшки в напрямку, паралельному рядам 305а, 305b склепінних пальників 303, в матриці. Піч 300 містить бічні стінки 301, при цьому матеріал 302, що підлягає нагріванню з використанням склепінних пальників 303, подають в подовжньому напрямку L. Ряди 305а, 305b проходять в перпендикулярному напрямку Т, відповідним чином перпендикулярному подовжньому напрямку L. Другий окисник подають у вигляді високошвидкісних струменів 307 через фурми 306, які всі подібні тим, що були описані вище в зв'язку з фіг. 3 і 4. У цьому випадку переважно, щоб декілька відповідних фурм 308а, 308b для другого окисника були розміщені для подачі вищеописаним чином другого окисника з відповідних отворів, розміщених на будь-яких сторонах печі 300, і так, що відповідні струмені другого окисника подають в різних, протилежних напрямках вздовж рядів 305а, 305b склепінних пальників 303 в різні відповідні простори між подібними рядами. На фіг. 5 струмені 307 розміщені в одному напрямку в кожному іншому просторі між рядами 305а, 305b і в протилежному напрямку в інших просторах, навіть якщо інші розміщення також можливі. Переважно, фурми 306 в цьому випадку розміщені так, що в печі 300 для другого окисника виникає циркуляція по замкнутому контуру, вздовж різних просторів між рядами 305а, 305b через протилежну орієнтацію різних фурм 306. Тут вираз "циркуляція по замкнутому контуру" означає циркуляцію, що запускається за допомогою кінетичної енергії різних струменів 307 другого окисника, що приводить щонайменше до замкнутого контуру циркуляції газів. Для того щоб досягнути такого циркуляційного контуру, переважно, щоб матриця містила щонайменше три ряди склепінних пальників 303. Така циркуляція приводить до теплової однорідності, яка відповідає відповідним вимогам, навіть у відносно малих промислових печах. Згідно з особливо переважним варіантом здійснення даного винаходу винахід застосовують в існуючій промисловій печі 100 для того, щоб підвищити ефективність і температурну однорідність також як, щоб знизити кількість утворюваних NOx і СО2 під час її роботи. 4 UA 111701 C2 5 10 15 20 25 Промислова піч 100 тоді містить, як описано вище, матрицю з традиційних, що запускаються за допомогою повітря, склепінних пальників 103, які на початковому етапі доповнюють щонайменше однією фурмою 206, 306 для другого окисника з високим вмістом кисню і високою швидкістю, як описано вище. Кількість повітря, що подається, і другого окисника потім врівноважують під час роботи для того, щоб досягнути вищеописаним шляхом підвищеної стехіометричної суміші окисника і палива. Це створює ефективний шлях для досягнення переваг даного винаходу. Згідно з переважним варіантом здійснення даного винаходу на першому етапі матрицю з існуючих повітряних склепінних пальників 103 доповнюють однією або декількома фурмами 206, 306 згідно з вищесказаним, і після цього кількість палива, що подається в одиницю часу через повітряні пальники 103, регулюють, якщо необхідно, в поєднанні із збільшенням загальної кількості часу кисню, що подається в одиницю, щоб досягнути стехіометричної рівноваги. Це передбачає, що склепінні пальники 103 є пальниками типу, який дозволяє збільшувати подачу палива і досягати того, що максимальна ефективність нагрівання в печі 200, 300 зростає в порівнянні з традиційним випадком, без ризику перегрівання поверхні матеріалу 202, 302. Вище були описані переважні варіанти здійснення даного винаходу. Однак для фахівця очевидно, що в описаних варіантах здійснення даного винаходу можуть бути виконані багато які зміни, не виходячи за рамки суті винаходу. Наприклад, немає необхідності, щоб ряди склепінних пальників в матриці були перпендикулярні напрямку переміщення матеріалу в печі. Вони також можуть бути по суті, наприклад, паралельні напрямку переміщення або розміщені під непрямим кутом відносно нього. У цьому випадку фурми для другого окисника можуть бути розміщені в одному короткому кінці печі, або будь-яким іншим придатним шляхом для того, щоб досягнути вищеописаних цілей. Таким чином винахід не обмежений описаними вище варіантами здійснення даного винаходу і може бути змінений в межах об'єму прикладеної формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб спалювання в промисловій печі (200; 300), внутрішній простір якої нагрівають за допомогою матриці з направлених вниз склепінних пальників (203; 303), розташованих щонайменше в два ряди (205а, 205b; 305а, 305b) в склепінні промислової печі (200; 300), причому склепінні пальники (203; 303) приводять в дію за допомогою палива і першого окисника для нагрівання матеріалу (202; 302) у внутрішньому просторі печі (200; 300), який відрізняється тим, що в бічній стінці (201; 301) печі (200; 300) розташовують щонайменше одну фурму (206; 306), при цьому у внутрішній простір печі (200; 300) через фурму (206; 306) подають другий окисник із вмістом кисню щонайменше 85 мас. процентів зі швидкістю звуку або вище, у вигляді струменя (207; 307) другого окисника, при цьому забезпечують проходження струменя (207; 307) другого окисника в горизонтальній площині над матеріалом (202; 302), між і по суті паралельно двом послідовним рядам (205а, 205b; 305а, 305b) склепінних пальників (203; 303), при цьому кількість другого окисника, що подається в одиницю часу, врівноважують так, що кисень, який подають за допомогою другого окисника, становить щонайменше 50 мас. процентів від всього кисню, що подається за одиницю часу в піч (200; 300). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий окисник подають зі швидкістю, яка щонайменше дорівнює числу Маха 1,5. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що вміст кисню у другому окиснику становить щонайменше 95 мас. процентів. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кількість другого окисника, яку подають за одиницю часу, врівноважують так, що кисень, який подають за допомогою другого окисника, становить щонайменше 70 мас. процентів від всього кисню, що подається за одиницю часу в піч (200; 300). 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що першим окисником є повітря. 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що склепінні пальники (203; 303) є традиційними, охолоджуваними повітрям пальниками, при цьому потік повітря через склепінні пальники (203; 303) регулюють до найбільш низького можливого рівня, при якому ще можливе достатнє охолоджування склепінних пальників (203; 303), при цьому кількість другого окисника, який подається, регулюють так, що в печі (200; 300) досягають необхідної загальної стехіометричної рівноваги. 5 UA 111701 C2 5 10 15 20 25 30 35 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що матриця зі склепінних пальників (203; 303) містить щонайменше три ряди, які містять кожний щонайменше чотири склепінні пальники. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що фурма (206; 306) має розкриття між верхньою поверхнею матеріалу (202; 302) і внутрішнім склепінням печі (200; 300), на вертикальній відстані від найвищої точки верхньої поверхні матеріалу (202; 302) між 50 і 60 % від найменшої вертикальної відстані між матеріалом (202; 302) і внутрішнім склепінням печі (200; 300). 9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що піч (200) виконана щонайменше 8 метрів завширшки в напрямку (Т), паралельному рядам (205а, 205b) склепінних пальників (203), при цьому відповідну фурму (208а, 208b) для другого окисника розташовують з можливістю подачі другого окисника зі згаданою високою швидкістю з відповідного отвору, розташованого з будь-якої зі сторін печі (200), протилежних одна одній, так що відповідні струмені (207) другого окисника є паралельними, але направлені в протилежних напрямках один до одного. 10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що матрицю зі склепінних пальників (303) виконують такою, що містить щонайменше три ряди, при цьому піч (300) виконана найбільше 10 метрів завширшки в напрямку, паралельному рядам (305а, 305b) склепінних пальників (303), при цьому декілька відповідних фурм (308а, 309b) для другого окисника розташовують з можливістю подачі другого окисника із згаданою високою швидкістю з відповідних отворів, розташованих на будь-якій зі сторін печі (300), і так, що відповідні струмені (307) другого окисника подають в різних протилежних напрямках один до одного вздовж рядів склепінних пальників (303) в різні відповідні простори між такими рядами, так що виникає циркуляція другого окисника по замкнутому контуру через протилежну орієнтацію одна до одної різних фурм (308а, 308b). 11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кут поширення струменя другого окисника вибирають 10° або менше. 12. Спосіб експлуатації існуючої промислової печі (200; 300), що містить матрицю з традиційних склепінних пальників (203; 303), які приводяться в дію першим окисником, який являє собою повітря, який відрізняється тим, що піч (200; 300) приводять в дію згідно з будь-яким з попередніх пунктів після початкового етапу, на якому піч доповнюють фурмою (206; 306) для другого окисника. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що кількість палива, що подається, за одиницю часу через існуючі склепінні пальники (203; 303) врівноважують стехіометрично до всього кисню, який подається за одиницю часу, під час роботи і коли це потрібно, за допомогою чого збільшують максимальну нагрівальну потужність для промислової печі (200; 300). 6 UA 111701 C2 7 UA 111701 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8

Додаткова інформація

Автори російською

Lugnet Anders, Ekman Tomas

МПК / Мітки

МПК: F27D 7/02, F27B 9/30, C21D 9/70, C03B 5/235

Мітки: спалювання, спосіб, печі, здійсненні, промисловий, застосування

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/10-111701-sposib-dlya-zastosuvannya-pri-zdijjsnenni-spalyuvannya-u-promislovijj-pechi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб для застосування при здійсненні спалювання у промисловій печі</a>

Подібні патенти