[发明专利]加热炉料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用火焰加热炉料的方法，火焰的方向可相对于炉料改变，特别地，这种可改变方向的火焰由喷管和/或燃烧器，更特别的是由包含至少一个通道的喷管和/或燃烧器生成，所述通道用于喷射至少一股主要射流，例如包含氧化剂、燃料、或氧化剂与燃料的预混合物的射流。

背景技术

实践中，在设计燃烧器时，确定燃烧器所用的氧化剂和燃料的各种射流或流动的相互作用的条件。一旦燃烧器建成，则仅能改变其运行条件。

工业燃烧工艺的运行条件随着时间而发展。这是间歇工艺的固有特性，但是，对于那些待加热的炉料的特性随着生产需要而改变的情形，连续工艺也是如此。更一般地，遭受老化或对其环境条件变化敏感的任何生产单元都是如此。

为了使燃烧器的性能适于变化的运行条件，操作者通常只能改变两个参数：燃烧器的运行功率和过量氧化剂(氧气超过化学计量)。

有些燃烧技术允许离散运行模式。例如，对于称作“双脉冲”燃烧器的燃烧器而言，它根据燃烧器是否在低脉冲或高脉冲下运行而使用两个不同的喷射系统。这两种运行模式用于增加燃烧器的运行或使用范围。

但是，运行点和/或模式的改变，通常不足以在所有条件下优化燃烧器的性能或使用这些燃烧器的工艺。例如，周期性地在环境温度下将固体材料导入熔化炉将会引起操作者(或控制系统)提高热功率，从而实现可能最快的融合(以增加生产率)，而且不必使熔化炉料(产品质量)降级也不使炉过热(设备使用寿命)。这样在生产率和质量、以及/或者使用寿命之间的折衷特别地依赖于系统将能量转移至炉料的能力，同时避免炉料或炉子耐火材料的局部过热。这种折衷由熔化时间来反应，低于熔化时间时，生产率的任意收益都是由降低产品质量或缩短炉子使用寿命来平衡抵消。

WO-A-9744618公开了一种燃烧器，包括中央燃料射流，首先由多个主氧化剂射流包围，其次由多个辅氧化剂射流包围。这样，使得人们能在其运行过程中改变火焰的位置。

在炉上使用变向火焰的还见于EPA-A-1213364中。

发明目的

本发明的目的在于提出控制炉料的加热而不造成局部过热的方案。

发明内容

根据本发明，炉料的加热是这样的：在第一阶段，喷管和/或燃烧器生成的火焰直接指向炉料，在第二阶段，火焰直接与炉料基本上平行。

特别地，在第一阶段期间，火焰喷射角或冲角可以在约90°和5°之间，通常是在约90°和10°之间。在第二阶段期间，火焰喷射角或冲角通常是在约5°和0°之间。

根据本发明，喷射角或冲角指火焰相对于水平面的夹角当冲角为0°时，火焰是水平的，并且与由炉料的自由或外露表面限定的平面平行(针对固体炉料的情形，忽略自由表面的不规则性)。当冲角不为0°时，火焰在水平面下倾斜，朝向炉的熔化端部的炉床。当喷射角为90°时，火焰朝向炉料并且与由炉料的自由表面限定的平面垂直。当喷射角为0°时，火焰方向与由炉料的自由表面限定的平面平行。

优选地，第一阶段时火焰喷射角在5°和75°之间，更优选为在25°和45°之间。

有利地，燃烧器/喷管包括耐火口(例如，陶瓷的耐火口)。

因此方向必须改变的火焰优选使用具有固定位置的喷管和/或燃烧器来产生。这需要通过机械装置之外的其他装置使火焰转向移位。事实上，机械装置是故障，尤其是在恶劣环境例如高温燃烧室中发生故障的潜在来源。

特别地，在喷管和/或燃烧器具有固定位置的情况下，火焰可以由至少一个可变方向的射流产生，该射流由在至少一个称作主要射流或主射流的流体射流与至少一个其他的称作辅助射流或致动射流的流体射流相互作用形成。

有利地，主要射流是包含氧化剂、燃料、或氧化剂与燃料的预混合物的射流。

有用地，喷管/燃烧器包括彼此同心设置的至少一个氧化剂喷射通道以及至少一个燃料喷射通道。所述喷管/燃烧器还可以包括分开的、优选是相互平行的一个氧化剂喷射通道和至少一个燃料喷射通道。

根据一种替代方式，火焰还具有可以改变的开度。术语射流或火焰的“开度”通常指：对于来自管线的射流，该管线的纵轴与射流/火焰表面的母线之间的角度。

更具体地，火焰可以由至少一个源自一可变方向(并且还可选地还有开度)的射流产生，所述射流由至少一个流体主要射流和至少一个流体辅助射流之间相互作用形成。优选地，彼此相互作用的至少一个主要射流和至少一个辅助射流的流速比率是改变的，更优选地，火焰方向的改变仅源自至少一个主要射流和至少一个辅助射流的相互作用。