[发明专利]使热分布均匀和减少NOx的量的方法

说明书

背景技术

工业炉现今被广泛地用于例如金属的熔融及其它热处理。很多这些炉使用一个或多个常规型的烧嘴，该烧嘴被供应燃料如丙烷、油、天然气等，也供应氧化剂。在很多情况下，空气被用作氧化剂。

这样的炉可以具有各种尺寸。经常希望在炉内维持均匀的温度分布，这在大炉的情况下是难于达到的，因为当炉的体积增加时，炉内的对流传热变得不太有效。

作为对这些问题的解决方案，已经提出了用于工业炉中的所谓的含氧燃料烧嘴。在含氧燃料烧嘴中，氧气被用作氧化剂。这样的炉提供较高的效率，从而在炉内待加热材料的加热方面仅需要较少的燃料就达到同样的产率。并且，减少了所产生的NO_x化合物的量。

然而，还存在一个问题，即在工业炉中将供应空气的烧嘴换成含氧燃料烧嘴涉及显著的费用。此外，当在大的工业炉中使用时，难以在整个炉体积内维持高的温度均一性，因为对于含氧燃料烧嘴而言，在较低的运行功率下，所产生的烟道气的量较少，从而导致对流降低。结果是炉温不均，同时伴随着不均匀的生产性能。

另一方面，所提出的另一个解决方案是增加供应的空气中氧气的比例。然而，已经证明此解决方案被其它的问题所困扰，例如烧嘴的磨损和氮氧化物排放物的增加。

瑞典专利no 0601274-4描述了使用空气作为氧化剂，同时通过吹送的方式提供辅助氧化剂，从而使热分布均匀和减少使用工业炉时燃烧产物中的NO_x量的方法。

在本文中，通过“喷枪”“吹送”辅助氧化剂的表述指的是通过布置在离烧嘴一定距离的供应管道向工业炉中的燃烧空间供应辅助氧化剂。

然而，在这样的工业炉中在燃烧期间以NO_x化合物的形式形成的副产物仍然是一个问题。NO_x化合物是不期望的，因为NO_x化合物对环境有负面影响，并且目前对可在各种工业过程中产生的NO_x化合物的量常常有规定性限制。

此外，为了避免形成不对称的火焰以及由此导致的炉空间中的温度梯度，实际上每个烧嘴常常需要多个喷枪。这一点是高成本的，相当重要的原因是必须安装控制设备及其它外围设备。

WO 2007/126980A2描述了一种烧嘴，其中布置了用于辅助燃料和辅助氧化剂的喷枪。该解决方案产生了较大量的NO_x。

发明内容

本发明解决了上述问题。

因此，本发明涉及当运行具有至少一个以空气作为氧化剂的常规烧嘴的工业炉时，使热分布均匀和减少燃烧产物中的NO_x量的方法，其中将喷枪引入该炉中，使含有至少50％氧气的辅助氧化剂通过该喷枪射入炉中，并且部分地通过空气、部分地通过该辅助氧化剂供应的氧的总量与通过空气烧嘴供应的燃料量成预定比例，并且其特征在于，第一，以下特征的组合：所供应氧的至少40％通过辅助氧化剂供应，将所述喷枪离空气烧嘴一定距离布置，该距离足以使来自空气烧嘴的燃烧气体中形成的NO_x的量与将喷枪布置于空气烧嘴自身中时所形成的NO_x的量相比低至少30％，并且使该辅助氧化剂通过该喷枪以至少声速射入炉中；第二，该辅助氧化剂仅仅在当空气烧嘴在某一最低功率或在更高的功率下运行时才供应。

附图说明

现在将参照本发明的吹送方法的示例性实施方案并参照附图详细说明本发明，其中：

图1是具有使用空气作为氧化剂的烧嘴的工业炉的侧视图，其中，根据本发明的方法，炉中的烧嘴各自配备一个用于辅助氧化剂的喷枪。

图2是显示根据本发明运行的烧嘴的空气流、辅助氧化剂流和燃料流情况的图表。

具体实施方式

在图1中，从侧面显示了工业炉1。使用一系列的4个常规空气烧嘴2a、2b、2c、2d加热炉1。该烧嘴2a、2b、2c、2d以油作为燃料运行。然而，该燃料可以是任何适合的燃料，例如天然气和其它固体、液体或气体碳氢化合物。事实上，本发明可以与任何固体、液体或气体工业燃料结合使用。

炉1是常规的工业炉，并且可以用于加热待进一步加工的毛坯以便改变毛坯的性能，用于熔融金属材料、熔融玻璃或用于其它目的。本发明特别有利地用于在金属材料区域内连续加热的炉。在这种情况下，通过使用根据本发明的方法，可以有利地使用一个、多个或所有区域。