(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風炉を加熱するための方法であって、熱風炉における燃焼室の中で燃料を燃焼させること、熱風炉の中の耐火材料を加熱するために燃焼室から燃焼ガスを供給すること、排出された燃焼ガスを燃焼室の中へ再循環させること、熱風炉の中の耐火材料を損傷させることなく燃焼室の中で燃焼を維持するのに少なくとも８５重量％の酸素を含む酸化体で燃焼室を富化させること、を含み、酸素の一部は燃焼室と連通する主バーナーを介して送り込まれ、残りの酸素は燃焼室と連通する酸素燃焼バーナーを介して送り込まれる前記方法。
【請求項２】
燃焼ガスを耐火材料に供給することと、燃焼ガスを耐火材料から燃焼室の中へ再循環させること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
再循環させた燃焼ガスを前記酸素と混合し、それにより燃焼室の中へ導入するための再循環酸素混合物を供給すること、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
燃料は、高炉ガス、転炉のトップガス、コークス炉ガス、天然ガス、プロパン、液化石油ガス、およびこれらの混合物から選択されるガス状物質を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
燃料は発熱量を高めた高炉のトップガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
燃焼を維持することは１４００℃以下の温度において行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記主バーナーから燃焼室に供給される流れを横切って発火するように、少なくとも一つの酸素燃焼バーナーは配置されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
高炉ガス、転炉のトップガス、コークス炉ガス、天然ガス、プロパン、液化石油ガス、およびこれらの混合物から選択される燃料を用いて少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも８５％の酸素を含む実質的に純粋な酸素または再循環させた燃焼排ガスで実質的に純粋な酸素を希釈した混合物のうちの少なくとも一つを用いて少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを通して送られる燃料についての化学量論上の燃焼要求量を超過する酸素を用いて前記少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
燃焼室の中で燃焼を行うのに必要な酸素の残りの分を含む酸化体を送るために、燃焼室に通じている少なくとも一つの酸素ランスを設けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
燃焼室の中の燃焼ガスを燃焼室の燃焼領域の外側で再循環させること、酸化体を少なくとも一つの酸素ランスを通して少なくとも２００ｍ/ｓの高速度で燃焼室へ供給すること、および燃焼室の中の火炎を希釈するために燃焼室の中の燃焼ガスを連行すること、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
酸素と再循環させた燃焼排ガスとを混合した流れを少なくとも一つの酸素ランスを通して燃焼室へ送ることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
燃焼室に供給される酸化体に隣接して燃料を供給することと、前記燃料を燃焼ガスの中へ連行すること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記主バーナーにおいて４０重量％未満の酸素濃度を生じさせるために少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は高炉とともに用いられる熱風炉を加熱するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]高炉に供給される燃焼用空気は典型的に熱風炉を用いて予熱され、熱風炉はバーナー（燃焼器）を用いて加熱される耐火材料で構成されている。耐火材料が十分に高温であるときに、燃焼用空気は高炉に吹き込まれる前に予熱するために熱風炉に通される。通常、幾つかの熱風炉が並行して周期的に運転され、それにより、少なくとも一つの熱風炉は燃焼用空気を加熱するために運転され、その間、少なくとも一つの熱風炉の耐火材料は加熱される。
【０００３】
[0003]一般に、高炉から出る炉頂ガスはおよそ１１０〜１２０℃の温度を有し、ＣＯとＣＯ２をそれぞれ約２０〜２５％含有する。典型的に、３〜５％のＨ２と幾分かのＨ２Ｏも存在するであろうが、しかし炉頂ガスの他の主要な成分はＮ２（典型的に４５〜５７％）である。そのガスは低いグレードの燃料であり、比較的低い発熱量を有し、一般に熱風炉に燃料を供給するために用いられる。
【０００４】
[0004]炉頂ガスは通常、熱風炉内で空気燃焼（air-fuel）バーナーを用いて燃焼される。高炉において必要とされる高い空気吹き込み温度を確保するために、炉頂ガスをコークス炉ガスまたは天然ガスのような高発熱量ガスを用いて富化させることは周知である。このような追加の燃料の燃焼はプラントからの二酸化炭素の総排出量の増大をもたらし、従って、望ましくない。
【０００５】
[0005]スタックバーナーにおいて用いられる燃焼用空気を酸素富化させることも知られている。通常、追加の高発熱量燃料の必要性を低下または解消するのに必要とされる富化レベルは、燃焼用空気における最終的な酸化体としての酸素の含有量がおよそ２８〜３０％となる程度である。
【０００６】
[0006]このような方法によれば、ある場合には、熱風炉の耐火材料が損傷するほどにピークの火炎温度が高くなるかもしれない。
[0007]高炉はそれ自体、長年にわたって発展してきた高度に効率的な向流反応器である。それは熱力学的効率の限界に近づいている。さらに、高炉と熱風炉などのその付随装置は、統合された鉄鋼工場において最も大きなエネルギー消費体である。加えて、鉄の製造において消費されるエネルギーは、統合された鋼の製造プロセスの炭素消費量、ひいては二酸化炭素の排出量を決定づける支配的な要因である。従って、熱風炉の熱効率を増大させることが望ましいであろう。
【０００７】
[0008]上述の高いピーク温度の問題に加えて、低すぎる火炎温度または入熱量は長い加熱サイクルをもたらし、それは望ましくない。言い換えると、火炎温度を調節する必要がある。
【発明の概要】
【０００８】
[0009]ここで具体化されるものは上記の問題を解決し、また以下で述べるその他の利益を達成することを可能にする。
[0010]かくして、本態様は、熱風炉における燃焼室の中で形成される安定した可視炎が維持される燃焼領域において９ＭＪ/Ｎｍ３以下の低位発熱量（ＬＨＶ：lower heating value）で燃料を燃焼させ、そして燃焼ガスを流通させて熱風炉における耐火材料を加熱することによって熱風炉を加熱するための方法に関するものであり、これは、少なくとも８５％の酸素を含む酸化体で燃料を燃焼させること、そして燃焼ガスを燃焼領域の中へ再循環させて、火炎によって耐火材料が損傷しないほどに十分に燃焼領域において燃料と酸化体との混合物を希釈することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
[0011]以下において、本発明を例証する態様と添付図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【図１】[0012]図１は従来の製鉄所における高炉と３基の熱風炉の概略図である。
【図２】[0013]図２は外部燃焼室を有する最新のタイプの通常の熱風炉を例示する断面図である。
【図３】[0014]図３は本態様に係る追加のランス（吹込み管）を有する熱風炉の断面図である。
【図４】[0015]図４は本態様に係る酸素燃焼バーナー（オキシフュエルバーナー）を有する熱風炉の詳細な断面図である。
【図５】[0016]図５は本態様に係る燃焼ガスの再循環を伴う熱風炉の断面図である。
【図６】[0017]図６は本態様に係る排出ランスを有する熱風炉の詳細な断面図である。
【図７】[0018]図７はバーナー熱風炉の燃焼室の中での燃焼についての軸方向の温度分布を例示するグラフであり、（ａ）は従来の空気支援燃焼を用い、そして燃焼排ガス（flue gas）の再循環を行わずに運転される熱風炉についてのものであり、（ｂ）は本態様に従って運転される熱風炉についてのものである。
【図８】[0019]図８は図７と類似するグラフであるが、しかし同じく二つの燃焼の事例についての軸方向の速度分布を示すものである。
【図９】[0020]図９は図７と類似するグラフであるが、しかし同じく二つの燃焼の事例についての軸方向の一酸化炭素の濃度分布を示すものである。
【図１０】[0021]図１０は別の態様に係る燃焼ガスの再循環を伴う熱風炉の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0022]図１は製鉄所における高炉１２０と３基の熱風炉１００の主要な配置を示す。高炉１２０を運転することによって高炉の炉頂ガス（すなわち「トップガス」）が生成し、これは、ここで論じられる熱風炉１００を加熱するための燃料として用いるべく、燃料供給制御装置１１０を用いて各々の熱風炉１００に供給される。トップガスは空気の形での酸化体を用いて燃焼されるが、その空気は空気供給制御装置１３０によって供給される。
【００１１】
[0023]各々の熱風炉１００はセラミックのレンガまたはその種の他のものの形での耐火材料を含み、この耐火材料が最初に加熱されて、次いで、高炉に供給される吹込み空気を加熱するために用いられる。
【００１２】
[0024]耐火材料の加熱モード（「オンガス」モード（燃焼蓄熱モード））で運転されるとき、トップガスは熱風炉１００の中で酸化体を用いて燃焼され、そして燃焼ガスは燃焼排ガス処理装置１５０に供給されるが、これには通常の炭素捕捉工程が含まれる場合がある。
【００１３】
[0025]吹込み空気の加熱モード（「オンブラスト」モード（加熱送風モード））で運転されるとき、空気は反対方向へ耐火材料に通され、次いで高炉１２０へ送られる。
[0026]熱風炉１００は周期的に（巡回式に）運転され、従って、いかなる時点においても、少なくとも一つの熱風炉がオンブラストで運転され、そして残りの熱風炉がオンガスで運転される。
【００１４】
[0027]図２は最新のタイプの通常の熱風炉１００の断面図である。熱風炉１００は外部燃焼室１０１、耐火材料１０２および円頂部１０３を有する。オンガスで運転されるとき、円頂部１０３における温度が過度に高温にならないことが重要であり、というのは、その場合、熱風炉１００が損傷する危険性があるからである。内部燃焼室を有する熱風炉も存在し、本発明はこれらの熱風炉の運転に等しく適用できることが理解されるべきである。
【００１５】
[0028]オンガスで運転されるとき、トップガスと空気が燃焼室１０１の燃焼領域へ供給され、そこで空気バーナー１０８によって燃焼が起こる。バーナー１０８は燃料の入口１０５と空気の入口１０４を有する。次いで、高温の燃焼ガスは燃焼室１０１を通って上昇し、円頂部１０３を通過し、そして耐火材料１０２を通って下降し、それにより耐火材料が加熱される。開口１０６を通って出るとき、燃焼ガスの温度は一般に約２００〜３５０℃となる。
【００１６】
[0029]耐火材料が所定の温度に達すると、運転はオンブラストの運転に切り替えられる。次いで、開口１０６を通して空気が導入され、高温の耐火材料１０２を通って流れ、円頂部１０３と燃焼室１０１を通り、そして出口１０７を通って出る。この時点で、吹込み空気は１１００〜１２００℃の典型的な温度を有する。
【００１７】
[0030]本発明においては、上述したように、熱風炉を高炉のトップガスで加熱するのが好ましい。さらに、高炉からのトップガスを用い、熱風炉から高炉へ吹込み空気が供給されるのが好ましい。これにより熱風炉を高炉の近くに配置することが可能になり、これはエネルギー効率がよく、そしてプラントからの総排出物質の低減をもたらす。
【００１８】
[0031]しかし、本発明は他の低グレードの燃料で加熱される熱風炉にも等しく有利に適用できることが理解されるべきである。例として、高炉のトップガスと転炉のオフガス（排ガス）についての典型的な化学組成（パーセントの値）と低位発熱量（ＬＨＶ）を表１と表２に示す。
【００１９】
【表１】
0006016815.tif 000002
【００２０】
【表２】
0006016815.tif 000003
【００２１】
[0032]本発明によれば、９ＭＪ/Ｎｍ３以下のＬＨＶ値を有する気体燃料で熱風炉が加熱される。このような低いグレードの燃料の使用は、本発明の費用上の可能な利益について最大の利益をもたらすだろう。燃料は、混合物のＬＨＶ値が９ＭＪ/Ｎｍ３以下である限り、別のさらにハイグレードの燃料である特定の添加剤を含んでいてもよい。しかし、費用と排出物質の量を最小限にするために、燃焼を行う前にハイグレードの燃料を添加しないことが好ましい。
【００２２】
[0033]本発明によれば、燃焼することによって熱風炉を加熱するためにこのような低いグレードの燃料が用いられ、そのために用いるのは空気あるいはわずかに酸素富化した空気（酸素の濃度をわずかに高めた空気）ではなく、少なくとも８５重量％の酸素を含む酸化体、好ましくは少なくとも９５重量％の酸素を含む酸化体であり、このときその酸化体は最も好ましくは、本質的に１００％の酸素含有量を有する工業的に純粋な酸素である。
【００２３】
[0034]これにより燃料の効率が高まる。というのは、空気中に存在する窒素のバラストを加熱する必要がないからである。さらに、燃焼生成物中の窒素のバラストが低下することによって、低いグレードの燃料ガスを高発熱量の燃料で補う必要性を伴わずに必要な火炎温度を達成することができる。エネルギーの要求量が低減することによって高い出力を発生させることが容易になり、そして／または輸入ガスの必要性が低下し、従って、燃料管理が改善するだろう。
【００２４】
[0035]普通は、そのような大きな酸素含有量を有する酸化体を用いると、熱風炉の円頂部と耐火材料を損傷するほどに十分に高いピーク温度を招くであろう。
[0036]しかし、燃焼領域の中の燃料と酸化体との混合物が十分に希釈されることによって、燃焼領域における燃焼によって円頂部と耐火材料が損傷しないような温度において安定した可視炎が形成される程度に熱風炉の燃焼ガスを燃焼領域の中へ再循環させるような条件の下で、このタイプの酸化体を用いることが可能である。
【００２５】
[0037]ここで言う「燃焼ガスを燃焼領域の中へ再循環させる」とは、燃焼領域の外にある燃焼ガスを燃焼領域の中へ再循環させて戻すことを指す。そのような燃焼ガスは最初は燃焼室自体の内側にあるであろうが、しかし、燃焼室の一部の外側は主として燃焼が起こる領域（「燃焼領域」）によって占められる。すなわち、この場合、燃焼ガスは実際には燃焼室の中で再循環する。あるいは、そのような燃焼ガスは燃焼室の外側から燃焼領域へ再循環して戻されるかもしれない。
【００２６】
[0038]以下でさらに詳細に説明するであろうが、反応物質の希釈は、酸化体の高速度の吹き込みを用いて（場合により段階的な燃焼の組立てを用いて）燃焼室の内側で激しい乱流を生成することによって、そして／または、熱風炉からの燃焼排ガスを燃焼領域へ再循環して戻すことによって、達成することができる。
【００２７】
[0039]本発明によれば、熱風炉の耐火材料を損傷しないほどに十分に低いピーク火炎温度を達成することができる。
[0040]加えて、高炉のトップガスのような低いグレードの燃料を燃焼するために高酸素の酸化体を用いた場合、燃焼ガスのＣＯ２濃度は、酸化体として空気あるいはわずかに酸素富化した空気を用いる場合と比べてかなり高くなる。処理されるガスが多くの分量の二酸化炭素を含むとき、通常の炭素捕捉技術は、捕捉される単位ＣＯ２当り相当安くなる傾向があるので、このことにより、熱風炉の燃焼ガスを処理するためにそのような炭素捕捉工程を用いる場合はかなりの費用の節約になる。
【００２８】
[0041]図３は本発明の好ましい態様を示す。熱風炉３００（これは図２に示す従来の熱風炉１００に類似している）は、燃焼室３０１、耐火材料３０２、円頂部３０３、空気の燃焼を伴う従来の方法で熱風炉が運転されるときに空気を燃焼するために用いられる入口３０４、トップガスのような低いグレードの燃料のために用いられるもう一つの入口３０５、および開口３０６、３０７（これらは開口１０６、１０７と同様のものである）を有する。空気を伴う低いグレードの燃料を燃焼する代わりに、燃焼室の中に一つまたは幾つかのランス（吹込み管）３１０、３１１、３１２が挿入され、そしてこれらは上で説明した高酸素の酸化体を燃焼領域の中に供給するために用いられる。特定の場所で酸素を製造することによって酸化体を提供してもよいし、あるいは外部から提供される酸化体を用いてもよい。
【００２９】
[0042]ここで説明する全ての態様において、単位時間当りの酸化体の総量は、供給される低いグレードの燃料の量に対して釣り合いが保たれ、それにより化学量論的に望ましい燃焼条件が生み出される。
【００３０】
[0043]各々のランス３１０、３１１、３１２は酸化体を燃焼領域に高速度で供給し、好ましくは少なくとも２００ｍ/ｓで、より好ましくは少なくとも音速で供給するのが好ましい。このような高速度の吹き込みにより、燃焼室の中で激しい乱流が生じ、ひいては燃焼ガスが燃焼領域の中へ連行され、それにより火炎が希釈されて、火炎は熱風炉の耐火材料を損傷させないピーク温度を伴って拡散する。
【００３１】
[0044]一つの好ましい態様によれば、ランス３１０は、そのオリフィス（吹出し口）を燃料の入口３０５のオリフィスの近くに有するように配置される。別の好ましい態様によれば、ランス３１１は、燃料の入口３０５のオリフィスから遠い位置に配置される。燃焼室３０１の幾何学的形状に応じて、これらの配置のうちの一つ、または両者の組み合わせにより、燃焼領域の中への燃焼ガスの最適な再循環がもたらされるだろう。補助ランス３１２（これは他のランス、すなわちランス３１０、３１１に対してさらに下流に配置される）を、段階的な燃焼プロセスを与えるために用いることができ、それにより総火炎容積をさらに大きくすることができる。当然に、ここに示されるタイプ３１０、３１１、３１２の各々のもののうちの一つよりも多いランスを、互いに補足し合うように配置してもよい。酸化体が燃料の入口３０５の近くに吹き込まれる場合、酸化体をもっと下流に吹き込むことによって段階的な燃焼プロセスが生じるようにするのも好ましい。
【００３２】
[0045]図４は別の好ましい態様の概略図であり、これにおいて熱風炉４００は、燃焼室４０１、耐火材料４０２および開口４０６を有する。
[0046]低いグレードの燃料は、供給管４１１、供給装置４１２および入口４１３を介して供給される。酸化体は、供給管４１４、供給装置４１５およびオリフィス４１６を有するランスを介して供給される。ランスは、そのオリフィス４１６が燃料の入口４１３に隣接して配置されるように、配置される。好ましくは、図６に示すように、ランスは燃料の入口４１３と同軸的に延びている。このような隣接した配置にすることによって、特に同軸状にした場合、そして酸化体が上述の高速度で吹き込まれる場合、燃料は、高速度の酸化体の一部への排出作用によって燃焼領域の中へ効率的に連行される。その結果、燃焼室４０１において燃焼生成物の激しい再循環が達成され、特に火炎の最前部へ広がる燃焼領域へ燃焼ガスが再循環する。このように燃料の入口４１３に隣接して高速ランスが配置される場合、第二の酸化体ランス３１２を同時に用いるのが好ましく、それにより燃料の入口４１３の下流において燃焼室４０１の中の別の位置で総供給酸素の一部が供給され、低いグレードの燃料の段階的な燃焼が生じ、それにより、熱風炉の耐火材料を損傷するほどに十分に高いピーク温度を有しない拡散した火炎が実現することが容易になる。
【００３３】
[0047]熱風炉４００は縦形の鉄製造プラントの一部とすることができ、そして、高炉ガスの燃焼を支援するために空気が用いられ、高炉ガスにコークス炉ガスまたは天然ガスが追加され、そして熱風炉４００に伴って燃焼生成物の再循環が行われないような従来の様式の運転から、本発明に従って運転されるように改造することができる。
【００３４】
[0048]好ましい態様によれば、これまでに現行の熱風炉４００を加熱するために用いられてきた現行の一般的な空気バーナーは、上述した燃料の入口４１３と酸化体ランスを含む酸素燃焼バーナー４１０によって置き換えられる最初の段階である。ここで言う「酸素燃焼（oxyfuel）バーナー（オキシフュエルバーナー）」とは、燃料と酸化体で駆動されるバーナーを指し、このとき、酸化体は主に酸素で構成されていて、好ましくは少なくとも８５％の酸素、より好ましくは少なくとも９５％の酸素を含む。
【００３５】
[0049]別の好ましい態様によれば、最初の段階において、上述した現行の空気バーナーに上述した一つまたは複数の高速度酸化体ランスが追加され、そして空気の供給は停止される。
【００３６】
[0050]上述したように、そのような高速度の吹き込みによって燃焼室３０１、４０１の内部で激しい乱流が生じ、それにより熱風炉の耐火材料を損傷しない程度に十分に低いピーク火炎温度がもたらされる。
【００３７】
[0051]しかしながら、酸化体として空気を用いる場合と比べて、高酸素の酸化体を用いる場合には、燃焼ガスの質量流量は低くなるだろう。このことにより、対流による耐火材料への熱伝達は小さくなり、従って、加熱のサイクル時間は長くなるだろう。そのため、現行の熱風炉を高酸素の酸化体による運転に変える場合、図５と図６に関して以下で述べるように、燃焼排ガスが熱風炉から燃焼領域の中へ再循環して戻される。
【００３８】
[0052]すなわち、図５は別の好ましい態様に係る熱風炉５００の概略図であり、この熱風炉は燃焼室５０１、耐火材料５０２（これはしばしば「格子積み（checker work）」と呼ばれる）および円頂部５０３を有する。
【００３９】
[0053]オンガスの運転を行う間、燃焼ガスは開口５０６を通って熱風炉５００から出る。しかし、燃焼ガスの一部は再循環装置５１１を通して燃焼室５０１の中の燃焼領域へ再循環させて戻される。フィードバック装置５１１は、再循環される燃焼ガスを燃焼室５０１へ送るために、ファンのような推進装置を有していてもよい。
【００４０】
[0054]再循環装置５１１はまた、再循環される燃焼ガスと供給管５１２を通して供給される上述の組成からなる高酸素の酸化体とを混合するように構成される。混合は、通常のディフューザー（散気装置）を用いて行ってもよい。次いで、再循環される燃焼ガスと酸化体との混合物は入口５１３を通して燃焼室５０１へ供給される。（高炉からのトップガスのような）低いグレードの燃料は、供給管５１４、供給装置５１５および入口５１６を通して供給される。従って、燃焼領域において、燃料は、熱風炉５００をすでに通過した後に燃焼領域の中へ再循環された燃焼ガスの存在下で酸化体によって燃焼される。このようにして、燃焼室５０１の中の火炎は希釈される。
【００４１】
[0055]このような燃焼排ガスの再循環を用いることによって、本発明に係る方法が適用される現行の熱風炉の加熱サイクル時間を維持することができるほどに十分に高い対流熱伝達速度に達することが可能になる。これは十分な量の燃焼ガスを再循環させることによって達成され、それにより、本発明に係る運転に転換する前に再循環を行わずに低酸素の酸化体を用いて現行の熱風炉が運転されていたときに用いられていた単位時間当りのガスの量または熱エネルギーの流れと少なくとも同等のレベルで、熱風炉５００を通る単位時間当りのガスの量または熱エネルギーの流れが維持される。
【００４２】
[0056]前述したように、本発明に係る方法は、熱量を富化させた低発熱量の燃料ガスの空気燃焼を酸素燃焼の燃焼に置き換えるものであり、これにおいては燃焼排ガスを再循環させることによって火炎が希釈され、この希釈は例えば、酸化体を注入するためのランスを用いて燃焼空間において強い衝撃による混合を行うことによって達成される。高コストで高発熱量の補助促進燃料ガスの必要性は解消され、熱風炉には高炉ガスだけを用いて燃料が供給される。熱風炉は典型的に、統合された製鋼プロセスのための総エネルギー要求量の約１０％を必要とし、そして熱風炉に送られるエネルギーの約１８％は燃焼排ガスにおいて失われる。燃焼排ガスを再循環させることによってこのエネルギーロスは低減され、そして燃焼排ガスを燃焼させるために熱風炉に供給しなければならないエネルギーの量は少なくなる。従って、本発明に係る方法は、廃熱の回収による利益の相当な分と酸素燃焼の燃焼による利益とを組み合わせるものである。
【００４３】
[0057]約２．２ｔ/ｍ３/ｄの生産力で操業する１５００ｍ３の運転容積の高炉の仮想の例について考察する。このような高炉は１時間につき約１３８トンの溶銑を生産し、そして典型的な吹き込み容量に基づいて１３８０００Ｎｍ３/ｈの熱風を消費すると予想される。１２００℃の熱風温度を達成するには約１５０℃以上の熱風炉バーナーの火炎温度を必要とし、空気をこの温度まで加熱するには約２３０ＧＪ/ｈを要するであろう。熱風炉の効率が約８０％である場合、このことは、熱風炉へのエネルギー入力が約２９０ＧＪ/ｈであること、すなわち、二つの熱風炉が同時に「オンガス」となる場合は、各々の熱風炉について１４５ＧＪ/ｈであることを意味する。通常の熱風炉の運転条件について、熱風炉へのエネルギー入力の約１８％は燃焼排ガスの中に存在することが十分に立証されている。想定される条件について、これにより約２５０℃の燃焼排ガス温度が生じることが見積もられた。
【００４４】
[0058]三つのモードの運転、すなわち、「空気燃焼」（すなわち、燃焼排ガスの再循環を行わない従来の運転）、「酸素富化」（すなわち、「空気燃焼」と同様であるが、しかし空気を酸素で富化する）、および「燃焼排ガスの再循環」（すなわち、本発明の方法に従うもの）の運転について、仮想の熱と質量のバランスを確証するために、これらの条件が用いられた。一定の火炎温度と燃焼生成物の一定の質量流量を確保するための計算が行われ、これにより対流熱伝達のための条件が維持される。各々の場合において、燃焼排ガス中で１％過剰の酸素が確保されるように、火炎の化学量論が調節された。その結果が表３で比較されている。
【００４５】
【表３】
0006016815.tif 000004
【００４６】
[0059]検討されている条件について、熱風炉へ供給される空気の酸素富化によって、用いられるコークス炉ガス（ＣＯＧ）の量は減少するが、しかし無くなりはしないことがわかる。１４５ＧＪ/ｈの熱の投入量を維持するために、高炉ガス（ＢＦＧ）の流れは増大される。システムからの幾分かの窒素の排除により、燃焼排ガスのＣＯ２含有量はほんのわずかに増大する。
【００４７】
[0060]燃焼排ガスの再循環を導入することにより、燃料ガスの熱的な富化の必要性は除去される。この理由は、高炉ガスの流れのさらなる適度な増大と燃焼排ガスに含まれる顕熱の回収との組み合わせが所望の火炎温度に達するのを可能にするのに十分だからである。燃焼排ガスの再循環を伴うとき、酸化体は空気ではなく、少なくとも８５容積％の酸素を含む気体混合物あるいは本質的に純粋な酸素であることを理解すべきである。（表３に示される計算された結果は後者に基づくものである。）燃焼によるエネルギーの投入量は、再循環される燃焼排ガスからエネルギーを回収することによって約４％減少する。
【００４８】
[0061]空気は排除され、工業用酸素の使用によって燃焼が維持される。重要なこととして、燃焼排ガスのＣＯ２含有量は最初の２３％から４１％に増大したことがわかる。これは、一つの熱風炉について１時間当り５０トンのＣＯ２と同等であり、あるいは二つの「オンガス」の熱風炉についての１００トンと同等である。このうちの７５トンは炭素の捕捉と分離のために利用可能であり、残りは再循環される。
【００４９】
[0062]検討している仮想のケースについて、１時間当りに生産される１３８トンの溶銑は、製鋼の間のスクラップが付加される可能性を考慮して、１５０トンのスラブまたはその他の金属製品に転換されると想定するのが合理的である。
【００５０】
[0063]工業的な基準計算を適用すると、統合された製鋼プラント全体で１時間当り約２８０トンのＣＯ２を発生するだろう。従って、検討している例について、（カウパー熱風炉であると仮定した）熱風炉へ燃焼排ガスを再循環させることによって、プラント全体のＣＯ２排出量の約２７％を炭素の捕捉のために利用することが可能になる。
【００５１】
[0064]表１で詳説したもののような単純な熱と質量のバランスは、本発明に係る方法によって達成可能な主要な利点を例証するのに役立つが、それらは利益を完全に反映してはいない。特に、それらは、空気燃焼の燃焼から酸素燃焼の燃焼への切り替えによって生じる改善された熱伝達条件を考慮に入れていない。この目的のために、組成、温度および耐火格子積みにおける質量流量の関数としての全体的な熱伝達係数への変更について説明する動的モデルを用いることができる。高温の熱風炉のモデル化についての多くの研究によって、生じる熱伝達は、対流と輻射の影響を組み合わせた総体的または「一括の」熱伝達係数によって正確に表すことができることが示された。従って、気体移動のサイクルについて、
α＝αｃ＋αｒ
ここで、
αｃ＝対流熱伝達係数、および
αｒ＝輻射熱伝達係数、
対流熱伝達係数は質量流量と関係していて、それはSieder-Tateの式またはHausenの式から計算することができる。輻射熱伝達係数は、次の形で表すことのできるStefan-Boltzmannの法則から誘導される；
ｈｒ＝１．７１３×１０−８［（εｇ・Ｔｇ４−αｇ・ＴＢ４）／（Ｔｇ−ＴＢ）］
ここで、
εｇ＝組成と温度の関数である気体の放射率であり、灰色気体モデルまたはHottelの図から誘導することができる。
αｇ＝気体の吸収率、
Ｔｇ＝気体の温度、
ＴＢ＝局所的な格子積みの平均温度。
利益についてのより詳細な評価を行うために、このような原理を組み込むとともに格子積み（耐火物）への熱伝達（および格子積みの内部での熱伝達）を説明する区分化モデルが用いられた。比較のための基準は、工業的な基準である１２５０℃の熱風炉温度を発生する一組の最新のカウパー熱風炉からの運転データである。結果を表４に示す。
【００５２】
【表４】
0006016815.tif 000005
【００５３】
[0065]これらのケースをもう少し詳しく比較すると興味深い。
[0066]従来の運転によれば、１２４８℃の高い吹込み温度を発生させるために熱風炉はかなりのレベルの天然ガスの富化を用いることが示される。
【００５４】
[0067]三つの全ての例（「酸素のケース」１、２および３）は本発明に係るものである。「酸素のケース１」において、このモデルでは従来の運転におけるものと同じ吹込み温度、吹込み容量、および煙道温度（stack temperature）を維持しながら運転されている。このケースでは定常状態の熱バランスに相当する結果が生じていて、その理由は、（耐火物）格子積みレンガへの輻射熱伝達が改善されているけれども、これの利益はこのモデルにおいて強制的に一定の煙道温度を維持させることによって隠されているからである。実際に、再循環される燃焼排ガスに含まれるＣＯ２の熱容量はそれが置き換わっている窒素の熱容量よりも高いので、全体的な影響は、一定の円頂部温度（および吹込み温度）を維持するためにわずかに多くのエネルギーが必要となるということである。それにもかかわらず、より高いエネルギー投入量と消費される酸素の費用の両者を補うためには、高価な天然ガスをもっと安価な燃料源で置き換えれば十分である。指摘すべきことは、このモデルによって計算される全体的な熱伝達係数は、格子積みの頂部の近くにおいて空気燃焼の燃焼に対して１３．５％の増大を示しているが、しかし格子積みの底部へ向かってもっと低い温度の位置においてさえ、全体的な熱伝達係数は約８．５％増大したことである。
【００５５】
[0068]「酸素のケース２」において、改善された熱伝達条件は、煙道ガス温度をより低い温度に再平衡させることによって説明されている。格子積みにおいてより多くの熱が保持されるので、煙道温度は約２５℃低下することがわかる。正味の効果は、同じ吹込み温度を維持しながらガス移動のサイクル時間を短くできることである。三つの熱風炉を運転するための総エネルギー投入量はほんのわずかに減少するが、しかし、吹込み温度と容量は、より少ない煙道ガス容量においてさえ維持される。これはプラグ型の（plugged）熱風炉の条件の下で利用することのできる重要な特徴である。
【００５６】
[0069]「酸素のケース３」において、初期の煙道ガス温度に戻るまで発火速度を増大させることによって、初期の煙道ガス温度までの発火速度を増大させることによる煙道ガス温度の低下が利用された。発火速度をおよそ１０％増大させることができることが明らかである。これは吹込み温度を約１３℃増大させるのに十分なものであり、その結果として高炉におけるコークスをかなり節約するのに十分なものである。
【００５７】
[0070]熱風炉のサイクルが完結する間に生じる温度、速度および濃度の時間的および空間的な変動の詳細な理解を進展させるために、動的な熱バランスとともに数値流体力学（ＣＦＤ）モデリングが用いられた。幾つかの関連のあるＣＦＤの結果を図７〜９に提示する。これらは、本発明に係る方法が、酸化体として空気を用いるとともに燃焼排ガスを再循環させない熱風炉の従来の運転において達成される火炎分布と同様の分布をもたらしうることを示している。従って、本発明に係る方法は、安定した目に見える火炎を伴って、そして熱風炉の耐火物または格子積みを損傷する可能性のあるピーク火炎温度を発生させることのない運転を実現しうると推論することができる。
【００５８】
[0071]ここで、好ましい態様に従う図５を参照すると、耐火材料を通る単位時間当りのガスの質量流量を本質的に維持または増大させるために、十分な燃焼ガスが再循環される。
【００５９】
[0072]別の好ましい態様によれば、耐火材料を通しての熱エネルギーの処理量を本質的に維持または増大させるために、十分な燃焼ガスが再循環される。これにおいては、燃焼ガスの中の様々な不活性成分についての異なる熱容量を考慮に入れる。この場合、十分な燃焼ガスを再循環させることによって火炎温度を本質的に維持または低下させることも好ましい。
【００６０】
[0073]表３にも示されているが、熱風炉５００から排出される燃焼排ガスのＣＯ２含有量はずっと高い（従来の運転モードにおける２３％と比較して４１％）。ＣＯ２の濃度は低レベルからおよそ５０〜６０％のレベルまで増大するので、通常の炭素捕捉技術について単位重量当りの捕捉されるＣＯ２のコストはかなり低下する。この限度を超えて増大する濃度は、もっと小さな増加を示すだろう。その結果、本発明に従って高酸素の酸化体が用いられる場合、熱風炉の燃焼排ガスを処理するための炭素捕捉工程のためのコストは、捕捉されるＣＯ２の単位重量当りかなり低下するだろう。
【００６１】
[0074]好ましい態様によれば、これまでに現行の熱風炉５００を加熱するために用いられてきた現行の一般的な空気バーナーは、燃料の入口５１６と再循環される燃焼ガスのための入口５１３によって置き換えられる最初の段階であり、そして次に、燃料は上述の高酸素の酸化体で燃焼される。その目的のために、酸化体は再循環される燃焼ガスと予備混合されるのが好ましい。あるいは、そのような予備混合に、上述した一つまたは幾つかのランスを組み合わせるのが好ましい。
【００６２】
[0075]図６は本発明の別の好ましい態様の概略図であり、燃焼室６０１を有する熱風炉６００、耐火材料６０２、開口６０６、再循環される燃焼ガスのための導管６１０、再循環装置６１１、燃料供給管６１６、燃料供給装置６１７および燃料の入口６１８が示されている。
【００６３】
[0076]酸化体の供給管６１３と酸化体供給装置６１４を通して酸化体が酸化体ランスに供給され、このとき、再循環装置６１１から供給される再循環燃焼ガスを供給するためのオリフィス６１２に隣接してランスのオリフィス６１５が配置されている。好ましくは、酸化体のランスは再循環燃焼ガスの入口６１２と同軸状に延びている。図４に関して説明した同軸状のランスのオリフィス４１６の機能と同様のやり方で、このような隣接した配置にすることによって、特に同軸状にした場合、再循環燃焼ガスは高速度の酸化体の一部への排出作用によって燃焼領域の中へ効率的に連行され、その結果、燃焼室６０１における燃焼ガスの再循環が促進される。それと同時に、再循環燃焼ガスはオリフィス６１５における排出作用によって推進されるであろうから、再循環装置６１１において別個の推進装置を設ける必要はない。
【００６４】
[0077]図６に示す態様において追加の酸化体ランスを組み合わせて、オリフィス６１５から離れた燃焼領域の位置に追加の酸化体を供給するのが有利であり、それによって燃焼領域において段階的な燃焼が達成される。
【００６５】
[0078]図１０を参照すると、（例えば高炉とともに用いるための）熱風炉の別の態様が示されている。熱風炉は７００として概略的に示されていて、これは、燃焼室７０１、耐火材料７０２、円頂部７０３、酸素の注入流れ７０４、および例えば一次バーナーまたは主バーナー７０９を通して燃焼室７０１に導入されるトップガスまたは高炉ガスのような低いグレードの燃料のために用いられる燃料の注入流れ７０５を有する。耐火材料７０２を加熱するために発火サイクルの間に生成される燃焼生成物は、これを放出するために、矢印７２０で示すように燃焼室７０１から耐火材料を通して送られる。開口７０６から放出される排出燃焼生成物７２２を、再循環される燃焼排ガスとしてライン７２４を通して酸素の注入流れ７０４の中に戻し、そしてこの流れと混合してもよい。開口７０６から放出された再循環燃焼生成物を、ファンのような推進装置７２６によってライン７２２を通して移動させてもよく、それにより再循環燃焼生成物は主バーナー７０９へ戻される。ライン７２４を通して再循環される燃焼生成物７２２は酸素の注入流れ７０４と混合され、そして主バーナー７０９の中へ導入するための混合した酸化体の流れ７２９を形成する。
【００６６】
[0079]図１０はさらに、一端が燃焼室７０１に通じていて、もう一方の端が高炉（図示せず）に通じている開口７０７を示している。このような構造は、熱風炉を通る流れが逆転される「吹込みサイクル」に対して与えられ、この場合、開口７０６に近い位置で（あるいは開口７０６を通して）熱風炉の中に導入される矢印７２７によって概ね示される空気は耐火材料７０２を通って流れて、そして加熱され、次いで、燃焼室７０１を通って流れ、次に、矢印７２７によって示されるように、排気口７０７を通して高炉に向けて流れる。
【００６７】
[0080]一つまたは複数のさらなる酸化体の流れ７２８、７３０を、複数のランス７１１、７１２を通して燃焼室７０１に供給してもよい。ランス７１１、７１２は燃焼室７０１に通じていて、それにより燃焼室に追加の酸化体を与える。
【００６８】
[0081]少なくとも一つの酸素燃焼バーナー７４０が、主バーナー７０９の下流で燃焼室７０１に通じるように取り付けられている。酸素燃焼バーナー７４０は、このバーナーに供給される燃料７４２と酸化体７４４を燃焼し、それによって燃焼室７０１にさらなる燃焼の能力を与える。酸素燃焼バーナー７４０は、燃焼室７０１の中に主バーナー７０９によって導入される燃料ガスの残りを発火または燃焼するための予備火炎（pilot flame）として機能してもよい。
【００６９】
[0082]主バーナー７０９に加えて少なくとも一つの別の酸素燃焼バーナー７４０を設けることによって、再循環される燃焼排ガスと酸素の混合物を用いる主バーナーを運転することから生じるかもしれない問題が克服される。上の表３において、再循環される燃焼排ガスと酸素の混合物における酸素の濃度は約３０％Ｏ２となり、これは６２２０÷（６２２０＋１４４９０）の式によって決まる。しかし、低発熱量の高炉ガスのためには、また許容できる火炎温度で運転するためには、５０％までの多量の酸素濃度を有する酸化体が必要かもしれない。そのような高い酸素濃度は、現行の供給ラインにおいては、あるいは主バーナー７０９の中では、安全に利用することができないかもしれない。この問題を克服するために、少ない量の酸素が主バーナー７０９に供給され、そして燃焼室７０１において完全に燃焼させるのに必要な追加の酸素は、燃焼室７０１の中への発火を起こさせる酸素燃焼バーナー７４０に（あるいは、酸化体ランス７１１、７１２にも）供給される。酸素のこの迂回により、主バーナー７０９の中での酸素の濃度が、物質の混和性について許容できるレベルまで低下する。このようなシステムにおいては酸素の濃度を２５〜２８％以下に制限すべきであり、そしてこの場合、残りの酸素は少なくとも一つの酸素燃焼バーナー７４０を介して供給され、また場合によっては酸化体ランス７１１、７１２によって供給される。必要な全酸素のかなりの割合を、酸素燃焼バーナー７４０および／またはランス７１１、７１２によって供給することが可能である。例えば、４４．６％Ｏ２の全酸素濃度が必要である場合、混合した酸化体の流れ７２９における酸素濃度を２８％Ｏ２まで低下させるためには、酸素の５２％を酸素燃焼バーナー７４０またはランス７１１、７１２に送給する必要があるだろう。
【００７０】
[0083]酸素燃焼バーナー７４０を、それが予備火炎（pilot flame）として作用するように配向させてもよい。このモードの運転のためのそのような配向においては、生じる酸素燃焼の火炎が主バーナー７０９から出るメインの流れを横切り、それによって燃焼室７０１の中での酸素燃焼バーナー７４０からの流れと主熱風炉バーナー７０９からの流れの混合と反応が促進されるように、酸素燃焼バーナー７４０が配置され、そして配向される。
【００７１】
[0084]前に指摘したように、熱風炉３００、４００、５００、６００、７００をそれぞれの炭素捕捉工程３５０、４５０、５５０、６５０、７５０（これら自体は一般的なものであろう）に接続して、燃焼ガスが環境中に放出される前に熱風炉から排出される燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を分離することが、さらに好ましい。
【００７２】
[0085]熱風炉の使用年数が予想された有効寿命に近づいたときに、ここで説明した態様のうちの一つ、またはそれらの幾つかの組み合わせを熱風炉に適用するのが好ましい。
[0086]このようにして、熱風炉の有効寿命を延長させることができ、それをより低い火炎温度で運転し、そして吹込み空気、良好な燃料経済性および低い排出物量とともに生産速度を維持することができる。
【００７３】
[0087]かくして、本発明に係る方法と装置は、高炉のトップガスのような低いグレードの燃料についてだけ熱風炉を運転することを可能にし、燃料を高発熱量のものに富化する必要がなく、温度によって引き起こされる熱風炉の損傷に対する危険性がなく、一方、炭素を捕捉するのにより適した燃焼排ガスを生成させるものである。加えて、本発明は熱風炉の有効寿命を延長させるものである。
【００７４】
[0088]燃焼ガスの十分な再循環が用いられるならば、高酸素の酸化体を用いて運転するために上述した態様に従って改造される現行の熱風炉において同量および同質の吹込み空気を得ることも可能であり、このような熱風炉には図５、６または１０に関して説明した燃焼ガスの再循環構造が設けられる。好ましい態様を上で説明した。しかし、本発明から逸脱することなく、説明した態様に多くの改変をなしうることが、当業者であれば明らかである。
【００７５】
[0089]例えば、図４〜６および図１０に関して説明した燃焼ガスの再循環を生み出すための方法のいずれか一つに、図３に関して説明した様々な酸化体ランスのうちの一つまたは幾つかを追加するのが有利かもしれない。
【００７６】
[0090]さらに、図６に関して説明した、放射によって推進される再循環燃焼ガスの方法において、図５に関して説明したのと同様のやり方で特定の量の高酸素の酸化体を予備混合するのが有利かもしれない。
【００７７】
[0091]また、図６に関して説明した予備混合再循環燃焼ガスまたは非予備混合再循環燃焼ガスの放射推進に、図４に関して説明した低グレードの燃料の放射推進を組み合わせるのが有利かもしれない。
【００７８】
[0092]再循環されない燃焼ガスから熱を回収してもよい。加えて、あるいはそれの代わりに、燃焼ガスについて炭素の捕捉を行ってもよい。
[0093]本発明に係る方法を、図面に示した熱風炉の代わりにカルギン（Kalugin）熱風炉に適用してもよい。
【００７９】
[0094]ここで説明した態様は単なる典型例であり、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱することなく変更と修正を行うことができることが理解されよう。そのような変更と修正の全てが、本明細書で記述されるとともに特許請求されている本発明の範囲の中に含まれることが意図されている。さらに、望ましい結果を与えるために本発明の様々な態様を組み合わせることができるが、開示された全ての態様が必ずしも選択肢の中にあるのではない。
本願発明は以下の実施態様を含む。
［１］熱風炉を加熱するための方法であって、熱風炉における燃焼室の中で燃料を燃焼させること、熱風炉の中の耐火材料を加熱するために燃焼室から燃焼ガスを供給すること、排出された燃焼ガスを燃焼室の中へ再循環させること、熱風炉の中の耐火材料を損傷させることなく燃焼室の中で燃焼を維持するのに十分な量の酸素で燃焼室を富化させること、を含む前記方法。
［２］燃焼ガスを耐火材料に供給することと、燃焼ガスを耐火材料から燃焼室の中へ再循環させること、をさらに含む、［１］に記載の方法。
［３］再循環させた燃焼ガスを前記酸素と混合し、それにより燃焼室の中へ導入するための再循環酸素混合物を供給すること、をさらに含む、［２］に記載の方法。
［４］燃料は、高炉ガス、転炉のトップガス、コークス炉ガス、天然ガス、プロパン、液化石油ガス、およびこれらの混合物から選択されるガス状物質を含む、［１］に記載の方法。
［５］燃料は発熱量を高めた高炉のトップガスを含む、［１］に記載の方法。
［６］燃焼を維持することは１４００℃以下の温度において行われる、［１］に記載の方法。
［７］燃焼室を酸素で富化させることは、燃焼室に通じている少なくとも一つの酸素燃焼バーナーで燃焼するのに必要な全酸素の残りの分を配送することを含む、［１］に記載の方法。
［８］燃焼室に通じている熱風炉のバーナーから燃焼室に供給される流れを横切って発火するように、少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを配置することをさらに含む、［７］に記載の方法。
［９］高炉ガス、転炉のトップガス、コークス炉ガス、天然ガス、プロパン、液化石油ガス、およびこれらの混合物から選択される燃料を用いて少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させることをさらに含む、［７］に記載の方法。
［１０］少なくとも８５％の酸素を含む実質的に純粋な酸素または再循環させた燃焼排ガスで実質的に純粋な酸素を希釈した混合物のうちの少なくとも一つを用いて少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させることをさらに含む、［７］に記載の方法。
［１１］少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを通して送られる燃料についての化学量論上の燃焼要求量を超過する酸素を用いて前記少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させることをさらに含む、［７］に記載の方法。
［１２］燃焼室の中で燃焼を行うのに必要な酸素の残りの分を含む酸化体を送るために、燃焼室に通じている少なくとも一つの酸素ランスを設けることをさらに含む、［７］に記載の方法。
［１３］燃焼室の中の燃焼ガスを燃焼室の燃焼領域の外側で再循環させること、酸化体を少なくとも一つの酸素ランスを通して高速度で燃焼室へ供給すること、および燃焼室の中の火炎を希釈するために燃焼室の中の燃焼ガスを連行すること、をさらに含む、［１２］に記載の方法。
［１４］酸化体についての高速度は少なくとも２００ｍ/ｓの速度である、［１３］に記載の方法。
［１５］酸素と再循環させた燃焼排ガスとを混合した流れを少なくとも一つの酸素ランスを通して燃焼室へ送ることをさらに含む、［１２］に記載の方法。
［１６］燃焼室を酸素で富化させることと隣接して燃料を供給することと、前記燃料を燃焼ガスの中へ連行すること、をさらに含む、［７］に記載の方法。
［１７］再循環を行わずにバーナーを作用させた場合に用いられる単位時間当りのガスの質量流量と少なくとも同等のレベルで、耐火材料を通る単位時間当りのガスの質量流量を維持するのに十分な分の燃焼ガスを再循環させることをさらに含む、［７］に記載の方法。
［１８］再循環を行わずに熱風炉の現行のバーナーを作用させた場合に用いられる火炎温度および単位時間当りの熱エネルギーの処理量と比較して、同等またはそれ以下のレベルで燃焼室の中の火炎温度を維持し、そして同等またはそれ以上のレベルで耐火材料における熱エネルギーの移行量を維持するために、燃焼ガスを再循環させることをさらに含む、［７］に記載の方法。
［１９］燃焼室の中で燃料を燃焼するために燃焼室に対して主バーナーを設けることと、この主バーナーにおいて４０％未満の酸素濃度を生じさせるために少なくとも一つの酸素燃焼バーナーを作用させること、をさらに含む、［７］に記載の方法。
【符号の説明】
【００８０】
１００  熱風炉、  １０１  外部燃焼室、  １０２  耐火材料、  １０３  円頂部、  １０４  空気の入口、  １０５  燃料の入口、  １０６  開口、  １０７  出口、  １０８  空気バーナー、  １１０  燃料供給制御装置、  １２０  高炉、  １３０  空気供給制御装置、  １５０  燃焼排ガス処理装置、  ３００  熱風炉、  ３０１  燃焼室、  ３０２  耐火材料、  ３０３  円頂部、  ３０４  空気の入口、  ３０５  燃料の入口、３０６  開口、  ３０７  開口、  ３１０、３１１、３１２  ランス（吹込み管）、  ３５０  炭素捕捉工程、  ４００  熱風炉、  ４０１  燃焼室、  ４０２  耐火材料、  ４０６  開口、  ４１０  酸素燃焼バーナー、  ４１１  供給管、  ４１２  供給装置、  ４１３  燃料の入口、  ４１４  供給管、  ４１５  供給装置、  ４１６  オリフィス、  ４５０  炭素捕捉工程、  ５００  熱風炉、  ５０１  燃焼室、  ５０２  耐火材料、  ５０３  円頂部、  ５０６  開口、  ５１１  再循環装置（フィードバック装置）、  ５１２  供給管、  ５１３  入口、  ５１４  供給管、  ５１５  供給装置、  ５１６  入口、  ５５０  炭素捕捉工程、  ６００  熱風炉、  ６０１  燃焼室、  ６０２  耐火材料、  ６０６  開口、  ６１０  導管、  ６１１  再循環装置、  ６１２  オリフィス（再循環燃焼ガスの入口）、  ６１３  酸化体の供給管、  ６１４  酸化体供給装置、  ６１５  ランスのオリフィス、  ６１６  燃料供給管、  ６１７  燃料供給装置、  ６１８  燃料の入口、  ６５０  炭素捕捉工程、  ７００  熱風炉、  ７０１  燃焼室、７０２  耐火材料、  ７０３  円頂部、７０４  酸素の注入流れ、７０５  燃料の注入流れ、  ７０６  開口、  ７０７  開口、  ７０９  主バーナー、  ７１１  ランス、  ７１２  ランス、  ７２０  燃焼生成物の流れ、  ７２２  排出燃焼生成物、  ７２４  再循環される燃焼排ガス、  ７２７  空気の流れ、  ７２８  酸化体の流れ、  ７２９  混合した酸化体の流れ、  ７３０  酸化体の流れ、  ７４０  酸素燃焼バーナー、  ７４２  燃料、  ７４４  酸化体、  ７５０  炭素捕捉工程。
【図１】
0006016815.tif 000006
【図２】
0006016815.tif 000007
【図３】
0006016815.tif 000008
【図４】
0006016815.tif 000009
【図５】
0006016815.tif 000010
【図６】
0006016815.tif 000011
【図７】
0006016815.tif 000012
【図８】
0006016815.tif 000013
【図９】
0006016815.tif 000014
【図１０】
0006016815.tif 000015