(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの燃料噴流および少なくとも２つの酸化剤噴流が噴射される、燃料および酸化剤の燃焼方法に関する。本発明によれば、少なくとも１つの第１酸化剤が燃料噴射点から最大２０ｃｍの距離Ｉ1で噴射され、少なくとも１つの第２酸化剤が燃料噴射点から距離Ｉ2で噴射され、Ｉ2が前記Ｉ1より大きい。前記酸化剤はそれらの総量が噴射される燃料の燃焼を保証するのに必要な酸化剤の化学量論量と少なくとも等しくなるような量で噴射される。さらに、前記第１酸化剤は最大２００℃の温度を有する酸素富化空気であり、かつ前記第２酸化剤は少なくとも３００℃の温度に予備加熱された空気である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの燃料および少なくとも２つの酸化剤を噴射する燃料燃焼方法であって、
−  少なくとも１つの第１酸化剤が燃料噴射点から最大２０ｃｍ、好ましくは最大１５ｃｍの距離Ｉ1で噴射されること、
−  少なくとも１つの第２酸化剤が燃料噴射点から距離Ｉ2で噴射され、Ｉ2が前記Ｉ1より大きいこと、
前記酸化剤はそれらの総量が噴射される燃料の燃焼を保証するのに必要な酸化剤の化学量論量と少なくとも等しくなるような量で噴射され、前記第１酸化剤は最大２００℃の温度を有する酸素富化空気であり、かつ前記第２酸化剤は少なくとも３００℃の温度に予備加熱された空気であることを特徴とする。
【請求項２】
前記空気は、富化された空気の酸素濃度が少なくとも３０％であるように酸素で富化される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記酸素富化空気は、雰囲気空気を極低温酸素源と混合することによって得られる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記予備加熱空気は、熱燃焼生産物の一部と熱交換することによって加熱される請求項１〜３いずれか記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つの第１酸化剤は、最大２０ｃｍ、好ましくは最大１５ｃｍの距離Ｉ1で噴射され、一次と称される１つは燃料との混合で、または燃料と接近して噴射され、二次と称されるもうひとつは前記燃料からある距離で噴射される請求項１〜４いずれか記載の方法。
【請求項６】
前記一次酸化剤噴流によって噴射される酸化剤量は、噴射された燃料の燃焼を保証するのに必要な酸素の化学量論量の２〜５０％で表される請求項１〜５いずれか記載の方法。
【請求項７】
前記二次酸化剤は、複数の二次酸化剤噴流に分けられる請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
距離Ｉ2で噴射される前記二次酸化剤は、複数の酸化剤噴流に分けられる請求項１〜７いずれか記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予備加熱酸化剤を用いる段階的に行われる燃焼方法に関する。
【発明の開示】
【０００２】
現在の燃焼方法において、燃料消費を低減するために炉によって放出されるエネルギーを一般的に回収する。炉の煙道ガスで対流される熱は、廃熱ボイラーまたは再生器で回収することができる。この熱回収は、酸化剤が空気である燃焼方法にとって特に一般的である。
【０００３】
酸化剤が酸素である燃焼にとって、エネルギーを回収することが得策である。しかしながら、空気に有効な技術は酸素に直接適用できない。事実、酸素の燃焼によって作られる煙道ガスは高い湿気量を有し、かつ十分な量の腐食性粒子を含むかもしれない。２つの技術は、酸素を予備加熱するために入手可能である。
【０００４】
−  ＵＳ−Ａ−５８０７４１８は、燃焼生成物と少なくとも５０％酸素を含む酸化剤との直接熱交換を述べている。
【０００５】
−  ＵＳ−Ａ−６０７１１１６によれば、中間流および第１熱交換器は酸素に対するエネルギーを第２熱交換器を経由して再貯蔵する前に、燃焼ガスからエネルギーを回収するために用いられている。
【０００６】
これらの技術は、熱交換器のメンテナンスおよび実質的に腐食によるサービス寿命問題、熱酸素を測定しかつ制御する手段の欠陥（熱酸素と互換性のある制御手段なし）およびこの熱酸素の使用に関連する安全の問題のようないくつかの技術的問題を惹起するかもしれない。
【０００７】
本発明によって提起される課題は、酸化剤として酸素を用い、かつ最適な煙道ガスからエネルギーを回収するための新規な燃焼方法を提供する。
【０００８】
本発明によって提起される課題は、酸化剤として酸素を用い、かつ酸素予備加熱によって惹起される課題を遭遇せずに最適な煙道ガスからエネルギーを回収するための新規な燃焼方法を提供する。
【０００９】
これらの目的を達成するために、本発明は少なくとも１つの燃料および少なくとも２つの酸化剤を噴射する燃料燃焼方法：
−  少なくとも１つの第１酸化剤が燃料噴射点から最大２０ｃｍ、好ましくは最大１５ｃｍの距離Ｉ1で噴射されること、
−  少なくとも１つの第２酸化剤が燃料噴射点から距離Ｉ2で噴射され、Ｉ2が前記Ｉ1より大きいこと、前記酸化剤はそれらの総量が噴射される燃料の燃焼を保証するのに必要な酸化剤の化学量論量と少なくとも等しくなるような量で噴射され、前記第１酸化剤は最大２００℃の温度を有する酸素富化空気であり、かつ前記第２酸化剤は少なくとも３００℃の温度に予備加熱された空気である、
に関する。
【００１０】
本発明によれば、前記燃焼方法は段階的に行われる燃焼方法である。この種の燃焼は、炉内の燃料導入点から異なる距離（Ｉ1およびＩ2）で噴射される少なくとも２つの分離噴流の形態で燃料の燃焼に必要な酸化剤の導入からなる。第１酸化剤は、燃料の不完全な燃焼および前記燃料と前記燃料の少なくとも一部をなお含む前記第１酸化剤の間のこの燃焼によって生成されるガスを引き起こすような量で噴射される。第２酸化剤は、前記燃料と前記第１酸化剤の間の燃焼によって精製されるガスになお存在される燃料の燃焼を完全にするような量で噴射される。本発明によれば、酸化剤はそれらの総量が噴射される燃料の燃焼を保証するのに必要な酸化剤の化学量論量と少なくとも等しくなるような量で噴射される。化学量論量は、噴射された燃料の完全燃焼を得るのに必要な酸素の分子量を意味する。種々の酸化剤は、燃料の総燃焼に必要な少なくとも全ての酸素を供給しなければならない。
【００１１】
本発明の基本的な形態によれば、距離Ｉ1で噴射される第１酸化剤は最大２００℃の温度を有する酸素富化空気からなる。“酸素富化空気”とは、富化空気中の酸素濃度が少なくとも３０％、好ましくは少なくとも５０％であるように酸素で富化された空気を意味する。酸素富化空気は、雰囲気空気を極低温酸素源と混合することによって得られることが好ましい。距離Ｉ1で噴射される前記酸化剤は、最大２００℃の温度を有し、この酸化剤は特に燃焼が不完全である炉からエネルギー再生器による予備加熱されない。本発明の別の基本的形態によれば、距離Ｉ2で噴射される第２酸化剤は少なくとも３００℃の温度まで予備加熱された空気からなる。予備加熱は、炉からの熱燃焼生成物を用いる熱回収技術によってなすことができる。しかるに、予備加熱空気は従来のよく知られた技術に従って熱燃焼生成物の一部との熱交換によって加熱されてもよい。
【００１２】
本発明の方法の変形によれば、少なくとも２つの酸化剤は最大１５ｃｍの距離Ｉ1で噴射され、一次と称される１つは燃料との混合で、または燃料と接近して噴射され、二次と称されるもうひとつは前記燃料からある距離で噴射される。“混合で”とは、一次酸化剤および燃料が燃焼ゾーンに導入される前に予備混合されることを意味する。この予備混合は、一次酸化剤および燃料をキャビティに噴射することになすことができ、このキャビティは前記燃焼ゾーンに終端している。“近接して”とは、一次酸化剤が燃焼方法中に導入される全ての酸化剤間の燃料導入点に接近した点で導入される酸化剤であることを意味する。二次酸化剤は、燃料からある距離、すなわち一次酸化剤と燃料導入点の間に規定される距離Ｉ1primaryでの燃料導入点上方から距離Ｉ1secondary、で噴射される。一次酸化剤および二次酸化剤は異なる酸素濃度を有し、好ましくは一次酸化剤は二次酸化剤より高い酸素濃度を有する。一次酸化剤噴流によって噴射される酸化剤の量は、噴射された燃料の燃焼を保証するのに必要な酸素の化学量論量の２〜５０％で示される。二次酸化剤噴流によって噴射される酸化剤および前記距離Ｉ2によって噴射される酸化剤の量は、噴射された燃料の燃焼を保証するのに必要な酸素の化学量論量の５０〜９８％で示されてもよい。この変形において、二次酸化剤は複数の二次酸化剤に分かれてもよく、かつ燃料噴流から同じ距離Ｉ1secondaryまたは燃料噴流から異なる距離Ｉ1secondaryのいずれかで噴射されてもよく、これら距離は２０ｃｍより短く、好ましくは１５ｃｍより短く残る。
【００１３】
本発明の特別な形態によれば、距離Ｉ2によって噴射される酸化剤は負十数の酸化剤噴流に分かれてもよい。
【００１４】
本発明に係る方法は、いかなるタイプの燃焼炉、特に加熱炉、ガラス溶融炉、および鉄または非鉄金属用溶融炉に適用してもよい。
【００１５】
既に述べたような方法の実施によって、方法は窒素を含む酸素を用いるが、ＮＯx放出は低くかつ環境開放標準に合致して残留することが観測される。いかなる場合において、それらは予備加熱された酸素を専ら使用する同様なバーナで得られる量より低く残留する。従って、本発明に係る方法は予備加熱された酸素の欠点のみならず空気での燃焼の弱点も有さない。さらに、富化空気の使用は耐火性摩耗に限定される。
【国際調査報告】
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