(57)【要約】本発明は、２つの実質的に平行で対称的なバーナーアセンブリ（Ｇ、Ｄ）を含む工業炉のための燃焼方法に関する。各バーナーアセンブリは、燃料インジェクタ（１０G、１０D）と、燃料インジェクタから増大していく距離に配置された３つの酸化剤インジェクタ（１G、２G、３G、１D、２D、３D）を含む。酸化剤供給系が、バーナーアセンブリの第２および第３のインジェクタ（２G、２D、３G、３D）の少なくともいくつかの間で特定流の酸化剤を循環的に分配する。こうして燃焼時に生成する一酸化窒素の量を減らし、一方で炉内での加熱パワーの良好な分布を確保する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのバーナーアセンブリ（Ｇ、Ｄ）を実質的に水平に、互いに平行かつ２つのアセンブリ間を通過する正中面（Ｐ）に対して対称的に配置する燃焼方法であって、各々のバーナーアセンブリは、
−燃料インジェクタ（１０G、１０D）と、
−それぞれ燃料インジェクタ（１０G、１０D）から増大していく距離に配置された、第１（１G、１D）、第２（２G、２D）および第３（３G、３D）の酸化剤インジェクタと
を含み、酸化剤供給系が、２つのバーナーアセンブリの第２および第３のインジェクタ（２G、２D、３G、３D）の少なくともいくつかの間で所定流量の酸化剤を循環的に分配する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、２つのバーナーアセンブリの第２および第３のインジェクタ（２G、２D、３G、３D）のいくつかの間で、酸化剤流量の循環的な分配を１ヘルツ未満の周波数で行う方法。
【請求項３】
請求項１および２のいずれかに記載の方法であって、２つのバーナーアセンブリのそれぞれの燃料インジェクタ（１０G、１０D）の間の距離が、各燃料インジェクタの直径（Φ10）の３０倍よりも短い方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法であって、酸化剤は３０体積％よりも高い酸素含有量を有する方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法であって、各バーナーアセンブリの第３の酸化剤インジェクタ（３G、３D）を、前記バーナーアセンブリの燃料インジェクタ（１０G、１０D）から、前記第３のインジェクタ（３G、３D）の出口直径よりも少なくとも１０倍長い距離に配置する方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法であって、酸化剤供給系は、各バーナーアセンブリの各々の第１のインジェクタ（１G、１D）に、一定のそれぞれの第１の酸化剤流量（ｘG、ｘD）を供給する方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法であって、酸化剤供給系は、それぞれ各バーナーアセンブリの第１のインジェクタ（１G、１D）に、常に実質的に同一のそれぞれの第１の酸化剤流量（ｘG、ｘD）を供給する方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法であって、酸化剤供給系は、それぞれ各バーナーアセンブリの第２のインジェクタ（２G、２D）に、常に実質的に同一のそれぞれの第２の酸化剤流量（ｙG、ｙD）を供給し、それぞれ各バーナーアセンブリの第３のインジェクタ（３G、３D）に、常に実質的に同一のそれぞれの第３の酸化剤流量（ｚG、ｚD）を供給する方法。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法であって、酸化剤供給系は、２つのバーナーアセンブリの第３のインジェクタ（３G、３D）の間で所定の合計の第３の酸化剤流量を循環的に分配する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、酸化剤供給系は、それぞれ各バーナーアセンブリの各々の第２のインジェクタ（２G、２D）に、一定のそれぞれの第２の酸化剤流量（ｙG、ｙD）を供給する方法。
【請求項１１】
請求項９および１０のいずれかに記載の方法であって、燃料供給系が、２つのバーナーアセンブリの燃料インジェクタ（１０G、１０D）の間で所定の合計の燃料流量を循環的に分配する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、燃料供給系を酸化剤供給系と結合し、２つのバーナーアセンブリの第３のインジェクタ（３G、３D）の間で合計の第３の酸化剤流量の循環的な分配と同位相または逆位相で、２つのバーナーアセンブリの燃料インジェクタ（１０G、１０D）の間で合計の燃料流量を循環的に分配する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は工業炉のための燃焼方法に関する。また、本発明はこのような方法を実施するのに適した炉に関する。
【０００２】
与えられた炉の表面における加熱パワー分布、生成する窒素酸化物の量の減少、炉の中で発生する燃焼炎の安定性は、燃焼炉技術における主要な難題である。
【０００３】
事実、工業燃焼炉のエネルギー効率および利益は、大容量炉の場合にはより高い。これが、加熱すべき表面が大きい理由であろう。これは一般的に原料装入物またはチャンバー内に収容されている溶融物の上面である。したがって、燃焼炎によって送られる加熱パワーを全表面にわたって実質的に均一に分配し、溶融物または溶融物の次の処理のための方法にとって有害であろう、より冷たい領域の形成を防止することは困難である。この目的のために、複数のバーナーを、炉内においてチャンバー上の所定の位置に配置することが知られている。特に、２つのバーナーを互いに平行に配置して、それぞれの水平な炎を同じ方向に向けることができる。他の選択肢は、バーナーを対向するペアの形態で配置して、それぞれの炎を各ペア内で互いに向かい合わせることである。
【０００４】
さらに、燃焼炎中で生成する窒素酸化物（ＮＯx）の量は局所的な酸素および窒素の濃度（［Ｏ2］および［Ｎ2］と表示される）に依存する。特に、熱的に生成する一酸化窒素の量（［ＮＯ］thと表示される）は、以下の式によって与えられる。
【数１】
2008523346.tif 000003
【０００５】
ここで、ｋは数値定数であり、ｅｘｐは指数関数を示し、Ｅaは正の活性化エネルギーであり、Ｒは理想気体定数を示し、Ｔは局所温度である。
【０００６】
熱的に生成する一酸化窒素の量を減らすために、実質的に窒素を含まない酸化剤の使用が知られている。たとえば、空気の変わりに酸素富化酸化剤を用いる。しかし、得られる窒素酸化物の減少は、施行されている条例を満たすには不十分である。
【０００７】
生成する一酸化窒素の量をさらに減らすには、特にＵＳ５５２２７２１およびＥＰ０５２４８８０により、炎に供給される酸化剤流量および／または燃料流量を循環的に変化させることも知られている。したがって、炎中の酸素と燃料との局所的・瞬間的濃度の比は、燃焼反応の化学量論と異なる。結果として、局所温度はより低く、式（１）によれば、これは熱的に生成する一酸化窒素の量のさらなる減少を起こす。しかし、流量変化パラメータ、たとえば流量の変化の振幅、周波数および位相は、満足な加熱効率および一酸化炭素（ＣＯ）の低放出を得るように調節することは困難である。事実、一酸化窒素は毒性があって汚染物質であり、混合物中の局所的・瞬間的酸素濃度が燃料の局所的・瞬間的に比較して低すぎる場合に不完全燃焼によって発生する。
【０００８】
生成する窒素酸化物の量のさらなる減少を得るための他の方法は、比較的長い距離だけ互いに離れた炉の２つの位置で、酸化剤および燃料の主要部を注入することにある。これらの条件下でなされる燃焼は「段階的（staged）」と呼ばれる（たとえばＥＰ  ０７４８９８１参照）。また、少量部の酸化剤を燃料出口の近くで注入して燃焼条件を安定化する。その後、酸化剤および燃料の主要部は、ジェットが重なる広がった体積の中で次第に混合される。このようにして、一方で局所的な酸素および燃料の濃度の比と、他方で燃焼反応の化学量論との間のギャップ効果も得られる。さらに、この化学量論的なギャップ効果が希釈効果に重畳される。局所温度したがって一酸化窒素の量もそれによって減少する。しかし、この段階燃焼配置においては、鉛直方向における炎の位置が特に不安定である。それに応じて、装入材料の加熱の効率が減少し、頂部の耐火物が損傷するであろう。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、上述した欠点をもたないか、またはこれらの欠点が減少した燃焼方法を提供することにある。
【００１０】
こうして、本発明は、２つのバーナーアセンブリを実質的に水平に、互いに平行かつ２つのアセンブリ間を通過する正中面に対して対称的に配置する燃焼方法を提案する。各々のバーナーアセンブリは、
−燃料インジェクタと、
−それぞれ燃料インジェクタから増大していく距離に配置された、第１、第２および第３の酸化剤インジェクタと
を含む。
【００１１】
酸化剤供給系が、２つのバーナーアセンブリの第２および第３のインジェクタの少なくともいくつかの間で所定流量の酸化剤を循環的に分配する。
【００１２】
バーナーアセンブリは実質的に水平なので、炉内で生じる炎はそれ自身水平面に含まれる。こうして、炎によって生じた熱は、炉の装入物へ効率的に移動し、特定の炉の位置で炉の上に配置されている頂部の構造体を過剰に加熱することがない。それによって、頂部構造体の早すぎる損耗が避けられる。
【００１３】
したがって、酸化剤は２つのバーナーアセンブリの各々について３個所において炉内へ導入される。第１の酸化剤導入個所は第１のインジェクタであり、これは対応する燃料インジェクタに最も近い。これは、第１の燃料の不完全燃焼を起こすのに役立ち、その後これは第２および第３のインジェクタによって導入される酸化剤によって完全になる。また、第１のインジェクタは一般的にその出口での燃焼条件を安定化するのに役立つ。各々のバーナーについて、第３の酸化剤導入個所は燃料インジェクタから最も遠く、第３の酸化剤インジェクタは、第１および第３のインジェクタからの距離の間で、燃料インジェクタからの中間的な距離に配置されている。
【００１４】
好ましくは、酸化剤は３０体積％より高い、さらに７０体積％より高い酸素含有量を有する。
【００１５】
炉内へ導入される合計の酸化剤流量は２つのバーナーアセンブリの第１、第２および第３のインジェクタの間で分配される。この合計の酸化剤流量の所定の一部は、第２および第３のインジェクタによって注入され、それらの少なくともいくつかの間での分配は循環的に可変である。２つの第２および２つの第３の酸化剤インジェクタによって注入される合計の酸化剤流量の所定の一部は実質的に一定である。これは任意に変化してもよいが、可変である第２および／または第３の酸化剤インジェクタの個々の流量の変化よりも遅い。たとえば、酸化剤の所定の割合を所定の時間に第２および／または第３のインジェクタのいくつかによって炉内へ注入し、それから後の時間に他の第２および／または第３のインジェクタによって注入する。したがって、本発明の装置によって得られる酸化剤注入は前記第２および／または第３のインジェクタのいくつかの間でかわるがわるに行われる。
【００１６】
２つのバーナーアセンブリの第２および第３のインジェクタのいくつかの間での酸化剤の循環的な分配は好ましくは１ヘルツ以下の周波数で行われる。そのとき、炉内における炎の振動時間は１秒よりも長い。本発明者らは、このような条件が特に安定な燃焼をもたらすことを観測している。
【００１７】
得られる段階燃焼において、炉内に導入された燃料および酸化剤は燃焼領域における排気ガスの再循環によって希釈される。この目的のために、酸化剤の主要部は、燃料導入個所から長い距離で炉内に導入される。それにより燃料と酸化剤との混合を遅らせることによって、酸化剤は、主燃焼領域に入る前に炉内に存在する雰囲気ガスによってかなり希釈される。しかし、炎を安定させるために、各燃料導入位置の近くで炉内に酸化剤を導入することも必要である。燃料の近くで導入される酸化剤の一部は、第１流と呼ばれ、燃料から遠くで導入されるものは第２流と呼ばれる。
【００１８】
有利には、酸化剤供給系はそれぞれ各バーナーアセンブリの第１のインジェクタにそれぞれ実質的に常に等しい第１の酸化剤流量を供給する。
【００１９】
各バーナーアセンブリは炉内に炎を生成するが、２つのバーナーアセンブリが互いにそれほど遠くない場合には、それらのそれぞれの炎は合体して単独の燃焼体積を形成する。特に、２つのバーナーアセンブリのそれぞれの燃料インジェクタの間の距離が各燃料インジェクタの直径の３０倍よりも短い場合には、このような単独の炎が得られる。この議論の残りにおいて、「炎」という用語は燃焼が起きている全体の体積をおおまかに指し、２つのバーナーアセンブリの間の大きな離れた距離の場合にはこの体積は２つの部分に分割されてもよいことが理解される。
【００２０】
第２および第３のインジェクタの少なくともいくつかの間での酸化剤流量分配の循環的な変化は炉内における炎の水平シフトを起こす。２つのバーナーアセンブリの間の分離距離および第２および第３のインジェクタの酸化剤流量の変化曲線の形状に依存して、炎のシフトは２つの位置の間でのその揺らぎまたは２つの配置の間の炎の振動からなる。一般的に、炉内におけるガス分配の循環的な変化は、実質的に水平方向に炎を交互にシフトさせることにより、特に鉛直方向における炎の安定性を改善する。
【００２１】
最後に、炎のシフトは、炉の体積にわたって加熱パワー分布を改善する。炉装入物への熱移動が得られ、これは炉の各位置で起こる熱入力の時間平均効果のおかげでより均一になる。
【００２２】
本発明は上記のような方法を実施するために適した炉も提案している。
【００２３】
本発明の他の特徴および利点は、明細書に添付した図面を参照しながら、２つの非限定的な代表的な実施形態の記載から見えてくるであろう。
【００２４】
図の明確化のために、示された装置の寸法は実際の寸法に比例していない。特に、これらの図において測定された寸法は別個の実際の寸法に関連しているが、同じスケール比で転置されてはいない。
【００２５】
図１は炉１００、たとえば原料溶融炉の鉛直壁１０１を示す。炉１００は、別個の装入、加熱および炉排出工程をもつバッチ操作を行ってもよいし、原料装入および溶融物排出の常時フローをもつ連続操作を行ってもよい。Ｆは炉の壁１０１上に装入された材料の自由面を示す。
【００２６】
燃料および酸化剤インジェクタは壁１０１上に配置され、それぞれの流体出口方向は実質的に水平である。これらはラインＦの上方の高さｈに位置する水平ラインで配列されている。ｈは好ましくは２５０ｍｍ（ミリメートル）〜５５０ｍｍである。
【００２７】
壁１０１は鉛直な正中面Ｐによって、それぞれ、Ｇで表示される左およびＤで表示される右の２つの部分に分割される。インジェクタは、２つの壁の部分上に、以下のように対象に配置されている。
【００２８】
−２つの燃料インジェクタ（１０Gおよび１０Dと参照符号をつける）は、水平に測って、それぞれ正中面Ｐから同じ距離ｄ10で壁の部分ＧおよびＤ上に位置する。
【００２９】
−３つの酸化剤インジェクタ（１G、２Gおよび３Gと参照符号をつける）は、壁の部分Ｇ内に、それぞれ正中面Ｐから距離ｄ1、ｄ2およびｄ3で配列されている。壁の部分Ｇのインジェクタから正中面Ｐまでの距離は、たとえば以下の式を満足する。ｄ1＜ｄ10＜ｄ2＜ｄ3。インジェクタ１０G、１G、２Gおよび３Gは一般的に同じ水平ライン上に配置されている。
【００３０】
−それぞれインジェクタ１G、２Gおよび３Gと同一の、３つの酸化剤インジェクタ１D、２Dおよび３Dは、壁の部分Ｄ上でそれらに対して対称に配置されている。
【００３１】
インジェクタ１０G、１G、２Gおよび３Gは、壁１０１の左側部分に関連して第１のバーナーアセンブリを形成する。単純化のために、以下ではこのバーナーアセンブリをＧによって表示する。同様に、インジェクタ１０D、１D、２Dおよび３Dは第２のバーナーアセンブリを形成し、壁１０１の右側部分に関連してＤによって表示する。
【００３２】
インジェクタ１０Gおよび１０Dによって炉１００内に導入される燃料は気体でも液体でもよい。液体燃料の場合、インジェクタ１０Gおよび１０Dは各々スプレーノズルを組み込み、燃料液滴のジェットを生成する。
【００３３】
好ましくは、各々のバーナーアセンブリの燃料インジェクタ１０Gまたは１０Dと正中面Ｐとの間の距離ｄ10は、各々のインジェクタ１０Gまたは１０Dの直径（Φ10と表示）の１５倍よりも短い。これらの条件下で、２つのバーナーアセンブリＧおよびＤに共通の単独の炎が炉１００内に発生する。インジェクタ１G、２G、３G、１D、２Dおよび３Dによって導入される酸化剤は、通常約７０体積％以上の酸素含有量を有する気体である。
【００３４】
好ましくは、各バーナーアセンブリの第３の酸化剤インジェクタは前記アセンブリの燃料インジェクタから、第３のインジェクタの出口直径よりも少なくとも１０倍長い距離に位置する。換言すれば、ｄ3−ｄ10＞１０・Φ3、ここでΦ3はインジェクタ３Gおよび３Dの出口直径をいう。したがって、それぞれインジェクタ３G、３Dの酸化剤ジェットは、段階燃焼を得るために、それぞれインジェクタ１０G、１０Dから十分に遠い。
【００３５】
各バーナーアセンブリの全てのインジェクタは実質的に水平に向いているので、生成する炎は炉１００内に収容されている溶融物の表面に平行である。
【００３６】
有利には、酸化剤供給系は、それぞれ各バーナーアセンブリの第１のインジェクタの各々、すなわち、インジェクタ１Gおよび１Dに一定のそれぞれの第１の酸化剤流量を供給する。そこで、酸化剤供給系は、インジェクタ１Gおよび１Dの供給に関して単純化される。好ましくは、２つのインジェクタ１Gおよび１Dのそれぞれの流量は、実質的に等しく、ｘG＝ｘDである。ｘGおよびｘDによりインジェクタ１Gおよび１Dのそれぞれの流量を示す。例として、ｘGおよびｘDは各バーナーアセンブリへ注入される合計の酸化剤流量の１０％に各々対応する。
【００３７】
図２ａおよび図２ｂを参照して説明する本発明の第１の実施形態によれば、正中面Ｐに関して対称的に配置された２つのインジェクタの酸化剤流量は常に等しい。ｙG、ｙD、ｚG、およびｚDによって、インジェクタ２G、２D、３Gおよび３Dのそれぞれ瞬間流量を示すことにより、以下の式が満足される。ｙG＝ｙDおよびｚG＝ｚD。換言すれば、酸化剤供給系は、それぞれ各バーナーアセンブリの第２のインジェクタに常に実質的に等しいそれぞれの第２の酸化剤流量を供給し、それぞれ各バーナーアセンブリの第３のインジェクタに常に実質的に等しいそれぞれの第３の酸化剤流量を供給する。たとえば、インジェクタ２G、２D、３Gおよび３Dの供給系は、それぞれ各バーナーアセンブリＧおよびＤに割り当てられた２つの同一の分配ボックスを有していてもよい。これらの分配ボックスは共通の可変制御部材と結合し、各ボックスはそれぞれ第２または第３のインジェクタへ送られる酸化剤流を分離するための可動壁を有する。
【００３８】
したがって、得られる炎は正中面に集中し、常にそれに関して対称である。図２ａは、一方で流量ｙGおよびｙD、他方で流量ｚGおよびｚDの変化の例を示している。ｘ軸は時間（秒で表示）を示し、ｙ軸はその各々のインジェクタによって導入される各バーナーアセンブリの酸化剤流量の分率を示す。各バーナーアセンブリＧおよびＤの合計の酸化剤流量は一定であり、ｘGおよびｘDも一定であり、各々、対応するバーナーアセンブリの流量の１０％に等しい。
【００３９】
例として、ｙGおよびｙDは１０％と５０％の間で実質的に正弦波状に変化し、ｚGおよびｚDは４０％と８０％の間で変化する。これらの変化の時間は２秒である。炎の極値の配置は以下の状態に対応する。
【００４０】
−状態１、ｙG＝ｙD＝１０％およびｚG＝ｚD＝８０％
−状態２、ｙG＝ｙD＝５０％およびｚG＝ｚD＝４０％。
【００４１】
混合物の体積は、状態２よりも状態１で大きい。インジェクタを通過する水平面における炎の境界線２００を示す図２ｂによれば、状態１は幅および長さの両方に関して拡大した炎に対応し、状態２はより狭くより短い炎に対応する。明確さのために、各々の酸化剤インジェクタによって炉内に導入される流量を図２ｂに示す。状態１においては、燃料および酸化剤は炎の中でより希釈されている。そのとき温度はより低いが、装入材料の全表面のより良好なカバレージが得られる。そのとき炎から炉装入物への熱移動は特に均一である。逆に、状態２では炎はより集中し強烈である。
【００４２】
次に、第２の実施形態を、図３ａおよび図３ｂと関連して説明する。この第２の実施形態は、２つのバーナーアセンブリの間での交互の酸化剤供給に対応する。より具体的には、酸化剤供給系は所定の合計の第３の酸化剤流量を、２つのバーナーアセンブリの前記第３のインジェクタへ分配する。
【００４３】
酸化剤供給系はさらにそれぞれ各バーナーアセンブリの各々の第２のインジェクタに一定のそれぞれの第２の酸化剤流量を供給する。それによって交互の酸化剤供給の特に単純な実施が得られる。さらに、第２の酸化剤供給は実質的に等しくてもよい。
【００４４】
本発明の第１の実施形態により上記で用いられた炉およびバーナーアセンブリを、変更なしに、交互の酸化剤供給を伴う操作のために繰り返してもよい。同じ表記法および参照符号を用い、我々はここではｘG＝ｘD＝ｘ／２およびｙG＝ｙD＝ｙ／２とする。ここで、ｘはインジェクタ１Gおよび１Dによって炉１００に導入される合計の酸化剤流量を示し、ｙはインジェクタ２Gおよび２Dによって導入される合計の酸化剤流量を示す。ｘおよびｙはそれぞれ合計の第１および第２の酸化剤流量と呼ばれる。同様に、ｚは合計の第３の酸化剤流量、すなわちインジェクタ３Gおよび３Dによって導入される合計の第３の酸化剤流量を示す。例として、炉に導入される合計の酸化剤流量のパーセンテージとして表現すると、ｘ＝１０％、ｙ＝１５％およびｚ＝７５％である。一般的に、ｘおよびｙは実質的に一定であるか、または循環的に変化する個々のインジェクタの流量よりもゆっくりと変化する。
【００４５】
酸化剤供給系はインジェクタ３Gおよび３Dに接続された分配ボックスでもよく、これはそれぞれインジェクタ３Gおよび３Dへ送られる酸化剤流の間に配置された可動分離壁を有する。
【００４６】
図３ａはこのような操作を示し、それによってｚG＋ｚD＝ｚという式が常に満足される。図３ｂにおけるｙ軸は炉に導入される合計の酸化剤流量すなわちｘ＋ｙ＋ｚのパーセンテージを示す。ｚGおよびｚDは各々１０％と６５％との間で変化する。また流量変化の時間は２秒である。
【００４７】
ここでは極値の炎の配置は以下の状態に対応する。
【００４８】
−状態１、ｚG＝６５％およびｚD＝１０％
−状態２、ｚD＝１０％およびｚG＝６５％。
【００４９】
混合物の体積および炎は、上記の状態１および２（図３ｂ）の間で対称的な配置を有する。これらの状態の各々において、炎はより高い酸化剤流量を有するインジェクタ３Gまたは３Dの側へ向かってシフトする。たとえば、炎は、状態１においては左側へ向かってシフトし、状態２においては右側へ向かってシフトする。この炎の横向きの揺らぎはその高さを安定化するので、一方で炎は装入材料の自由表面から実質的に一定の差のままであり、他方で炉の頂部から実質的に一定の距離にある。このときこれらの２つの距離を良好に制御され、均一な溶融プロセスを得て、頂部の耐火物の劣化を遅くする。
【００５０】
さらに、この炎の横向きの揺らぎは、壁１０１に平行な水平方向における、炎を炉の装入物との間のかなり均一な熱移動をもたらす。
【００５１】
インジェクタ３Gおよび３Dの出口での酸化剤の速度により、炎はより高い瞬間酸化剤流量を有するインジェクタ３Gまたは３Dの側でより長い。これは炎による炉の表面の良好な平均カバレージを生じさせる。例として、酸化剤はインジェクタ３Gおよび３Dによって２０ｍ・ｓ-1（メーター／秒）と１６０ｍ・ｓ-1の間、たとえば９０ｍ・ｓ-1の速度で吐出される。一般的に、燃料と酸化剤との平均距離、および炉の壁１０１から燃焼が起こる個所までの平均距離は、インジェクタ３Gおよび３Dによる酸化剤の吐出の速度が高速になるにつれて、比例して長くなる。
【００５２】
さらに、各々の交代により、２つのインジェクタ３Gおよび３Dの一方によって導入される高い酸化剤流量は、このインジェクタに対応する正中面Ｐの側で燃料の実質的な希釈を起こす。逆に、炎は、より低い瞬間酸化剤流量を有するインジェクタ３Gまたは３Dの側の正中面Ｐに対して炎の偏りの領域においてより集中する。２つの状態１および２の各々に対応する炎の境界線２００に関して、この領域を図３ｂにおいてＡと表示する。それゆえ、領域Ａは、正中面Ｐの両側の２つの対称的な位置の間で、各々の交代でシフトする。
【００５３】
炎は領域Ａにおいて燃料がより豊富なので、この位置でより多量のすすが生成する。同時に、領域Ａは常に装入物への熱移動に最も寄与する炎の部分に対応する。
【００５４】
炎の内側のこのような領域Ａの存在は、溶融している材料に、特に温度が均一でない場合のこの材料の化学的な挙動に依存して、好都合であるかまたは有害であろう。本発明の第２の実施形態に対する改良によれば、各々の交代でインジェクタ１０Gおよび１０Dの燃料流量を変化させることによって、このような領域Ａの存在を弱めたり激化させたりすることができる。この目的のために、燃料供給系は２つのバーナーアセンブリの燃料インジェクタの間で所定の合計の燃料流量を循環的に分配する。
【００５５】
有利には、燃料供給系は酸化剤供給系と結合し、２つのバーナーアセンブリの第３のインジェクタの間で合計の第３の酸化剤流量の循環的な分配と同位相または逆位相で、２つのバーナーアセンブリの燃料インジェクタの間で合計の燃料流量を循環的に分配するようにする。
【００５６】
たとえば、インジェクタ１０Gおよび１０Dの入口に他の分配ボックスを配置してもよい。この他の分配ボックスはそれぞれインジェクタ１０Gおよび１０Dに送られる燃料流の間に配置された可動分離壁を有する。
【００５７】
インジェクタ３Gおよび３Dに接続された第１、ならびにインジェクタ１０Gおよび１０Dに接続された第２の２つの分配ボックスは、逆位相で同期して制御することができる。２つのインジェクタ１０Gまたは１０Dの一方に送られる燃料流量は最大または最小であり、同時に反対側のインジェクタ３Dまたは３Gに送られる酸化剤流量も最大または最小である。これにより、領域Ａの補強が得られ、その中への燃料流量が最大である場合に燃料インジェクタ１０Gまたは１０Dの出口に近い炎の明るさを増加させる。燃料濃度はインジェクタ３Gまたは３Dの側でより希薄であり、それに対して酸化剤流量は最大である。この増加した減少は、インジェクタから最も遠い個所で炎の短縮を起こす。
【００５８】
逆に、２つの分配ボックスは、同位相で同期して制御することができる。２つのインジェクタ３Gまたは３Dの一方に送られる燃料流量は最大または最小であり、同時に同じ側のインジェクタ３Dまたは３Gに送られる酸化剤流量も最大または最小である。これにより、領域Ａの補強が得られ、その中への燃料流量が最大である場合に燃料インジェクタ１０Gまたは１０Dの出口に近い炎の明るさを増加させる。燃料濃度はインジェクタ３Gまたは３Dの側でより希薄であり、それに対して酸化剤流量は最大である。この増加した減少は、インジェクタから最も遠い個所で炎の短縮を起こす。このとき領域Ａが縮小し、炎の全範囲に溶け込んでもよい。このとき前記炎は、２つの右側および左側の間で、より高い横の変位で振動する。同時に、炎は細長くなるので、２つの効果が組み合わさって炎による全体の炉の表面の最適な吹きつけを得る。これは、装入物への特に高い平均熱移動表面をもたらす。
【００５９】
燃料流量分配が酸化剤流量分配と同時に変化する場合に得られる炎の境界線を図４に示す。プロット２００ａおよび２００ｂはそれぞれ逆位相および同位相の変化に対応する。プロット２００は、２つのインジェクタ１０Gおよび１０Dの間でつりあった、一定の燃料流量分配に対応する。これは比較のために破線で示している。プロット２００、２００ａおよび２００ｂはすべて、同一の合計の燃料流量および酸化剤流量に対応する。図４においては明確さのために、上で定義した状態１における炎の輪郭のみを各々の場合に示している。
【００６０】
本発明に対する多くの変更および修正を、詳細に説明した実施形態に関して導入することができることが理解される。このような変更および修正は、本発明が実施される炉の特に幾何学的な具体的な特徴を特に考慮に入れてもよい。さらに、特に最大の燃焼速度を得ることおよび生成する一酸化炭素の量を減少させるために、酸化剤流量の変化の周波数を当業者に知られた方法で修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は本発明を実施するのに適した炉の配置を示す。
【図２ａ】図２ａは、本発明の第１の実施形態による、図１におけるような炉の第１、第２および第３のインジェクタの酸化剤流量の変化の図である。
【図２ｂ】図２ｂは、図２ａに示された流量変化についての異なる時間で得られる炎の２つの配置を示す。
【図３ａ】図３ａは本発明の第２の実施形態について図２ａに対応する。
【図３ｂ】図３ｂは本発明の第２の実施形態について図２ｂに対応する。
【図４】本発明の第２の実施形態の改良に対応する様々な炎の配置を示す。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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