СПОСОБ ИНЖЕКЦИИ КИСЛОРОДА

1. Способ инжекции кислорода в расплав, размещенный внутри металлургической печи, имеющей нагретую печную атмосферу, причем указанный способ включает в себя
введение потока кислорода в сопло, имеющее канал с сужающейся-расширяющейся конфигурацией;
инжекцию топлива, содержащего водородсодержащее вещество, в поток кислорода на внутренних окружных участках канала, которые расположены полностью внутри канала, таким образом, что внутри канала образуется объединенный топливо- и кислородсодержащий поток, имеющий структуру, состоящую из внешней периферийной области, содержащей смесь кислорода и топлива, и внутренней центральной области, окруженной внешней периферийной областью и содержащей кислород и по существу без топлива;
причем поток кислорода вводят во впускную секцию канала при критическом давлении или выше него, тем самым обеспечивая режим течения со сверхкритическим перепадом давления внутри центральной горловинной секции канала; ускорение объединенного топливо- и кислородсодержащего потока до сверхзвуковой скорости внутри расширяющейся секции канала; и выпуск объединенного топливо- и кислородсодержащего потока в виде структурированной струи из сопла в печную атмосферу, причем при выпуске из сопла эта структурированная струя имеет структуру объединенного топливо- и кислородсодержащего потока и сверхзвуковую скорость;
предотвращение воспламенения и сгорания топлива внутри канала за счет снабжения канала внутренней поверхностью, не прерываемой какими-либо нарушениями непрерывности, на которых внешняя периферийная область могла бы в противном случае замедляться и предоставлять место для стабильного сгорания топлива;
получение пламенной оболочки, окружающей струю кислорода, образовавшуюся из внутренней центральной области структурированной струи, и первоначально имеющей сверхзвуковую скорость, чтобы сдерживать снижение скорости и снижение концентрации струи кислорода, причем эту пламенную оболочку получают полностью вне сопла посредством соприкосновения внешней периферийной области структурированной струи с нагретой печной атмосферой таким образом, чтобы создать зону сдвигового перемешивания, содержащую горючую смесь, состоящую из топлива, кислорода и нагретой печной атмосферы, и самовоспламенения этой горючей смеси посредством тепла, поставляемого нагретой печной атмосферой; и
направление струи кислорода в расплав при ее окружении пламенной оболочкой.
2. Способ по п.1, в котором объединенный топливо- и кислородсодержащий поток полностью расширен при его выпуске в виде структурированной струи из сопла; и топливо вводят в поток кислорода при его нахождении внутри расширяющейся секции сопла.
3. Способ по п.1, в котором объединенный топливо- и кислородсодержащий поток перерасширен при его выпуске в виде структурированной струи из сопла, так что поток кислорода при его нахождении внутри расширяющейся секции сопла имеет давление ниже окружающего; и топливо вводят в поток кислорода на том участке внутри расширяющейся секции, на котором поток кислорода находится при давлении ниже окружающего.
4. Способ по п.1, в котором металлургической печью является электродуговая печь, и топливо вводят в поток кислорода при коэффициенте избытка топлива между 0,02 и 0,14.
5. Способ по п.1, в котором металлургической печью является кислородный конвертер, и топливо вводят в поток кислорода при коэффициенте избытка топлива между 0,01 и 0,06.
6. Способ по п.1, в котором металлургической печью является электродуговая печь или кислородный конвертер, нагретая печная атмосфера содержит монооксид углерода, и горючая смесь содержит монооксид углерода.
7. Способ по п.1, в котором топливо вводят в поток кислорода на внутренних окружных участках канала путем инжекции топлива в пористый металлический кольцевой элемент, имеющий внутреннюю кольцевую поверхность, образующую часть горловинной секции или расширяющейся секции сужающегося-расширяющегося канала.
8. Способ инжекции кислорода в расплав, размещенный внутри металлургической печи, имеющей нагретую печную атмосферу, содержащую монооксид углерода, причем указанный способ включает в себя
введение потоков кислорода в сопла, имеющие каналы с сужающейся-расширяющейся конфигурацией, причем эти сопла расположены на головке водоохлаждаемой фурмы и отклонены наружу от центральный оси водоохлаждаемой фурмы;
инжекцию топлива, содержащего водородсодержащее вещество, в потоки кислорода на внутренних окружных участках каналов, которые расположены полностью внутри каналов, таким образом, что внутри каналов образуются объединенные топливо- и кислородсодержащие потоки, каждый из которых имеет структуру, состоящую из внешней периферийной области, содержащей смесь кислорода и топлива, и внутренней центральной области, окруженной внешней периферийной областью и содержащей кислород и по существу без топлива;
причем потоки кислорода вводят во впускные секции каналов при критическом давлении или выше него, тем самым обеспечивая режим течения со сверхкритическим перепадом давления внутри центральных горловинных секций каналов; ускорение объединенного топливо- и кислородсодержащего потока до сверхзвуковой скорости внутри расширяющихся секций каналов; и выпуск объединенных топливо- и кислородсодержащих потоков в виде структурированных струй из сопел в печную атмосферу, причем при выпуске из сопла эти структурированные струи имеют структуру объединенного топливо- и кислородсодержащего потока и сверхзвуковую скорость;
предотвращение воспламенения и сгорания топлива внутри каналов за счет снабжения каналов внутренней поверхностью, не прерываемой какими-либо нарушениями непрерывности, на которых внешняя периферийная область могла бы в противном случае замедляться и предоставлять место для стабильного сгорания топлива;
получение пламенных оболочек, окружающих отдельные струи кислорода, образовавшиеся из внутренней центральной области структурированных струй, и первоначально имеющих сверхзвуковую скорость, чтобы сдерживать снижение скорости и снижение концентрации струй кислорода, причем эти пламенные оболочки получают полностью вне сопел посредством соприкосновения внешней периферийной области структурированных струй с нагретой печной атмосферой таким образом, чтобы создать зону сдвигового перемешивания, содержащую горючую смесь, состоящую из топлива, кислорода и нагретой печной атмосферы, и самовоспламенения этой горючей смеси посредством тепла, поставляемого нагретой печной атмосферой; и
расположение водоохлаждаемой фурмы внутри металлургической емкости и направление струй кислорода в расплав при их окружении пламенными оболочками.
9. Способ по п.8, в котором металлургической печью является кислородный конвертер, и топливо вводят в поток кислорода при коэффициенте избытка топлива между 0,01 и 0,06.
10. Способ по п.9, в котором
топливо вводят в топливную камеру, и сопла проходят через эту топливную камеру; и
топливо вводят в каналы через топливные проходы, размещенные внутри головки фурмы и устанавливающие сообщение между внутренними окружными участками каналов и топливной камерой.