ГОРЕЛКА С МИГРИРУЮЩИМ НАГРЕВОМ И СПОСОБ

1. Горелка с мигрирующим нагревом, содержащая:
по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит:
распределительное сопло для потока топлива; и
кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока первого окислителя;
по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока второго окислителя; и
контроллер, запрограммированный:
для независимого регулирования потока топлива в каждое распределительное сопло таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным, и по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, причем поток топлива в активное распределительное сопло является большим чем средний поток топлива в распределительные сопла, а поток топлива в пассивное распределительное сопло является меньшим чем средний поток топлива в распределительные сопла; и
для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим, чем или равнялось приблизительно 75%, причем ступенчатое соотношение представляет собой соотношение содержания кислорода во втором потоке окислителя и суммарного содержания кислорода в первом и втором потоках окислителя.
2. Горелка по п. 1,
в которой горелочные элементы разнесены по существу равномерно на описанной окружности; и
при этом ступенчатое сопло расположено внутри описанной окружности.
3. Горелка по п. 2, в которой по меньшей мере один из горелочных элементов наклонен радиально наружу под углом α от описанной окружности, причем угол α меньше чем или равен приблизительно 60˚.
4. Горелка по п. 2, в которой по меньшей мере один из горелочных элементов наклонен тангенциально под углом под углом β относительно описанной окружности, причем угол β меньше чем или
равен приблизительно 60˚.
5. Горелка по п. 1, в которой горелочные элементы и ступенчатое сопло расположены коллинеарно относительно каждого ступенчатого сопла, расположенного равноудаленно между двумя горелочными элементами.
6. Горелка по п. 1,
в которой поперечное сечение каждого из распределительных сопел и кольцевых сопел имеет малую ось и большую ось, по меньшей мере в 1,5 раза длиннее малой оси; и
при этом по меньшей мере два ступенчатых сопла расположены коллинеарно и смежно каждому горелочному элементу и по существу параллельно большим осям.
7. Горелка по п. 1,
в которой поперечное сечение ступенчатого сопла имеет малую ось и большую ось, по меньшей мере в 1,5 раза длиннее малой оси; и
при этом по меньшей мере два горелочных элемента расположены коллинеарно и смежно ступенчатому соплу и по существу параллельно большой оси.
8. Горелка по п. 1, в которой контроллер запрограммирован для регулирования потока топлива в пассивное распределительное сопло, чтобы он был больше нуля и не превышал или равнялся половине скорости потока активного распределительного сопла.
9. Горелка по п. 1, в которой контроллер запрограммирован для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим, чем или равнялось приблизительно 40%.
10. Горелка по п. 1,
в которой топливо, выходящее из активного распределительного сопла, имеет скорость активной струи, а окислитель, выходящий из ступенчатого сопла, имеет скорость ступенчатой струи; и
при этом контроллер запрограммирован для регулирования соотношения скорости ступенчатой струи и скорости активной струи, чтобы оно составляло по меньшей мере приблизительно 0,05 и менее чем 1.
11. Горелка по п. 1, в которой первый окислитель, протекающий через кольцевые сопла, имеет концентрацию кислорода, равную или большую чем приблизительно 70%.
12. Горелка по п. 1, в которой второй окислитель, протекающий через ступенчатое сопло, имеет концентрацию кислорода, равную или большую чем приблизительно 20,9%.
13. Горелка по п. 1,
в которой активное распределительное сопло имеет скорость потока активной струи, а пассивное распределительное сопло имеет скорость потока пассивной струи; и
при этом контроллер запрограммирован для регулирования соотношения скорости потока активной струи и скорости потока пассивной струи, чтобы оно составляло от приблизительно 5 до приблизительно 40.
14. Горелка по п. 1, в которой горелочный элемент, имеющий пассивное распределительное сопло, имеет соотношение компонентов, составляющее от приблизительно 0,2 до приблизительно 1, причем соотношение компонентов представляет собой соотношение теоретического стехиометрического потока окислителя через кольцевое сопло и фактического потока окислителя через кольцевое сопло для сжигания топлива, протекающего через распределительное сопло, а горелочный элемент, имеющий активное распределительное сопло, имеет соотношение компонентов, составляющее от приблизительно 1 до приблизительно 10, причем соотношение компонентов представляет собой соотношение теоретического стехиометрического потока окислителя через кольцевое сопло и фактического потока окислителя через кольцевое сопло для сжигания топлива, протекающего через распределительное сопло.
15. Горелка по п. 1, дополнительно содержащая датчик для выдачи сигнала в контроллер;
при этом контроллер запрограммирован для регулирования каждого распределительного сопла, чтобы оно становилось активным или пассивным в зависимости от сигнала;
причем датчик выбран из группы, состоящей из датчиков температуры, датчиков излучения, оптических датчиков, камер,
датчиков цвета, датчиков проводимости, бесконтактных датчиков, и их комбинаций.
16. Способ работы горелки в печи, причем горелка имеет по меньшей мере одно ступенчатое сопло и по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит распределительное сопло, окруженное кольцевым соплом, при этом способ включает:
протекание окислителя со скоростью ступенчатого потока через ступенчатое сопло;
протекание окислителя со скоростью потока первого окислителя через каждое из кольцевых сопел;
выбор по меньшей мере одного из распределительных сопел, чтобы оно было активным и по меньшей мере одного из распределительных сопел, чтобы оно было пассивным;
протекание топлива со скорости потока активной струи через активные распределительные сопла; и
протекание топлива со скоростью потока пассивной струи через пассивные распределительные сопла;
причем скорость потока активной струи является большей, чем средняя скорость потока топлива через распределительные сопла, а скорость потока пассивной струи является меньшей, чем средняя скорость потока топлива через распределительные сопла.
17. Способ по п. 16, дополнительно включающий:
измерение параметра в печи;
повторный выбор распределительных сопел, которые являются активными, и распределительных сопел, которые являются пассивными, в зависимости от измеренного параметра; и
периодический повтор этапов измерения и повторного выбора.
18. Горелка с мигрирующим нагревом, содержащая:
по меньшей мере два горелочных элемента, каждый из которых содержит:
распределительное сопло для потока первой текучей среды; и
кольцевое сопло, окружающее распределительное сопло и предназначенное для потока второй текучей среды;
по меньшей мере одно ступенчатое сопло для потока третьей текучей среды; и
контроллер, запрограммированный:
для независимого регулирования потока первой текучей среды в каждое распределительное сопло таким образом, что по меньшей мере одно из распределительных сопел является активным, а по меньшей мере одно из распределительных сопел является пассивным, причем поток в активное распределительное сопло является большим, чем средний поток в распределительные сопла, а поток в пассивное распределительное сопло является меньшим, чем средний поток в распределительные сопла; и
для регулирования ступенчатого соотношения, чтобы оно было меньшим чем или равнялось приблизительно 75%, при этом ступенчатое соотношение представляет собой соотношение потока третьей текучей среды и суммы потока второй текучей среды и потока третьей текучей среды;
причем первая текучая среда содержит одно из топлива и окислителя, а вторая текучая среда и третья текучая среда содержат другое из топлива и окислителя.