[发明专利]用于处理可氧化材料的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2009年7月6日的临时申请No. 61/223155的优先权。本申请的公开内容以引用方式结合到本文。

技术领域

本发明涉及燃烧器和使用燃烧器加热和熔化可氧化材料的方法。

背景技术

用于加热和熔化诸如铝的可氧化材料的各种燃烧器和方法是本领域中已知的。一种这样的方法在USPN5,563,903（以引用方式结合到本文）中描述，该专利描述了一种方法，其中非氧化性气体层被注入火焰和正在熔化的铝之间。非氧化性气体包括多种惰性气体或燃料。

欧洲专利No. 0748982（以引用方式结合到本文）描述了一种方法，其中允许用于熔化铝的燃烧器在亚化学计量法下运行以在铝上方产生还原气氛（atmosphere）。燃烧所需的剩余氧化剂通过单独的流注入燃烧器上方。

与在诸如铝熔化或回收的过程中使用的燃烧设备相关的主要关心的事是金属产量。铝易于被氧化，并且氧化过程在存在于熔炉或熔化器中的高温下被加速。由于氧化造成的铝金属损耗如此昂贵，以致于熔炉操作者经常以富燃料方式操作用于加热熔炉的燃烧器，以便使熔炉中存在的自由氧最小化。

本领域中需要用于加热诸如铝的材料的燃烧器和方法，其使这种材料的氧化最小化从而增加材料产量。

发明内容

通过提供其中燃料隔离（如围绕）氧化剂（例如富氧空气或工业氧）的燃烧器构造，本发明解决了与常规燃烧器和方法相关的问题。通过用燃料隔离氧，降低了氧与待加热材料（也称为“装料”或“负荷”）接触的能力。本燃烧器和方法可减少被氧化的材料的量从而增加材料产量。

本发明的一个方面涉及一种用于加热和熔化在高温下易于氧化的材料的改进的方法和设备。该方法的实例是再生铝熔化，其中通过使用火焰直接加热在熔炉中熔化固体铝（例如回收铝或废铝）。这种方法中使用的火焰通常位于相对靠近负荷的地方，以使从火焰到负荷的辐射热传递最大化；辐射热传递率用距离平方衡量。本发明的燃烧器提供热的同时使用于燃烧以产生热量的氧和正被加热的材料之间的任何相互作用最小化，并且在回收材料的情况下，增加所回收的有用材料的量。

本发明的一个方面涉及一种用于加热材料的装料的方法，该方法包括：

提供待加热材料的装料，

通过使用燃烧器燃烧氧化剂和燃料，其中氧化剂以一种方式供应至燃烧器，使得燃料基本上围绕氧化剂，从而提供与装料相邻的富燃料区，

通过从燃烧到装料的辐射热传递加热装料，和

回收已加热的材料。

在本发明的一个方面，涉及使用具有同轴构造的燃烧器，其中一种气流完全或基本上环绕第二气流。该方面使用以一种方式包裹住氧化剂或氧化剂流的中心芯的燃料的环形流，这种方式使得氧化剂芯被燃料层保持隔离，直到其与燃料已基本上反应为止。

本发明的另一个方面涉及一种用于加热可氧化材料的装料的方法，包括：

提供待加热材料的装料，

通过使用包括至少两个同轴管道的燃烧器燃烧氧化剂和燃料，其中第一管道供应氧化剂，第二管道供应燃料，且第二管道基本上围绕第一管道，并且所述燃烧在足以防止所述氧化剂氧化材料的条件下进行，

通过从燃烧到装料的辐射热传递加热装料，和

回收已加热的材料。

附图说明

图1是本发明的燃烧器的一个方面的示意图。

图2是通过计算机建模确定的CO体积对平均氧摩尔分数的图示。

图3是通过计算机建模和实验数据确定的氧百分比对CO的图示。

图4是天然气喷嘴角度对氧浓度的图示。

图5是本发明的燃烧器构造对氧的图示。

图6是本发明的燃烧器构造与氧的图示。

图7是旋转炉内的氧浓度的图示。

具体实施方式