[发明专利]用于自动地调整火焰以适应不同操作条件的方法和设备

说明书

本发明涉及用于自动地调整火焰以适应不同操作条件的方法和设备，更具体地，涉及用于借助于燃烧器在所述燃烧器下游的燃烧区(1)中利用氧化剂使燃料燃烧的方法和用于实施该方法的燃烧器，在该方法中，经至少一个第一通孔(44)喷射至少一股燃料流，经至少一个第二通孔(43)将主氧化剂流喷射到所述一股或多股燃料流的下方或上方，将辅助氧化剂流(51)引入，使其与该至少一股燃料流接触，从而通过利用辅助氧化剂流进行的燃料的初始部分燃烧来产生初始火焰(60)，初始部分燃烧借助于该至少一股主氧化剂流在初始火焰(60)的下游完全燃烧，根据初始火焰(60)的发射强度来调整主氧化剂流的流量或主氧化剂流的流量与辅助氧化剂流的流量之间的比率。

技术领域

本发明涉及一种借助于燃烧器进行燃烧的方法、一种适合于实施该方法的燃烧器以及一种包括这种燃烧器的设备。

背景技术

在工业燃烧过程中，例如为了转化原料，从火焰和燃烧产物向原料传热的有效性至关重要。特别是区分出通过对流进行的热传递和通过辐射进行的热传递。

通常，火焰的发射强度表示燃烧产生的能量的、通过辐射传递的部分。发射的光谱间隔和该间隔中的发射强度与燃烧产物和被激发的自由基(中间物种)如羟基自由基的存在有关，自由基通过在特定波长范围内或在特定波长下发射而释放。所述被激发的自由基的性质和数量又取决于诸如燃料和氧化剂的性质的参数以及它们各自的流量和它们的流量的比率以及该火焰的氧化或还原状态。

从专利申请EP-A-0763692中已经知道这些关系，其中描述了一种燃烧器，该燃烧器包括：用于供应富氧氧化剂(至少80％的O₂)的内部第一通路；在外部环绕用于供应氧化剂的第一通路的、用于供应燃料的中间通路；和在外部环绕用于供应燃料的通路的、用于供应氧化剂的外部第二通路。根据EP-A-0763692，该燃烧器包括用于使通过内部第一通路喷射的氧化剂的流量变化的装置，这使得可以控制火焰的特性，例如发光度和火焰长度，并且特别是对OH自由基(也表示为OH*)的发射的控制。上述已知的燃烧器是同心且相邻地喷射燃料和氧化剂的燃烧器，该燃烧器产生具有基本上圆形的横截面并且因此具有基本上轴对称的热传递的火焰。

尽管对于某些应用来说，需要这样的轴对称传递，但对于其它应用而言，非轴对称的热传递是优选的。

例如，在包括于原料上方安装在竖直壁中的燃烧器的所谓的“罐式”玻璃熔炉中，寻求使向位于燃烧器高度/水平面的下方的原料的热传递最大化并使向炉壁和炉顶的热传递最小化。这特别是借助于位于竖直壁中并靠近待加热原料并且产生基本上平行于原料的自由表面的所谓的“平焰”的燃烧器来实现。

除了优化的热传递之外，特别是在火焰与原料直接相互作用(在火焰与原料之间没有物理屏障)的过程中，还寻求某些火焰特性，以便尽可能避免燃烧产生的损坏和/或损耗。这些受欢迎的火焰特性包括特定的火焰形状和/或长度以及火焰的氧化还原特性。

具体地，氧化火焰易于与原料相互作用并使其氧化，例如在熔融有色金属的情况下应避免这种情况。在熔化玻璃的情况下，火焰的氧化/还原作用可能会影响玻璃的氧化还原状态或泡沫的形成，从而影响产品损失和最终产品的特性(例如玻璃的颜色)，或实际上影响炉的功耗。还应当指出，还原火焰易于产生烟灰和其它未燃烧的材料，从而对热传递和燃烧产生的燃烧气体中污染物的排放有影响。

燃烧器的总氧化剂/燃料比通常由确保喷射的燃料完全燃烧所需的氧化剂的量决定(或者，在寻求燃料部分燃烧的情况下，实现受欢迎的燃烧程度所需的氧化剂的量)。

为了使火焰对原料仍具有氧化/还原作用，已知通过在距燃料喷射处一定距离处喷射至少一些氧化剂或者甚至通过在距氧化剂喷射处一定距离处喷射至少一些燃料来产生所谓的“交错”火焰，使得所述火焰具有在原料侧的氧化区和在另一侧的还原区，反之亦然。

因此，EP-A-0844433描述了一种借助于燃烧器在燃烧室内用氧化剂燃烧燃料的方法，在该方法中：