TW201124677A - Multi-mode combustion device and method for using the device - Google Patents

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201124677 六、發明說明： 相關申請案之相互參照 本案請求2009年i月16日申請的美國臨時申請第 61/145339號的權益。在此以引用方式將該臨時申請案的揭 示内容併入本文。 ' ^ 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種燃燒裝置，其係用於工業熔爐中產 生提高的溫度供種種產物諸如金屬、玻璃、陶瓷材料，還 有以流體或熔融狀態所製造或處理的材料用。 【先前技術】 美國專利第6524097、7390189及7500849號中有說明 習用燃燒裝i的實例。在此以引用#式將先前已確認的專 利及專利申請案的揭示内容併入本文。 此技藝需要的是能運用多種氧化劑及多種燃料來源 多型態操作的燃燒裝置。 【發明内容】 本發明可經由提供能運用多種氧化劑來源及多種燃 料以多型態操作的燃燒裝置解決與先前技藝相關的問題。 該燃燒裝置或燃燒器能利用二氧化劑來源（空氣、氧及其混 合物）及二燃料來源（液態、氣態及其混合物）運行而且任一 者或另一者或二者的組合包括： 201124677 •氧·氣體、空氣-氧-a體、空氣-氣體 •氧-液體、空氣-氧-液體、空氣-液體 •氧-氣體-液體、空氣-氧-液體、空氣-氣體-液體 用於此處時該措辭”空a，，或"燃燒空氣"意指大氣狀態 下的空氣以及氧耗乏的空氣，例如污染空氣（vitiated ail.)。 氧耗乏的空氣可包含多〇至少於21體積百分比的氧（例 如，10至少於約21體積百分比的氧）。用於此處時，該措 辭氧或〇2意指由低溫空氣分離裝置或吸附方法所產生的 工業用純氧。此氧的氧濃度經常為高於9〇體積％。 有一方面中，本發明係關於用於縮減或終止該燃燒方 法正常利用的氧化劑或燃料取得的事件中持續燃燒的燃燒 裝置。在本發明的另一方面中，本發明的燃燒装置能控制 =焰的特性（例如，長度），及所供應的氧化劑的量（例如， J於氧至空氣的範圍）以及烧料的類型（例如，介於氣體與 液體的範圍)。結果，本發明的裝置提供下列益處： 。〗）任意在空氣-燃料或氧-燃料熔爐中當作主要燃燒 當 2) 在主要燃料耗盡或氧供應源耗盡或缺少的情 作氧-燃料點火熔爐的支援或補充操作， 3) 由冷起動加熱滿的氧_燃料熔爐， 況中 4)關於操作的生產彈性（例如 還有熔爐、煮沸器及火爐）， ’鋁反射爐、玻璃熔爐， 5) 扁平幾何形狀所擁有的較好火焰涵蓋範圍， 6) 預燃燒器所擁有的較好光度及火焰穩定性’ 4 201124677 7) 利用較高推進力的空氣_燃料或富含氧的空氟_燃 料操作型態維持氧_燃料玻璃熔熔爐内的泡沫位置， 8) 關於空氣流動的低壓降能使用相對不貴的吹風 機， 9) 操作型態的彈性， 1 〇)能代替現存的氧·燃料燃燒器， 11) 預燃燒器的二埠將使定義的點火速率能更穩定燃 燒。超過此範圍以外’燃燒沒有火焰（並且一旦高於該燃料 的自燃溫度以上就會安全地運用）， 12) 能夠同時點燃二燃料， 13) 大的氧化劑推進力範圍， 14) 從液態燃料至氣態燃料的操作型態變化或反之 亦同之經控制的操作轉移， 15) 從空氣當作氧化劑至氧當作氧化劑或反之亦同 的操作型態變化的轉移能力， 16) 降低天然氣（NG)背壓需求， 17) 熟悉此技藝者所習知的益處當中的可見及無焰 的燃燒型態。 相對於習用的裝置’本發明的裝置及方法提供下列優 於習用燃燒器的優點： •扁平幾何形狀所擁有的較好火焰涵蓋範圍 •預燃燒器所擁有的較好光度及火焰穩定性 •關於空氣流動的低壓降能使用相對不貴的吹風機 •操作型態的最大彈性 201124677 •支援現有燃燒器（例如，商業上可從賓夕凡尼亞州， 亞林鎮的Air Products以商品名cieanHre® HRi™氧-燃料 燃燒器購得的氧-燃料燃燒器） •以本發明的裝置非常快速替代該等氧·燃料燃燒器 而且反之亦同(例如’商業上可從賓夕凡尼亞州，亞林鎮的 Products以商品名cieanfire® _燃料燃燒器購得 的氧-燃料燃燒器） •預燃燒器的二埠能在點火速率以下更穩定燃燒。超 過此範圍以外，燃燒沒有火焰（一旦高於該燃料的自燃溫度 以上就會運用） •能夠同時點燃二燃料， •大的氧化劑推進力範圍 •從液態燃料至氣態燃料的操作型態變化或反之亦 同的平順操作轉移 •從空氣當作氧化劑至氧當作氧化劑的操作型態 化的平順操作轉移 本發明之一方面係關於一種燃燒裝置，其包含具有 少二通道的耐火磚、一燃燒器安裝板、一燃燒器外殻、 燃燒空氣入口、-氧入口、-液態燃料入口及—氣態燃 入 σ 〇 ’、’、 、、 本發明之另一方面係關於一種燃燒裝置的使用方 法，其中把至少一氧化劑及至少一燃料供應至該燃燒裝吒。 之又另一方晴於一種用於建構或修補燃 70屐置的套組，其包含耐火磚、油喷管、油塞、氧塞、 6 201124677 然氣塞、空氣連接組件、空氣連接塞、吸引式空氣喷管、 填塞物及及快速連接配件。 【實施方式】 本發明係關於-種燃燒裝置及使用該裝置的#法。該 裝置可設立於一熔爐的希望位置，並且以可控制地變化該 裝置所產生的火焰的特性以及氧的量和所燃燒的燃料的類 型(例如，本發明能使用某個範圍的氧量以及液態至氣態燃 料的混合物或系列）之方式操作。本發明的方法可藉由待姆 燒的氧量而進行’該待燃燒的氧量可介於氧至空氣至氧耗 乏的空氣（例如，污染空氣）及所有其間的變化。本發明的 方法也可藉由選擇氧的濃度及所燃燒的燃料類型而進行， 該燃料類型可介於氣態至液態至氣體與液體的混合物及其 間所有的變化。 本發明的燃燒裝置包含一耐火碑 燃燒器外殼、一燃燒空氣入口、氧入口、氧擴散器、液態 燃料入口及氣態燃料入口。該燃燒裝置也可包含鎖定失使 得該燃燒裝置可被快速移動以供更換或維I㈣燒空氣 供應源相對於該燃燒空氣入口的配向可旋轉以容納相鄰的 設備。依據操作的型態，可塞住一或更多氧化劑入口及/或 一或更多燃料人口（例如，在未使用氧化劑或燃料 中）。 «亥耐火磚經常包含如美國專利第739〇 189號所述用於 天然氣或油燃燒器的材料M盡管任何適合的财火材料均可 201124677 運用，但是適合材料的實例自会幾 刃頁例巴含礬土、矽石及鍅土的熔煉 鑄造複合材料。 如圖1及2中舉例說明的，該耐火碑5界定二管迫或 通道供流體流_(例如’上及下管道可用於供應氧化劑及 燃料卜㈣㈣料及主要，化财被遞駐頂部通道。洛 該燒嘴磚5與氣體或油燃燒器一起使用時分段的第二氣二 劑及氣態燃料可被遞送至底部料7。也可以，液態和氣 態燃料的遞送或供應可以颠倒過來。 在本發明的-方面中，當該裝置係當作氧燃料燃燒器 時’該耐火碑5内所界定的頂部通道6為該油喷管（若有用 的話）的位置並且將大約7()%的氧化劑流量遞送至該顶部 通道6。把氣態燃料（若有用的話）及剩餘部分的氧化劑遞送 至該底部通道。也可以，液態和氣態燃料的遞送或供應可 以颠倒過來。 該燃燒器安裝板8可包含前述專利中所述的燃燒器安 裝板，並且通常係由不銹鋼構成。該燃燒器安裝板8係藉 由任何習用裝置固定於該耐火碑5,舉例來說藉由利用曰 T 頭螺栓及螺帽裝置(未顯示）。藉由利用可移動的鎖定夾$ 把該燃燒器外殼2固定於該燃燒器安裝板8。使用鎖定夾9 具有使各種不同類型的燃燒器之間能依據操作者希望的操 作型態（例如，該安裝板不需要針對各燃燒器更換，並且利 用4個鎖定失簡單做到把該燃燒器連接至該安裝板）快速交 換的優點。該燃燒器安裝板8具有分別與該耐火磚5的頂 部和底部4及接著通道6和7流體流通的頂部和底部埠1〇 8 201124677 和11。 該燃燒器外殼2通常由不銹鋼製造而成。該燃燒器外 殼2具有許多連接璋人口 ：該氧人口 12、該氣態燃料入口 13、該液態燃料入口 14、該噴霧氣體入口 15 (例如，供使 用喷霧氣體輔助液態燃料時的情況用）及該空氣入口 i。 該氧入口 12可位於任何適合的位置（例如，該氧入口 可位於比USPN '189中所述者低2.5吋的位置）。現在參照 圖2及3’通常利用比較有彈性的軟管（未顯示）完成把最後 幾呎的氧化劑（例如，經由入口丨及12)及燃料供應（例如， 經由入口 13及14)至燃燒器。空氣、氧、液態燃料及，有 使用的話，喷霧氣體供應管道接近本發明的燃燒器及使用 彈性軟管通常意指不需要用特殊設備連接或移除本發明的 裝置。 在本發明的另一方面中，沒用到的供應管道可以加蓋 或關閉而且，若後來需要的話，再接起來或再開動。舉例 來說’在空氣或污染空氣用作單獨氧化劑的情況中，可以 把該氧供應源關閉或加蓋。同樣地，連至該燃燒器的各入 口，在還沒有連至燃料時，喷霧氣體或氧化劑供應管道將 會被加蓋。舉例來說，在空氣或污染空氣用作單獨氧化劑， 及該氧供應源管道與該燃燒器分開的情況中，將會把該氧 入口 12關閉或加蓋。現在參照圖1、2、3及4，該燃燒空 K或5染空氣人口位於該燃燒器外殼2的頂部。經常地， 絰由-低壓大風量的風扇或吹風機把燃燒空氣或污染空氣 供應至該燃燒器。必要的話，該燃燒空氣的壓力或量可利 201124677 用一壓縮機（例如’市場上可購得的壓縮機-未顯示）予以提 高°連接該燃燒空氣供應源，如圖2、3及4所示，使彈性 二氣軟管（例如螺捲式伸縮管（Spiral w〇und duct h〇se) 3能 利用習用管束（未顯示）連接至該燃燒空氣供應源。該空氣 入口 1及供應管3的大小取決於燃燒器的大小，但是經常 設計得儘可能大’以使壓降最小化，但是把直徑修整成最 常用的伸縮管大小。 圖3及4中所示的一個具體實施例讓該燃燒空氣供應 源能透過位於該燃燒器頂部的肘管16 (例如斜接肘管）快速 連接至該燃燒器外殼。使用肘管16有助於使該燃燒器上方 供連接至燃燒空氣或污染空氣供應源的高度需求最小化。 該肘管16與該燃燒空氣或污染空氣供應源伸縮管3之間可 使用一變口體（transition piece) 16A。該變口體16A可永久 連接至該伸縮管3的末端，並且能經由常用的連接裝置（例 如凸輪鎖配件、連接配件、j型掛鉤或其他裝置（未顯示）快 速連接至該肘管16。修整成最常用的伸縮管大小可藉由變 化該變口體16A的直徑完成。也就是說，該變口體16八連 接至該燃燒器肘管16係利用二習用鎖定夾（未顯示）完成。 此外，該肘管可設計成有該炫燒器中的扣件或短釘18兩倍 之多的洞孔或長孔17。這可讓該空氣入口的平面與該燃料 入口 14的平面任一側平行’或呈3〇、6〇或9〇度。或者可 鑿洞孔讓該空氣入口平面能相對於該燃料入口的平面調整 成任何角度。 參照圖1及2，經由該炫料油入口 i 4把該液態燃料或 10 201124677 油（例如’ #2熱油核重質燃油）供應至位 所界定的上方通道6内的油嘴耐大碑5中 貝^ !9。關於使用噴露裔 助液態燃料喷霧器的案例，喷 、 慝務軋體係經由位於該油入口 方的入口 15供應(要不然其會影響該氣態燃料連接 必要的活，該油噴管丨9的位 Γ藉由將該油喷管19滑得 更進或更出該耐火碑5内的.诵、音4 μ 人崎：> 円的通道相對於該耐火磚$做 整。若沒使用該油，則把接口蓋 ° 盖起來。或者可把該油喷管 組件19移除，並且利用一塞 丁取而代之。或者可把該油喷 管組件19移除，# Β 4丨丨a . _ ★ ’、並且利用一噴管和喷嘴組件取而代之，該 喷管和喷嘴組件係經設計以遞送該通道6出口附近的壓縮 空，流二該通道6係經設計以推動遞送至該燃燒器的燃燒 二氣k疋理想的，因為工業上經常喜歡低壓風扇或吹風 機原因是其較低的成本，但是由於低遞送壓力，所以可 被遞送至該燃燒空間内的燃燒空氣或污染空氣量可能有 限’於是會限制該燃燒器所遞送的熱能。增加在此所述的 壓縮空氣流具有提高自該燃燒器遞送至該炫爐的最大熱能 的效果。若沒使用油並且使該喷管保持於定位，則透過該 喷管使喷霧氣體持續流動能用以預防該喷管過熱。儘管任 何適合的油喷管均可使用，但是用於此燃燒器的油噴管實 例可包含具有大體上圓形截面的喷管，例如可在美國專利 第7500849號中見到；在此以引用方式併入本文。 參照圖1、2及3 ’氧（若使用的話）進入該入口埠！ 2， 並且在Y 20中分流。經分開的〇2流經過二埠進入該燃燒 器外殼2。一旦進入該燃燒器内’ 〇2流即透過擴散板21均 11 201124677 勻地分伟0 j全古Μ山 ° ;確保橫越該頂部通道ό的排出面及環 繞·»亥底部通道7中& g 均勾的流迷八德， 嘴22的環狀流動空間相當 η 71並且協助m eh與來自入口 1的燃燒空氣 入的㈣的話)此合。儘管該釔態燃料喷嘴22可具有任何適 〇的結構，但I@ , .^ 4軋態燃料喷嘴22 一般具有大體上矩形的 戳面。 參照圓1、2、3及4 s燃燒空氣（若使用的話）經過該 入口連接件1進入該燃燒器。若添加氧的話(例如，經由入 口 12)’空軋將在氧流出該播散板21的洞孔時與其混合。 該氧化劑接著經由該底部埠11上的燃燒器安裝板8流^ 要氧化劑喷嘴28,及該燃料喷嘴22與該底部通道7之間 的環狀空間。在-具體實施例中，大約7〇%的該氣化劑流 量導引至該耐火磚5中所定義的頂部通道或槔6,而且其 餘部分導引至該底部埠或通道7。該流動分佈可藉著㈣ 局部阻擋該等槔之一者或另一者或二者的裝置（未顯示）做 調整。關於此的優點是其可用以改變火焰的特性。關於此 裝置可能有-個缺點是其可能減少流動可用的面積並且提 高氧化劑遞送至該燃燒器的壓力需求❶ 當該氧化劑在該天然氣喷嘴22周圍流動時該底部通 道7中將產生實質均勻分佈的流動’因為當該氧化劑氣體 從該等入口埠1和12流至該通道7與該燃料噴嘴22之間 的環狀空間要進入該底部埠7時流動戴面積經常有相當^ 的縮減。然而’關於該頂部通道6，該流動經常在排$ 1 氧化劑喷嘴28之前重新分佈。此係透過使用橫越該氧化2 12 201124677 喷嘴28的寬度均分間隔開的流動分佈棒23達到（例如， 1所不的，其中該油喷管丨9延伸於該等分佈棒u中圖 者之間），並且可擺在—標籤24上以助於維持其 部埠10及喷嘴28的中心位置。 、頂 氣態燃料（若使用的話）透過該氣態燃料入口 1 ό ijs 4* 件進入該燃燒器。該氣態燃料通過一圓形到扁平的變口 25 (如圖2所示)並且進入一扁平火焰喷嘴22。 ： 突出該耐火磚5内但是並未像該油噴管或乳液喷嘴〇 至該耐火碑5内多麼遠。由於該氣體喷嘴22設計 ， 穿過該圓形變扁平的變口體16A的壓降最小，_確 :均句的流動分佈橫越該喷嘴22表面。若沒有使用氣態辦 料’該氣態燃料供應源可以被中斷並且補充氧化劑可任意 連接至該氣態燃料喷嘴。 ’' 、在進入該耐火碑5的頂部埠時，重新分佈的氧化劑氣 體沿著上方氧化劑通道6流動。若使用液態燃料喷管19, ^氧化劑氣體與該液態燃料混合並且使其燃燒。有關在空 乳或巧染空氣操作中進行燃燒及該溶爐在該燃料的自燃點 以下的案例，建議用引火焰⑽〇t flame)維持一穩定火焰.，， 亦即忒火焰屬於引導性質。當該熔爐在高於該燃料的自燃 點之上操作時，就X骨 就不需要引火焰。當氧的濃度提高時，該 喷霧燃料喷嘴尖 6與看得到的燃燒起點之間的距離經 常變得更短，直5，丨# + e h 1 罝到5亥火焰變成極高度集中為止。該等氧化 劑氣體及液態燃料噴霧（若有的話）.進入該溶爐並且隨後發 生燃燒。 13 201124677 若代替油喷管19，使用壓縮空氣喷嘴，或使用其他一 些用於窃速喷射氣體的喷嘴，這將有助於㈣文托里效應 (Ventud effect)的優點來降低流經該頂部耐火通道6的氧化 入該燃燒器的頂 劑氣體的壓力需求並且引起氧化劑氣體加 部对火通道。 連該等耐火通道各自當中的氣體流動分佈都重要，因 為其有助於消除該等耐火埠内表面上的熱點形成。這可藉 由在該耐火通道過度混合該氣態燃料與氧化劑而引起，其 將^導致該耐火碑内的火_擊。其也有助於使該火㈣ 勻&佈·來自該頂部通道的液態_燃料火炮及來自該底部通 道的氣態-燃料火焰二者。 在本發明之一方面中，在一耐火通道中的氧化劑流量 比例不等於另—耐火通道。儘管在該等通道中的氧化劑流 量比例會I化，但是_般穿過與該液態燃料或油喷管相關 的通道的氧化劑流量將取決於可利用的氧化劑供應壓力， 及該燃燒器和與該油喷管和氣態燃料喷嘴相關的通道中可 氧化齊〗"_L動的面積。在此方面中’在約5至約95百分比 蚝圍的氧化劑流過與該油喷管相關的通道(例如，約70%)。 在4底部耐火通道7中，該等氧化劑氣體藉由該扁平 火焰喷嘴22與該氣態燃料保持分開。在該耐火通道7下行 的某個點’當該燃料噴嘴22達到盡頭時，該燃料與氧化劑 將會接觸’並且在該中心燃料流與環狀氧化劑流之間在 :::P耐火通道7的預燃燒器區27中形成火焰片。除了在 ^的氧化劑速度’其中該火焰將任意被舉離該燃料喷 14 201124677 嘴22的尖口或基本上為肉眼不可見，該火焰係定住於該預 燃燒器27内，其有助於使該火焰安定化，尤其是當使用燃 燒空氣並且該熔爐溫度低於該燃料的自燃溫度時。 在本發明的另一方面中，該氧化劑與燃料之間的剪切 比（或速度比）係受到控制。如下表丨舉例說明的，為了避 免比例的顯著差異經常得控制該等剪切比（例如，一般希望 介於約0.8與、約4.0之間的剪切比）。舉例來說若比例之間 的差異大於、力4並且小於約〇 8，則該預燃燒器中的燃料與 氧化劑的過度混合會發生而產生太多熱，而且沒有足敷光 亮（光亮的黃色）火焰所需的油煙。 氧化劑剪切比的比較 結構 ------— 最小/最大 剪切比 利用〇2及NG的獨 最大剪切 4.03 創性燃燒器 具有敞開分段閥 ------ 最大剪切 4.04 (wide open staging valve)的 HRJtm 利用空氣及NG的獨 —~~~—-— 最小剪切 0.85 創性燃燒器 --~---- — 最小剪切 ———. 0.83 在本發明的另一方面中，本發明係關於含有用於維修 15 201124677 或修補本發明的燃燒裝置的零件之套組。該套組可包含耐 火磚、油噴管、油塞、氧塞、天然氣塞、空氣連接組件、 空氣連接塞、吸引式空氣•喷管、填塞物及及快速連接配件。 該等填塞物可由任何適合的材料製成，例如該燃燒器至安 裝板界面和安裝i至耐火磚界面的财火紙及該氧化劑連接 件和燃料連接件至該燃燒器的聚合材料，視材料相容性問 題而定。該等快速連接配件可包含彈簧夾'凸輪鎖連接件、 液壓連接件、j型掛鉤’還冇其他適合的扣件及配件。 下列實施例係供舉例說明本發的若干方面並且不能 限制後附的任何申請專利範圍的範疇。 實施例 見’參"、'圖5至12 ’這些圖《含有舉例說明如何能夠 操作本發明的裝置的數據之圖示。 圖 5、6、7、Q η « 8、9及〗〇為沒點燃該裝置及在周遭條 利用二氣表不壓降與速度曲線的特點所進行之試 驗結果。 圖5及7，圖5及7所示的數據為利用圓1 中舉例說明的奘罢 、斤進行的試驗結果並且顯示橫越該裝置 的壓降與流量之問& Μ ]的關係。在圖5的案例中，該壓降係自 該燃燒空氣入口^ Λ 向 _ 1 j如，圖1所示的入口 1)及環繞該裝置的 周遭壓力測得。扃 1 社圖7的案例中，該壓降係自該氣態燃料 入口（例如，圖1所_ 、 4不的入口 13)及環繞該裝置的周遭壓力 測得。利用市埸 可購得的文氏管（venturi) (23〇〇型， 16 201124677

Lambda Square公司’紐約）及測量壓力和氣體溫度的習用 方法係用來測疋圖5中的氧化劑流量，.其利用例如Perry’s Chemical Engineer's handbook (Perry, R.H.; Green, D.W. (1997)中所述的方法。Perry's Chemical Engineers， Handbook (第 7 版）.McGraw-Hill. Pp 10-13 & 10-14)係用於 測量圖5中的氧化劑流量。除了氣態燃料係依據習用方法 (孔口計或旋流計（vortex shedding meter))及利用市上可構 得的流量測量裝置測量以外，圖7所示的數據係以與圖5 所示數據相同的方式產生。 測到在0至約170,000 scfh (標準條件，為70卞及14,7 psia)的燃燒空氣流量下介於〇至約35吋水柱之間的壓降及 在約0至約20000 scfh的氣態燃料流量下介於約〇至約29 吋水柱之間的壓降。為了能利用較低成本的風扇（例如，風 扇會在較低供應壓力下產生大體積流量）供應該燃燒器空 氣或污染空氣’介於0至約35吋水柱之間的氧化劑壓降係 合宜的。為了降低該燃燒器所需的氣態燃料供應壓力，介 於約0至約29吋水柱之間的氣態燃料壓降係合宜的。這很 有用’因為在這個世界的某些地區，該燃燒器的氣態燃料 供應壓力只有1或2 psig。 現在參照圖6及8’這些圖式為圖1裝置操作的圖示， 其分別顯示上層氧化劑流動速度與橫越上方埠面的距離之 間的關係及該NG喷嘴中的天然氣速度與橫越該噴嘴排出 面的距離之間的關係。這些圖式舉例說明有相當均勻的材 料流動’其導致控制更好且更均勻的燃燒。橫越該上方埠 17 201124677 約-0.2至約0.2的速度變量係合宜的，為的是產生對稱扁平 火焰並且預防過大的速度剪切（超出0.5至5且較佳0.8至4 的範圍以外），過大的速度剪切將使該預燃燒器艙内的燃料 與氧化劑過度混合而導致該預燃燒器内形成熱點，而且橫 越該氣態燃料喷嘴約-0.2至約0.2的速度變量係合宜的，理 由與上述該氧化劑概述的相同。圖6及圖8中所示的數據 係依據習用方法利用皮托管（Pitot tube)及熱線風速計產 生。 圖9為圖1裝置操作的圖示，其顯示該氧入口埠中的 空氣（當作代替氧的類似流體）的壓力與流量之間的關係。 除了利用市場上可購得的流量計測量測量流量以外，圖9 中所示的數據係以與圖5所示的數據相同的方式產生，為 了具有低壓氧供應系統（例如，由吸附型空氣分離單元所供 應的氧），而不需使用升壓裝置（例如，風扇或泵5其增加 該空氣分離單元的投資和操作成本），在約〇至約4〇,〇〇〇 scfh的流速下約〇至約 225吋水柱的氣化劑壓力係合宜的。

熱點。

18 201124677 與天然氣點火速率之間的關係。該圖形的圖例中引用的百 分比（％)表示空氣或氧供應的燃燒所需的化學計量氧量（例 如，15%意指15%所需的氧係由〇2供應而且85%係由空氣 供應，得到32.85%的總體氧濃度圖"舉例說明本：明 的方法如何能夠利用變化量的燃料進行以達到希望的火焰 長度及點火速率。A 了在卫業溶爐t製造炼融材料，維持 工業溶爐内的溫度’預防泡泳、料及該嫁融材料其他不 想要的部分被運送至接近該熔爐出口（例如，在玻璃溶爐中 這些部分會產生玻璃品質降低，舉例來說，像是最終的玻 璃產物中過多的泡泡），約〇至約2G 尺的火焰長度及約〇 至約15MMBTU/hr的點火速率係合宜的。此外可使該火焰 長度減小以預防火焰對於該熔爐的相對側壁的衝擊。火焰 衝擊會損及該熔爐的耐火性。圖以舉例說明本發明的方 =如何能利用-系列的氧淚度來進行。為了能彈性操作， 能使用污染空氣（少於約21%氧）、空氣（約21%氧）、富含氧 的空氣（約21%氧至約㈣氧)及來自空氣分離單元:供應 約90至職），約職至職的氧化劑氧體積濃度 係 '宜的。所引用的"舉離”指示該火焰的根部或基部已經 移超過該耐火碑的表面（例如，該火焰與該磚之間有可見的 間隙）。所引用的"無焰”意指燃燒發生時 、 的火焰。 ，及有目視可偵測到 其顯示可見的火焰長 號加熱油。所引用的 燒所需的化學計量氧 圖12為圖1裝置操作的圖示， 度與油點火速率之間的關係。使用2 百分比氧-油表示空氣或氧供應的燃 19 201124677 量(例如，15%意㈣%所需嶋由〇2供應而且㈣係由 空氣供應卜為了在X業㈣中製”融材料，維持工業炫 爐内的溫度’及/或預防泡沫、渣滓及該熔融材料其他不想 要的部分被運送至接近該溶爐出口（例如，4些部分會產生 玻璃品質降低，舉例來說’像是最終的玻璃產物中過多的 泡泡），約0至約20吸的火焰長度及約〇至約15MMBTu/hr 的點火速率係合宜的。此外可使該火焰長度減小以預防火 焰對於該熔爐的相對側壁的衝擊。火焰衝擊會損及該熔爐 的耐火性。 儘管本發明已經參照較佳具體實施例說明，但是熟於 此藝之士了解可以進行各種不同變化並且可以等效物取代 其元件而不會悖離本發明的範疇。此外，可進行許多修飾 使特定情況或材料適於本發明的教導而不會悖離其基本範 疇。因此，預期本發明並不限於預期為進行本發明的最佳 模式所述的特定具體實施例’而且本發明包括所有落在後 附申請專利範圍的範疇以内的具體實施例。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明的燃燒裝置之一方面的透視圖， 圖2為圖1所例示的方面的截面圖， 圖3為圖1所例示的方面的透視圖，其從火焰的相反 側（或熔爐外部側面）顯示該t置， 圖4為圖3所例示的方面的透視圖，其顯示該燃燒空 氣入口裝置外殼之間的連接， 20 201124677 其顯示空氣流動與壓力之 其顯示上層氧化劑流動速 其顯示天然氣燃料的壓力 其顯示天然氣燃料的速度 其顯示空氣的壓力與流量 ® 5為讀襄置操作的圖示 間的關係， ® 6為該裴置操作的圖示 度與距離之間的關係， ® 7為該裝置操作的圖示 與流量之間的關係， 圖8為該裝置操作的圖示 與距離之間的關係， 圖9為該裝置操作的圖示 之間的關係， 圖10為該裝置操作的圖*，其顯示包含氧的上層氧 化劑流動速度與距離之間的關係， 圖11為該裝置在燃燒期間的操作的圖示，其顯示火焰 長度與天然氣點火速率之間的關係， 圖12為該裝置在燃燒期間的操作的圖示，其顯示火 焰長度與由點火速率之間的關係。 在可能的情況下，所有圖形中的相同參考編號總是代 表相同部件。該等圖形並未依比例而且該等圖形中的零件 相關配方僅為了達到例示的目的。 2 燃燒器外殼 5 耐火磚 7 底部通道 【主要元件符號說明】 1 氧化劑入口 3 彈性空氣軟管 6 頂部通道 21 201124677 8 婵 燒 器 安 裝 板 9 鎖 定 夾 10 頂 部 埠 11 底 部 埠 12 氧 化 劑 入 σ 13 氣 態 燃 料入口 14 液 態 燃 料 入 口 15 喷 霧 氣 體入口 16 肘 管 16Α 變 口 體 17 長 孔 18 短釘 19 油 喷 管 20 Υ 型 管 21 擴 散板 22 氣 態 燃 料喷嘴 23 流動 分佈棒 24 4西 籤 25 圓 形 到 扁 平 的變口 區 26 喷 霧 /<、*、 料喷嘴尖 27 預 燃 燒 器 28 主 要 氧 化劑喷嘴 22

Claims (1)

1. 201124677 七、申請專利範圍： 1. 一種燃燒裝置，其包含具有至少二通道 燒器安裝板、一燃燒器外殼、 的耐火磚 燃燒 口、一液態燃料入口及一氣態燃料入 VWT ^ 、'氣入^ 口、 一燃 氧入 2.如申請專利範圍第i 空氣供應源及其中燃 殼做調整。 項之燃燒裝置，其另 燒空氣供應源可相對 外包含一燃燒 於該燃燒器外 3·如申請專利範圍第1項之燃燒裝置，其另外包含一可移 動地連接至該燃燒空氣入口的燃燒空氣供應源、一可移 動地連接至該乳入口的氧供應源、—可移動地連接至該 液態燃料入口的液態燃料供應源及—可移動地連接至該 氣態燃料入口的氣態燃料供應源。 4.如申請專利範圍第1項之燃燒裝置，其中該液態燃料入 口係與位於該耐火碑中所界定的第一通道内的喷管流體 流通。 5.如申請專利範圍第4項之燃燒裝置，其另外包含一用於 將空氣引入該液態燃料的噴霧氣體入口。 如申請專利範圍第1項之燃燒裝置，其中藉由一風扇或 吹風機將空氣供應至該燃燒空氣入口。 S 23 201124677 置’其中該氣態燃料供 的第二通道内的喷嘴流 7.如申請專利範圍第4項之燃燒裝置 應源係與位於該耐火磚中所界定的 體流通。 其中該氧入口及燃 及第二通道流體流 8.如申請專利範圍第7項之燃燒裝置 燒空氣入口之至少一者係與該第一 通0 9.如申請專利範圍第1項之燃燒裝置’其另外包含一擴散 10. 如申請專利範圍第1項之燃燒裝置，其中補充氧化劑係 供應至該氣態燃料入口。 11. 如申請專利範圍第1項之燃燒裝置，其中該等通道具有 大體上矩形的截面。 12. —種用於燃燒氣態及液態燃料之至少一者的方法，其.係 藉著利用申請專利範圍第1項之裝置。 13. 如申請專利範圍第12項之方法’其中該方法包含燃择 至少一燃料及至少一氧化劑來源，該至少一氧化劑來源 係選自由氧、空氣及污染空氣（vitiated air)所構成的群 24 201124677

   14. 種用於燃燒氣態及液態燃料的方法，其係 請專利範圍第8項之裝置，其中該方法包含利：= 氣’或利用氧及污染空氣來燃繞。 15. 如申請專利_ 12項之方法，其中該方法另外包含 利用該燃燒所產生的熱來加熱熔爐。 16. 如申請專利範圍帛15項之方法，其中㈣爐包含一玻 璃熔爐及該纟置係設立於該炫爐最後點火位置處。 17·如申請專利範圍帛12項之方法，其中該熱並非達到該 熔爐的熱的主要來源。 18. 如申請專利範圍帛12項之方法，其另外包含在利用液 態燃料與氣態燃料之間交替。 19. 如申請專利範圍帛12項之方法，其另外包含在利用空 氣與氧之間交替。 20. 如申請專利範圍第12項之方法，其另外包含利用液態 和乳態燃料’及空氣和氧，或利用液態和氣態燃料，及 污染空氣和氧。 25 201124677 21 ·如申請專利範圍第12引 姆料、齑能to』I 方法’其另外包含利用液態 u叶机態燃科及空氣吱令* 4 β染空氣。 %之方法’其另外包含利用液態 22·如申請專利範圍第12 燃料、氣態燃料和氧。 23·如申請專利範圍第12項之 氮和氧 燃料、空氣和氧或污染*乙方法，其另外包含利用液態 24·如申請專利範圍第12項之方 燃料、空氣和氧或污 法’其另外包含利用氣態 染空氣和氧 25·如申請專利範圍第13 氣而且該方法另外包含利用選二其中該氧化劑包含空 燃燒空氣入口 的群組之至少一,且件…：自風扇、吹風機及壓縮機 ν 組件把空氣遞送至該 26.如申請專利範圍第12項之方法，其中 八該等耐火通道之一的入口端。 7.如申請專利範圍第26項之方法，其中 將一高速氣流注 空氣’該空氣在被注入該耐火通道 該高迷氣流包含 之前與液態燃料合併。 氨流包含 28.如申請專利範圍帛26項之方法，其t該高逮 26 201124677 空氣而且液態燃料並未供應至該液態燃料入口。 29. —種用於燃燒裝置的套組，其包含耐火碑、油喷管、油 塞、氧塞、天然氣塞、空氣連接組件、空氣連接塞、吸 引式空氣喷管、填塞物及及快速連接配件。 27