提高井式炉中温度均匀性的方法

专利名称：提高井式炉中温度均匀性的方法
提高井式炉中温度均匀性的方法本发明涉及一种提高井式炉中温度均匀性的方法。在井式炉中加热铸锭的过程中，铸锭通常倚靠在井式炉内的对面内壁上并且停放在炉底，经常是在一层来自之前运转产生的氧化层上。在此类炉中，我们期望能够获得良好的温度均匀性，换句话说，最小化炉内的温度梯度。然而，对于正常使用的炉的几何形状而言，仍然存在问题，在其中铸锭倚靠在炉的内壁上。在传统技术中，空气燃烧器被用于加热此类井式炉。所述空气燃烧器翻转大量的空气和燃料，导致大量的热的燃烧气体在加热炉中循环。例如，通过在加热炉其中一个短边侧放置空气燃烧器并在该侧但低于或高于空气燃烧器处设置排气口，可实现沿着整个加热炉的纵向循环，从而来自空气燃烧器的气体能够在炉中产生充分的温度均匀性。然而，为了降低形成的CO和Ox的量并提高能量效率，越来越经常使用富氧燃烧，即在其中使用具有高氧含量的氧化剂燃烧燃料。因为所述氧化剂比当使用空气作为氧化剂时候的情况包含显著较少的以氮气形式存在的惰性质，所以产生较小体积的燃烧气体，在许多情况中，与相应的空气燃烧器相比不超过1/5。因此，更难获得充分的温度均匀性。特别普遍的是，铸锭的上面部分面临过热的危险，同时其下面部分变得过冷。因为靠近燃烧位置面临局部过热的风险，使燃烧反应指向加热炉较冷部分的可能性有限。通常，通过提高富氧燃料燃烧器的功率来补偿较小量的燃烧气体也不可能。在一个炉中放置多个富氧燃料燃烧器是可能的，但是非常昂贵。而且其结果仍然不让人满意。因此我们期望在同一个炉中在不同时刻加热不同数量的铸锭。本发明解决了上述问题。因此，本发明涉及一种提高井式炉中温度均匀性的方法，其中至少两块待加热的铸锭分别倚靠在井式炉的相对的第一和第二内壁上，使得沿着所述第一和第二壁看在铸锭之间形成具有V型截面的拉长空间，所述方法的特征在于，至少一个单独的用于氧含量为至少85重量％的氧化剂的喷枪和至少一个单独的用于燃料的喷枪彼此以一定距离被放置在炉壁中，其喷嘴打开进入炉内，使得氧化剂和燃料分别能供应到所述V型空间中，并在其中燃烧，以及使氧化剂喷枪的喷嘴设置在燃料喷枪喷嘴之上并被导向以使氧化剂斜向下沿着所述V型空间的纵向方向流动。下面将参照示例性实施方案和附图对本发明进行详细描述，其中，图I是显示了传统的井式炉的部分切面透视图2显示了从长边看去的图I中的井式炉。图3显示了从顶部看去的图I中的井式炉。图4是显示了依照本发明第一优选实施方案的井式炉的部分切面透视图；图5显示了从长边看去的图4中的井式炉。图6显示了从短边看去的图4中的井式炉。图7显示了从顶部看去的图4中的井式炉。图8是对应于图5视角的视图，但其显示了从长边看去的依照本发明第二优选实施方案的井式炉；图9显示了从短边看去的图8中的井式炉。

图10显示了从顶部看去的图8中的井式炉。图1-3使用一套共同的参考数字显示了传统的井式炉100，其中，十块铸锭101以每五块铸锭为一行排成两行被加热。铸锭放在来自先前运转产生的氧化床102上，并分行沿着炉100的纵向方向104分别倚靠在炉100的对面的长边内壁上。炉100使用传统空气燃烧器103加热，指向沿着炉100的纵向方向104。空气燃烧器103被置于炉100的其中一个短边的壁中。因为在图1-3中显示的是部分切面的炉，所述短边和炉100的顶部以及它其中一个长边均未显示。来自空气燃烧器103的热的燃烧气体沿着铸锭行101的方向104流动，并在炉的远侧短边105处翻转，再流回被放置空气燃烧器的短边，并在那里通过用于废气的排气通道106排空。因为空气燃烧器103和排气通道 106被设置在加热炉100的同一壁上但在不同高度上，产生自然的对流，导致在整个炉腔内充分的温度均勻性。图4-7使用一套共同的参考数字显示了井式炉200，其中应用依据本发明的提高温度均匀性的方法。炉200很大程度上类似于图1-3中显示的炉100。在炉200中，放置了许多，至少两块铸锭201。铸锭201沿着炉200的主轴方向250分两行排列，每块铸锭分别倚靠在井式炉200相应对面的第一和第二内壁上，使得铸锭201沿着所述第一和第二内壁在其之间和之上形成具有V型截面的空间203 (见图6)。所述内壁优选构成炉200的长边的内壁。在图4-7的部分切面图中，所述其中一个壁未显示。铸锭201放置在类似于床102的氧化床202上。或者，铸锭201可以直接放置在炉底。用于废气的排气通道206布置在炉200的一个短边处。优选至少一个单独的用于氧化剂的喷枪211，212和至少一个单独的用于燃料的喷枪210被放置在炉壁中以使它们的喷嘴彼此间隔一定距离开口朝炉200内；以及使氧化剂和燃料能分别被供应到铸锭201之间的V型空间203中并在那里发生反应。较低的燃料喷枪210和两个氧化剂喷枪211、212位于燃料喷枪210的喷嘴之上，形成喷枪组。只要至少一个氧化剂喷枪的喷嘴位于至少一个燃料喷枪之上，该喷枪组也可以以其它构型的用于燃料和氧化剂的喷枪被设计。优选在每个氧化剂喷枪和燃料喷枪之间的距离为至少5cm。依据本发明，通过至少一个但优选全部用于氧化剂的喷枪供应的氧化剂具有的氧含量为至少85重量％,优选至少95重量％。燃料可以是任何适合的、传统的气体、液体或固体燃料，例如油或天然气。优选燃料是气体或液体燃料。优选用于氧化剂的喷枪211、212中的至少一个，优选所有用于氧化剂的喷枪211、212的喷嘴设置至少一个燃料喷枪210的喷嘴之上，并且所述用于氧化剂的喷枪的指向使得氧化剂斜向下沿着V型空间203的纵向方向流动，基本上平行于所述第一和第二炉壁。换句话说，氧化剂被供应到铸锭201之间的V型空间203中，使得朝下倾斜的氧化剂流沿炉200的纵向方向250流动。另外，优选来自每个氧化剂喷枪211、212的氧化剂流被设置通过在空间203内的使用燃料喷枪210供应燃料的区域。优选至少一个氧化剂流和至少一个燃料流在空间203内相遇。
因为氧化剂有如此高的氧含量，源于通过喷枪210、211、212供应的燃料和氧化剂的热的燃烧气体的量将显著小于源于用于相应加热功率的空气燃烧器103的燃烧气体的相应量。如前所述，操作如此的氧化剂通常导致变差的温度均匀性。值得注意的是，已经证明在铸锭201之间的V型空间203的底部，即在炉200底部的氧化床202附近区域，以及在铸锭201下面、在每个铸锭201之间或铸锭行与铸锭所倚靠的炉壁之间的三角形截面空间205内(见图6)难于获得充分高的温度。因此，氧化剂从喷枪211、212流出，并在铸锭201之间的V型空间203内与从燃料喷枪210流出的燃料相遇。因为氧化剂以这种方式通过单独的喷枪供应，氧化剂流的几何形状和速度可以被控制以使其可以载着所得到的燃料和氧化剂的混合物朝V型空间203的底部向下。从而，那里的温度能在没有增加过热风险的情况下被提高，这在如果空气燃烧器被置于较靠近底部或者如果单独的氧化剂喷枪的位置使其直接在铸锭201的附近区域打 开，存在增加过热风险的情况。
燃料喷枪210可以水平放置以使燃料流基本上沿着V型空间主纵向方向笔直导向。然而，优选燃料喷枪相较于水平面稍向下以最大5°角倾斜。在这种情况下，来自喷枪
211、212的氧化剂流分别以相较于水平面同样角度或更大角度倾斜导向。在此，向下倾斜的氧化剂流能携载燃烧混合物向下朝着V型空间底部流动。依据一个优选实施方案，至少一个氧化剂喷枪211、212在所有供应燃料的位置之上打开，在本例中那么，燃料喷枪210被置于与所述氧化剂喷枪210、212同样的炉壁中。这导致所有通过喷枪组210、211、211供应的燃料利用来自所述喷枪的氧化剂流在V型空间203中向下传输。依据一个特别优选的实施方案，氧化剂通过至少一个氧化剂喷枪211、212，优选通过其喷嘴位于每个各自喷枪组的顶部位置的氧化剂喷枪212以高速度供应。这导致增加了在炉腔内的对流，其补偿了相对于如果用一个或几个空气燃烧器替代喷枪组210、211、212形式的富氧燃烧器使用较小量的燃烧气体。喷枪气体流速优选为至少100m/s，这在许多应用中导致在炉腔内产生充分的对流。炉气氛气体被吸入燃烧混合物内，这降低了燃烧温度并因此导致较少生成N0X。然后，向下倾斜的氧化剂流，包括V型空间203的底部的整个炉腔将被充分加热而没有局部过热的风险。依据一个特别优选的实施方案，氧化剂通过至少一个氧化剂喷枪211、212以至少音速的速度被喷入。这导致在整个炉腔内大大增加的对流和再循环，相应提高了温度均匀性并降低了 CO和NOx产生速率。这种方法特别优选在较大的炉中被使用。最优选的是，通过至少一个氧化剂喷枪211、212以至少I. 5马赫的速度供应氧化齐U。如此高的喷入速度已经被发现导致对流作为速度的函数呈非线性增加。在高于约I. 5马赫时，可实现无焰型燃烧，其中燃烧能够在炉腔的大部分区域中同时发生而没有明显的火焰。因此，这导致了非常好的温度均匀性，甚至在难于到达的炉腔部分。优选安置至少一个氧化剂喷枪211、212，更优选每一个氧化剂喷枪使得各自的氧化剂以相对于水平面大于0°但不超过20°的角度，最优选3-5°的角度流出进入炉腔。因此，至少一个氧化剂喷枪211、212沿箭头251的方向从水平位置倾斜。这导致了在正常尺寸的井式炉200内氧化剂和燃料的混合物朝着V型空间203的底部充分传输从而得获得期望的温度均匀性。依据一个特别优选的实施方案，如在图4-7中所示，使用超过一个氧化剂喷枪
211、212，其各自的喷嘴一个高于另一个被放置。在这种情况下，优选所得氧化剂流所导向的相对于水平面的向下倾斜的角度，对于自身喷嘴被放置更上方的氧化剂喷枪212，等于或者大于自身喷嘴被放置更下方的氧化剂喷枪211。在例举的具有两个氧化剂喷枪211、212的情况中，优选较低的氧化剂喷枪211的角度大于0°但不大于10°，但至少与上方的氧化剂喷枪212角度相同，而上方的氧化剂喷枪212的角度为大于0°但不大于20°。通过这种方式放置几个氧化剂喷枪，一个在另一个之上，全部的燃料和氧化剂流能被控制，从而在空间205中能实现燃料和氧化剂的良好分布。在例举的图4-7所示的实施方案中，第一个喷枪组，其包括燃料喷枪210和两个氧化剂喷枪211、212，被放置在炉200的一个短边中；第二个喷枪组，其包括燃料喷枪220和两个氧化剂喷枪221、222，被放置在炉200的对面的另一短边中。因此，两个喷枪组分别包括燃料喷枪210和220，在所述燃料喷枪的喷嘴之上分别设置两个相应的氧化剂喷枪211、
212、221、222的喷嘴。只要至少一个向下倾斜的用于大于85重量％的氧化剂的氧化剂喷枪的喷嘴位于每个喷枪组中至少一个燃料喷枪之上，每个这样的喷枪组就可以设计为具有其它用于燃料和氧化剂的喷枪构型。如从图5和6清晰可见，这两个喷枪组位于炉200内不同的高度上。通过这样的一个设置，因为在炉腔内产生循环效应，能进一步提高温度均匀性。在这种情况下，其喷嘴位于第一喷枪组210、211、212的最低高度的燃料喷枪210被放置为其喷嘴位于炉底之上的
O.7-1.2米的高度上，在这个高度之上设置其喷嘴位于第二喷枪组220、221、222的最低高度处的喷枪220的喷嘴。而且，优选其喷嘴的设置使得各自的喷枪打开进入V型空间203中的所有这样的燃料和氧化剂喷枪组210、211、212、220、221、222被设置使得没有喷枪喷嘴位于离炉底垂直方向上太高，以至于由通过这样的喷枪供应的燃料或氧化剂而局部供应的热能直接导致铸锭201面临过热的风险。这个垂直高度依赖于炉200的设计以及铸锭201的位置和形状，但优选没有喷枪其喷嘴位于底部之上低于I. 5米处。图8-10，其视角对应于图5-7的视角，显示了另一个可供选择的实施方案，其中井式炉300，以类似于前面所述的图4-7的方式，包括被氧化床302所支撑的铸锭301，并被两个相对的燃料喷枪组310、320结合氧化剂喷枪311、312、321、322加热。箭头350指示了炉300的纵向方向。306是废气的排气口。然而，如在图9和10中最清晰可见，氧化剂喷枪311、312并不仅仅类似于图4_7中的喷枪211、212—样，沿着箭头351所指的旋转方向相对于水平面倾斜，喷枪311、312也沿着箭头352所指的旋转方向相对于纵向垂直平面，在水平面中倾斜。结果，所得氧化剂和燃料的混合物在铸锭301之间的V型空间303 (见图9)中能比根据上述仅仅使喷枪311、312相对于水平面以一个角度放置，更均匀地分布。优选依照实际应用调整每一个独立的氧化剂喷枪的喷枪角度，以使在V型空间203中所得温度分布变得尽可能的均匀。特别优选安置的至少两个氧化剂喷枪311、312的喷嘴在炉腔中一个在另一个之上，使得它们各自的氧化剂能在水平面或在垂直面中以不同的角度流出进入炉腔。这导致燃料/氧化剂混合物的均匀分布，但仍然因为所供应的氧化剂而保持了低的局部过热风险的可能性。优选在水平面中，沿转动方向302，来自每个独立氧化剂喷枪的氧化剂流和V型空间303的主纵向方向之间的角度，在任何方向上都为10°
或者更小。特别优选至少一个氧化剂喷枪311、312、321、322，优选所有这些喷枪是可改变方向的以使得在水平面中和/或在垂直面中可以改变它们各自的氧化剂流的方向。这将使得炉300根据变化的操作先决条件，例如不同数量的和/或不同尺寸的待加热的铸锭301，而
可调节。依据一个优选的实施方案，在炉中使用多于一个的氧化剂喷枪，优 选结合一个燃料喷枪，从而通过一个或几个喷枪的开或关控制操作期间炉内的加热功率，同时控制供应的燃料的量以使其量及时或至少随时间化学计量上对应于通过氧化剂所供应的全部氧量。为了在炉内将总加热功率从一个较高水平降低到一个较低水平，可以脉冲方式操作氧化剂喷枪，其中控制开关时间周期以使平均发射功率成为期望值。并且或换另一种方式，可完全关闭一个或几个氧化剂喷枪。关于这点，优选在所有氧化剂喷枪都打开的情况下开始加热方法，从而总的加热功率是最大的。一旦炉已经达到某一个预先设定的操作温度，或者可以脉冲方式操作一个或几个氧化剂喷枪或者可以关闭一个或几个氧化剂喷枪。这种总加热功率的降低可以通过改变打开的氧化剂喷枪数量和/或通过改变以脉冲方式操作的一个或几个氧化剂喷枪的时间周期分一步或几步实施。此后，总加热功率能用同样的方式被持续地降低，同时保持炉中的操作温度，直到铸锭已经达到期望的最终温度。然后，总加热功率仍然用上面所述的同样方式能被进一步降低，以使在保持恒定的铸锭温度期间温度平衡。在这整个过程中，优选每次以全功率操作至少一个氧化剂喷枪。而且优选至少一个氧化剂喷枪是其喷嘴被设置在炉中的包括至少一个燃料喷枪和至少一个氧化剂喷枪的喷枪组中最上方的喷枪，其以全功率操作。特别优选该至少一个氧化剂喷枪以上面所述的高喷射速度来操作。这样可以控制在宽广的功率区域控制总加热功率，并且总是确保在整个炉腔内满意的对流和随即产生的温度均匀性，其包括在铸锭之间的V型空间。如果所期望的总加热功率低于仅全功率操作一个氧化剂喷枪所获的功率，优选以脉冲方式操作仅一个氧化剂喷枪。在这种情况下，这一个氧化剂喷枪优选为其喷嘴在包括至少一个燃料喷枪和一个氧化剂喷枪的组中设置在最低高度处的氧化剂喷枪，其中这一个喷枪的喷嘴被设置在至少一个供应燃料的燃料喷枪之上。为了在实施依据本发明的方法期间进一步提高热均匀性，此外优选通过不同的氧化剂喷枪或通过不同的氧化剂喷枪组合方式以交替的方式来供应氧化剂。这样，可保持同样的总加热功率，但是使用交替的氧化剂喷枪。这导致随时间的温度均匀性，并降低了在所谓的“热点”局部过热的风险。特别优选通过安置依据上述操作的一个或几个燃料喷枪和一个或几个氧化剂喷枪将现有的以传统空气燃烧器操作的井式炉转化为使用富氧燃料燃烧操作。通过在此类操作之后的此类转换，现有的井式炉能成本有效地转化成环境更为友好的富氧操作，而没有因此在炉内遭遇差的热均匀性的问题。再一次参照在图4-7中所示的井式炉200，此外优选在炉壁中设置至少一个用于氧含量为至少85重量％的氧化剂的喷枪230，使得喷枪的喷嘴位于炉200内，并使氧化剂能够被直接供应入具有三角形截面的空间205 (见图6)中，从而提高炉200内的热均匀性，所述空间存在于至少一个倚靠在井式炉200内壁上的铸锭201下面，在铸锭201和壁之间。所谓氧化剂能被直接供应入空间205内就是指源于喷枪230的氧化剂流流入空间205内而没有冲击碰到任何在其路上的障碍物。优选，喷枪230自身在空间205内打开，但其也可以在外面打开一些并将氧化剂流射入空间205内。在几个铸锭201沿着同样的炉壁放置在炉200内的情况中，这个三角截面的空间205通常将构成一个拉长的具有三角形截面的基本圆柱形体，并部分与炉200的加热部分分离。在富氧燃料被用于加热炉200的情况时，难以也在空间205内获得充分提高的温度。如图4-7所不在一个或几个铸锭201沿着一排倚靠在同一侧内壁和在铸锭倚靠在两个对面的长边的情况中，这都将导致问题。氧化床202的高度在操作期间变化，并且在几个操作循环期间随时间变化。因为其喷嘴被放置直接打开进入空间205内的氧化剂喷枪230、240，当充分量的氧化物在炉底上时，具有最终低于床202的平面的风险，优选在一定高度上设置所有的喷枪打开进入铸 锭201下面的空间205，以使可以监视氧化物高度并在其到达安置的喷枪喷嘴的高度之前，将氧化物从炉底清空。特别优选氧化剂喷枪230、240的喷嘴被设置在一个高于炉底的高度上，所述高度高于在操作期间在炉内出现的氧化床的最大高度。更具体而言，优选它们被设置在炉底之上O. 5-1. O米的高度上。此外，类似于从喷枪211供应的氧化剂而从喷枪230供应的氧化剂优选以提高的速度供应，所述速度优选为至少100m/S，更优选为至少音速，最优选至少I. 5马赫。在如此升高的喷枪速度下，实现了上面所述的温度均匀性和低火焰温度方面的优点，进而导致低的CO和NOx生成速率。这对于在铸锭201下相对狭小的空间205内避免局部过热是特别重要的，另外这导致了喷枪230的喷嘴能沿着炉200的内壁更向上设置，而没有导致在低氧化床202深度上铸锭局部过热的风险。另外，高喷射速度的氧化剂流将从炉200的周围部分将热的炉气体吸入空间205内，这通过分布热能到空间205中而另外提高了炉200内的热均匀性。本发明人已经惊讶地发现在操作过程中形成的氧化物容易消耗大量的氧气。我们已经注意到这在一些情况中能导致在燃烧反应中氧气缺乏，从而在炉气氛内CO的浓度能被非常迅速地提高。依据一个优选的实施方案，利用这个现象，其中在包括那些由空间205组成的炉200部分的主炉腔内通过调整向下调整由其喷嘴位于空间205之上的氧化剂喷枪211、212供应的氧化剂总量，持续控制主要的燃烧，以使它们是不足化学计量的。因此，这将导致在炉气氛内提升的CO水平。该CO之后在空间205内借助通过氧化剂喷枪230额外供应入空间205的具有至少85重量％氧的氧化剂被氧化。由于该额外的氧化剂，在炉200内实现总体的化学计量平衡。在这种情况下，这样就没有额外的燃料被供应入空间205。反而，利用供应入不是由在铸锭下面空间组成的炉部分的氧化剂，使通过喷枪230供应的氧化剂主要与在炉200内燃料不完全燃烧期间生成的CO反应。从而在炉200内，燃料的燃烧发生在两个阶段，即在形成CO的第一阶段和在发生完全燃烧生成CO2的随后阶段。在图8-10中显示了一个可选的实施方案，其中除了通过喷枪310、320供应入V型空间203和炉腔其余部分的燃料之外，单独的燃料喷枪331供应额外的燃料到空间305(见图9)，使通过喷枪330供应的氧化剂与所述燃料发生反应。在这种情况下，不需要向下调整供应入炉腔其余部分的氧化剂量来获得不足化学计量燃烧。依据一个优选的实施方案，在空间205、305中设置多于一个的氧化剂喷枪。因此，在图4-7中，除了喷枪203之外，对应的喷枪230也设置在炉200对面的短边终端处，以使它打开进入倚靠在炉的对面长边的铸锭201之下的空间205。在这种情况下，当至少两个待加热的铸锭201各自依靠在井式炉200相对的第一和第二内壁上，以在每个铸锭下分别形成具有三角形截面的空间205时，通常优选至少一个用于氧含量为至少85重量％的氧化剂的喷枪230、240设置在相应的炉壁，所述喷枪的喷嘴设置使得喷嘴打开进入炉200并使氧化剂能供应入相应的空间205，以及另外使喷枪230、240的喷嘴打开进入相应对面的炉壁并被导向，以使氧化剂流一起在炉200内产生循环流动。因此，在图7中，循环流动将从喷枪240开始沿方向250到对面的短边终端，垂直从喷枪230的喷嘴离开，此后回到第一个短 边处并最后垂直回到喷枪240的喷嘴处。如此安排将导致在所有放置在炉200内的铸锭之下的整个空间205内优良的温度均匀性。在图8-10内显示了对应的布置，其分别包括氧化剂喷枪330和340。在这个情况下，显示了优选但不是必需的设计，其中一个燃料喷枪331、341分别组合氧化剂喷枪330、340使用。上述的用于提高温度均匀性关于使用几个不同氧化剂喷枪的交替操作对于喷枪230、240、330、340的操作也是有效的。因此，可以以交替的方式操作例如喷枪230、240，使首先操作第一个喷枪230，然后另一个喷枪240，再然后第一个喷枪230，而在每个时间点不被操作的喷枪被关闭。也可以并优选对打开进入空间205、305的氧化剂喷枪230、240、330、340，以及打开进入空间203,303的氧化剂喷枪211、212、221、222、311、312、321、322进行如此的交替操作。用这样的操作模式，以能容易适应当前的操作条件的方式可以最大化随时间的温度均匀性并且避免局部过热。依据一个优选的实施方案，在不同的担心局部过热的区域，使用温度传感器(未显示)测量炉内的温度，如传统一样，并且控制交替操作以使在被测量的温度过高面临过热风险处，即高于某一个依据加热材料而得的预设值处降低加热功率。因为上述所述的关于氧化物形成过程中的氧气消耗，为了在炉内控制CO的浓度，也优选在操作期间在炉内测量氧气水平，例如使用一个或几个传统的λ传感器，并基于这个测量值或这些测量值，来控制通过氧化剂喷枪230、240、330、340、205、305、211、212、221、222、311、312、321供应的氧气量，以使炉内的氧气浓度基本保持恒定。例如，可通过连续的控制由一个或几个氧化剂喷枪的氧化剂供应或通过以脉冲方式在开关时间之间有合适的关系下操作一个或几个氧化剂喷枪进行控制。这一方面导致废气中CO量能被控制到期望的低水平，另一方面导致任何在空间205、305内的补燃能得到最优化。以上描述了优选的实施方案。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的思想的情况下可对所描述的实施方案进行许多修改。例如，依据本发明的富氧燃料燃烧可用作对井式炉中一个或几个现有的空气燃烧器的补充，用于提高井式炉的最大容量或在保持容量但具有较小的环境负作用下降低空气燃烧器的功率。
另外，在图4-10中所示的氧化剂喷枪和燃料喷枪可以设置为其它构型。例如，为了加热特别难以到达的空间和/或为了在炉内产生额外的湍流，根据实际的操作条件，可设置更多的氧化剂喷枪。打开进入V型空间的喷枪不必被安放在所述空间的中心，但可例如设置为它们各自的喷嘴在水平面内稍微错开。在这种情况下，优选所得向下倾斜的氧化剂流通过V型空间中供应燃料的区域。在每个喷枪组中，或者在炉内的其它地方也可使用更多的燃料喷枪，以使燃料供应到被一个或几个高速氧化剂流通过的位置。最后，也可以设置一个氧化剂喷枪在加热炉内的每个角落的低高度处，以使氧化 剂沿着两个炉长边从两个方向都供应入铸锭下面的空间。因此，本发明将不限于所述的实施方案，可以在所附权利要求的范围内变化。
权利要求
1.提高井式炉(200；300)中温度均匀性的方法，其中至少两块待加热的铸锭(201 ；301)分别倚靠在井式炉(200 ；300)的相对的第一和第二内壁上，使得沿着所述第一和第二壁看在铸锭(201 ；301)之间形成具有V型截面的拉长空间(203 ;303)，其特征在于，至少一个单独的用于氧含量为至少85重量％的氧化剂的喷枪(211，212，221，222 ;311，312，321，322)和至少一个单独的用于燃料的喷枪(210，220 ;310，320)彼此以一定距离被放置在炉壁中，其喷嘴打开进入炉(200 ;300)内，使得氧化剂和燃料分别能供应到所述V型空间(203 ;303)中，并在其中燃烧，以及使氧化剂喷枪(211，212，221，222 ;311，312，321，322)的喷嘴设置在燃料喷枪(210，220 ；310,320)的喷嘴之上并被导向以使氧化剂斜向下沿着所述V型空间(203 ；303)的纵向方向流动。
2.依据权利要求I的方法，其特征在于，氧化剂喷枪(211，212，221，222;311，312，321，322)的喷嘴被设置在所有燃料的供应位置(210，220 ;310，320)之上，所述燃料的供应位置被设置在氧化剂喷枪(211，212，221，222 ;311，312，321，322)的喷嘴所在的同一炉壁中。
3.依据权利要求I或2的方法，其特征在于，以至少100m/S的速度供应所述氧化剂。
4.依据权利要求3的方法，其特征在于，以音速或更高的速度供应所述氧化剂。
5.依据前述权利要求之一的方法，其特征在于，氧化剂喷枪(211，212，221，222;311，312,321,322)和燃料喷枪(210，220 ;310，320)分别被导向以使各自的气流在V型空间(203 ；303)相聚。
6.依据前述权利要求之一的方法，其特征在于，安置氧化剂喷枪(211，212，221，222；311，312，321，322)以使氧化剂以相对于水平面0° -20°的角度流出进入炉腔。
7.依据权利要求6的方法，其特征在于，安置氧化剂喷枪(211，212，221，222;311，312，321，322)以使氧化剂以相对于水平面3° -5°的角度流出进入炉腔。
8.依据前述权利要求之一的方法，其特征在于，改变氧化剂喷枪(211，212，221，222；311，312，321，322)的方向，使得可以根据操作条件在水平和垂直平面上控制氧化剂流的角度。
9.依据前述权利要求之一的方法，其特征在于，安置至少两个氧化剂喷枪(211，212，221，222 ;311，312，321，322)使得它们的喷嘴在炉腔中以一个在另一个之上的方式设置，并使得喷枪(211，212，221，222 ;311，312，321，322)各自的氧化剂能在水平和/或垂直平面上以不同的角度流出进入炉腔。
10.依据前述权利要求之一的方法，其特征在于，设置其喷嘴被设置相对较高的氧化剂喷枪(212，222 ;312，322)以使来自这些喷枪的氧化剂能以相对水平面的一个角度流出进入炉腔，所述角度等于或大于来自喷嘴被设置相对较低的氧化剂喷枪(211，221 ;311，321)的氧化剂流。
11.依据权利要求I或2的方法，其特征在于，首先开或关一个或几个氧化剂喷枪(211，212，221，222 ;311，312，321，322)，并其次控制供应的燃料的量以与由氧化剂提供的总氧气量化学计量相符，由此控制在操作期间炉(200 ；300)的加热功率。
12.依据权利要求9-11之一的方法，其特征在于，由不同的氧化剂喷枪(211，212，221，222 ;311，312，321，322)或氧化剂喷枪组，以交替方式供应氧化剂，由此进一步提高操作期间炉(200 ；300)内的温度均匀性。
13.依据前述权利要求之一的方法，其特征在于，例如使用一个或几个λ传感器，测量炉(200 ；300)内的氧气含量，以及控制在操作期间通过氧化剂喷枪(211，212，221，222 ；.311，312，321，322)供应的氧气，以使炉(200 ；300)内的氧气浓度基本保持恒定。
14.依据前述权利要求之一的方法，其特征在于，设置由至少一个用于氧含量为至少.85重量％的氧化剂的喷枪构成的第一喷枪组(210，211，212 ;310，311，312)和至少一个燃料喷枪使它们的喷嘴在炉(200 ;300)的短边，以及设置由至少一个用于氧含量为至少85重量％的氧化剂的喷枪构成的另一喷枪组(210，211，212 ;310，311，312)和至少一个燃料喷枪使它们的喷嘴在炉(200 ；300)中相对的短边，以及设置第一组中所有的喷枪使它们的喷嘴在炉底之上的一个高度上，所述高度为第二组的喷嘴设置在最低高度的喷枪水平之上的.O. 9-1. 5 米。
全文摘要
本发明涉及提高井式炉(200；300)中温度均匀性的方法，其中至少两块待加热的铸锭(201；301)分别倚靠在井式炉(200；300)的相对的第一和第二内壁上，使得沿着所述第一和第二壁看在铸锭(201；301)之间形成具有V型截面的拉长空间(203；303)。本发明的特征在于，至少一个单独的用于氧含量为至少85重量%的氧化剂的喷枪(211，212，221，222；311，312，321，322)和至少一个单独的用于燃料的喷枪(210，220；310，320)彼此以一定距离被放置在炉壁中，其喷嘴打开进入炉(200；300)内，使得氧化剂和燃料分别能供应到所述V型空间(203；303)中，并在其中燃烧，以及使氧化剂喷枪(211，212，221，222；311，312，321，322)的喷嘴设置在燃料喷枪(210，220；310，320)的喷嘴之上并被导向以使氧化剂斜向下沿着所述V型空间(203；303)的纵向方向流动。
文档编号F27D7/02GK102869796SQ201180022218
公开日2013年1月9日 申请日期2011年5月3日 优先权日2010年5月4日
发明者R·艾希勒 申请人:林德股份公司