[发明专利]逆流蓄热式设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于加热炉和类似物而同时限制热损失的逆流蓄热式（heat regenerative）燃烧器设备。更特定而言，本发明涉及解决在这样的设备中所用的热交换介质的污染问题的方法和设备。

背景技术

易燃燃料燃烧器常常用于加热炉，加热炉计划用于熔化金属，例如废杂铝、玻璃和其它材料。燃烧器需要燃烧空气的供应，并且生成导向至炉内的大量热燃烧气体。蓄热式燃烧器被设计成通过再循环原本将会浪费掉的来自离开炉的燃烧气体的热而改进了燃料效率。通常，两个燃料燃烧器串联使用、并且与两个吸热材料的流体-多孔主体，通常为由耐火材料粒子制成的介质床相关联。介质床从经过床的气体吸热或者向经过床的气体传热，取决于气体与床在接触时的相对温度。当两个燃烧器中的第一燃烧器操作时，其所生成的废燃烧气体最终从炉提取、并且通过介质床中的第二个被传递以用来加热介质。用于第一燃烧器的燃烧气体，通常为空气，同时穿过第一介质床来抽吸，其中，其被从前一燃烧器循环已经热的介质所加热。在计划使效率最大化的时段（常常为30秒到三分钟）之后，第一燃烧器被关掉，而第二燃烧器被点燃。然后用于第二燃烧器的燃烧气体穿过第二介质床（在先前被来自第一燃烧器的废气所加热的介质床）而被抽吸，并且来自第二燃烧器的废燃烧气体从炉提取、并且通过第一介质床从而使得其再次被加热。通过以此方式循环所述燃烧器，在较大程度上俘获废热、并且废热被再导向回到炉内从而使得炉以改进的效率操作。显然，可以使用每个炉多于两个燃烧器，只要借助于相关联的蓄热式介质床使来自一组燃烧器的废气用于预热来自另一组的燃烧气体，或者燃烧器可成对操作，并且这对具有彼此不同的加热循环。

以此方式使用的蓄热式燃烧器的缺点在于：它们的相关联的介质床常常由从炉取得并且通过床的废气中的组分而变得被污染。污染物的性质取决于在炉中被加热的材料。例如，当炉用于重熔废杂铝时，常常添加盐熔剂来便利于金属的熔化、并且避免不当的金属氧化。盐熔剂在炉操作温度而部分地汽化、并且随后在介质床中冷凝，由此限制通过床的气体流动、并且最终阻挡它们。汽化的盐熔剂最初冷凝为液体，但最终随着它们逐渐通过床到更冷的区域而凝固。在现有技术中认识到了这个问题，并且已做出了许多尝试以通过用一种方式或另一方式移除污染沉积物来解决这个问题。

美国公开的专利申请No. 2002-0072020 (授予Crane等人，在2002年6月13日公开)披露了一种在金属熔炉中所使用的类型的典型燃烧器/介质床组合。该公告披露了一种当介质床已变得受污染到不可接受的程度时用于替换整个介质床的方便方式。因而由一种包含新的、修复的或以其它方式净化/去污的介质的备用介质床来以最小的延迟替换了这种移除的介质床。 

美国专利No. 4,944,670 (在1990年7月31日授予给Watson)披露了一种具有蓄热床的两个燃烧器的炉， 其可用于熔铝设施中。该专利指出了床变得被盐等所污染，并且披露了一种控制系统，这种控制系统周期性地允许床朝向高温而被加热以熔化所吸附的盐，然后所吸附的盐被收集并且丢弃。

美国专利No. 4,807,695 (在1989年2月28日授予给Ward)披露了一种用于在蓄热式燃烧器系统中使用的蓄热器设计，该蓄热式燃烧器系统用于熔化玻璃或有色金属/非铁金属。本发明在床一端处设置一种用于添加清洁耐火球（床的介质粒子）的入口，并且在另一端处设置用于移除受污染球的机构。以此方式，在更新床时移除污染物。

美国专利No. 4,923,391(在1990年5月8日授予给Gitman)披露了一种用于熔铝的蓄热式燃烧器控制系统，其中当污染物特别高时能设置为用于在加热循环的某些阶段绕开蓄热式床。因此能减小对床的污染。

英国专利申请GB 2 209 386 A(在1989年5月10日公开的Wills等人)披露了一种用于玻璃熔化的蓄热式燃烧器系统，其中，设置为了使用中间冷却级（在两个蓄热式床之间）而使得污染物能在易于清洁的管部段中被冷凝。

英国专利申请GB 2 192 264 A (在1988年1月6日公开，Goodfellow)披露了一种蓄热式燃烧器系统，其中蓄热式床被布置为两部分，使得，气体向下通过第一部分并且然后向上通过第二部分。温度分布被布置成使得污染区靠近床第一部分的最下层定位，于是，在温度分布中相对较小的变化导致阻挡材料以熔融状态从床的第一部分移动。收集并且丢弃污染物。