[发明专利]包括在分批式炉的上游预热流体的用于操作该炉的方法

说明书

一种用于操作炉1的方法，包括由加热步骤、停止步骤以及将该停止步骤与后续加热步骤关联的重新启动步骤组成的连续循环，其中通过经由穿过腔室(20)的介质(31)与排出的烟气(10)进行间接交换而在该炉(1)的上游预热从燃料和氧化剂中选择的至少一种流体(40)，这些烟气(10)通过第一壁(21)与该腔室(20)中的介质(31)分开，并且该待预热的流体(40)通过第二壁与该腔室中的介质(31)分开；并且其中该腔室(20)中的介质(31)的流速Dm不超过在该加热步骤期间的腔室(20)中的介质(31)的流速Dm的0％、优选地75％且更优选地90％；并且在该重新启动步骤期间，该腔室中的介质(31)的流速Dm高于在该停止步骤期间的流速Dm并且进行调整以便限制在该重新启动步骤期间的第一壁(21)的加热速率，直到该第一壁(21)在该重新启动步骤结束时达到在该加热步骤期间的第一壁(21)的操作温度。

本发明涉及在炉的上游通过与从该炉中排出的烟道气体进行热交换来预热流体。

已知借助于蓄热器使用存在于排出的烟道气体中的热量在炉的上游预热燃烧空气，这些蓄热器交替地操作以下项：(a)首先将烟道气体运送穿过蓄热器以便加热蓄热器，以及(b)然后通过使燃烧空气穿过这样被加热的蓄热器而进行加热。因此，排出的烟道气体和燃烧空气穿过蓄热器内部的相同容积，但是在不同时刻穿过。出于安全原因，其中热烟道气体和待加热的流体穿过相同容积的此种方法并不适合于预热燃料或富氧氧化剂。

还已知在炉的上游通过在一个或多个热交换器(通常被称为复热器)中与排出的烟道气体进行热交换来预热燃烧氧化剂和/或燃料，其中排出的烟道气体和待加热的流体在单独的回路中循环。那么有必要确保待预热的流体的回路与排出的烟道气体的回路之间的密封性，以便避免烟道气体与流体之间的任何直接接触。在当前背景下，表达“热交换”或“热量交换”是指其中热流体与待加热的流体在单独的回路中循环而两种流体之间没有混合或直接接触的此类过程。

直接热交换与间接热交换之间有所区别。

在直接热交换期间，利用更热的流体通过跨过将待加热的流体与该更热的流体分开的壁进行热交换来加热流体。

间接热交换应被理解成是指经由中间流体在两个直接交换步骤中的热交换。

液化空气(Air Liquide)公司已经开发出这样一种预热技术并使其工业化，该预热技术特别可靠并且适于通过待预热的流体与从炉中排出的烟道气体之间的间接热交换来预热具有高含氧量的氧化剂。因此，在液化空气公司的预热技术中：

●在第一步骤中，通过跨过第一壁与烟道气体进行直接热交换来加热中间流体，以及

●在第二步骤中，通过跨过第二壁与在第一步骤中加热的中间流体进行直接热交换来预热燃烧氧气(以及在适当情况下燃料)。

WO 2006/054015中具体地描述这种技术。在连续产生足以将氧气和/或燃料预热到期望温度的热烟道气体流的炉的情况下，这种技术实现相当大的效率节约。

出于安全原因，重要的是避免各种回路之间的泄漏。此类泄漏可能起因于能够使热交换器的壁和接头脆化的热冲击以及具体地温度的突然和重复变化。

从工业炉中排出的烟道气体可以容易达到600℃与1550℃之间的温度。因此，建议使一个或多个热交换器缓慢且逐渐地达到它们的操作温度，即，逐渐地使该一个或多个热交换器的各个部分达到它们在流体的预热期间将具有的温度。

类似地，建议当炉中的燃烧关闭时和当不再从炉中排出任何热烟道气体时，使该一个或多个交换器逐渐地达到环境温度。

该一个或多个热交换器的这种加热和这种冷却可能会花费相当长的时间。

在工业中，连续式炉与分批式炉之间有所区别。

连续式炉在可能持续数月或甚至数年的整个运行期间连续地被加热。

另一方面，分批式炉的操作的特征在于以下步骤的重复循环：