[发明专利]通过热化学再生在加热炉中进行燃烧的方法

说明书

本发明公开了一种燃烧方法，其中加热的烟气加热再生器，然后燃料和烟气的混合物通过该再生器以经历吸热反应，该吸热反应产生合成气，该合成气与动力气体流一起被进料到加热炉中，其中燃料与该动力气体流一起燃烧以在交替循环中提供热量。

技术领域

本发明涉及燃烧方法，其中用于燃烧的反应物中的至少一种以低速引入加热炉(诸如玻璃熔炉)中，其中材料被进料到加热炉中以被在加热炉内发生的燃烧的热量加热和/或熔化。

背景技术

美国专利6,113,874中描述了一种称为热化学再生(TCR)的有用技术，用于利用加热炉(诸如玻璃熔炉)中产生的烟气中的热量。在该技术中，烟气穿过再生器而加热该再生器。从该再生器出来的烟气的一部分与气态燃料混合，然后将所得的混合物进料到已被充分加热的另一个再生器中，从而凭借混合物中组分之间的吸热反应将混合物转化成合成气。然后将所得的合成气从其在其中形成的再生器进料到加热炉中以进行燃烧。在适当的时间间隔内，颠倒在其中执行操作的再生器。

虽然该技术大体上具有许多吸引人的特征，但本发明人意外地发现了提高该技术的效率的方法。

发明内容

因此，本发明的一个方面是在加热炉中进行燃烧的方法，该方法包括

(A)在加热炉中燃烧燃料以产生气态燃烧产物；以及

(B)进行以下步骤(1)至(4)的序列：

(1)(i)将所述气态燃烧产物的一部分通入冷却的第一再生器中并穿过所述冷却的第一再生器，以加热所述第一再生器并冷却所述气态燃烧产物的所述部分，

(ii)将气态燃料和来自所述第一再生器的气态燃烧产物的所述冷却部分的至少一部分通入经加热的第二再生器中，并且在所述第二再生器中，使所述气态燃烧产物和所述气态燃料在所述第二再生器中以吸热反应形式发生反应，以形成包括氢气和CO的合成气，

(iii)将在所述第二再生器中形成的所述合成气以小于50英尺/秒的速度通入具有连接至所述加热炉的内部的出口的第一管道中，

(iv)将具有至少100英尺/秒速度的至少一个动力气体流从所述第一管道中的第一喷嘴注入所述加热炉的所述内部上游的所述第一管道中的所述合成气中，从而将所述合成气夹带到所述第一管道中的所述动力气体流中，并且在所述第一管道中形成包含所述合成气和所述动力气体的混合物并且具有大于50英尺/秒速度的混合流，以及

(v)将所述混合流以大于50英尺/秒的速度从所述第一管道通入所述加热炉中，并且使所述混合流与注入所述加热炉中的一个或多个氧化剂流一起燃烧；并且然后

(2)(i)停止使气态燃料进入所述第二再生器，继续使经冷却的气态燃烧产物进入并通过所述第二再生器，从而从所述第二再生器去除燃料和合成气，并降低所述第二再生器中的燃料和合成气的浓度，将燃料和气态氧化剂从所述第一管道中的所述第一喷嘴进料出并燃烧它们以产生燃烧热，所述燃烧热加热所述加热炉的所述内部，以及此后停止在所述第一管道中从所述第一喷嘴注入所述气态氧化剂，使得仅燃料从所述第一喷嘴流出，并且用注入所述加热炉中的所述一种或多种氧化剂流燃烧所述燃料；以及此后

(ii)停止燃料流出所述第一喷嘴进入所述第一管道，并且停止燃料从所述第一喷嘴燃烧，并且停止来自所述加热炉的气态燃烧产物通过所述第一再生器；并且然后

(3)(i)将所述气态燃烧产物的一部分通入冷却的第二再生器中并穿过所述冷却的第二再生器，以加热所述第二再生器并冷却所述气态燃烧产物的所述部分，

(ii)将气态燃料和来自所述第二再生器的气态燃烧产物的所述冷却部分的至少一部分通入第一第二再生器中，并且在所述第一再生器中，使所述气态燃烧产物和所述气态燃料在所述第一再生器中以吸热反应形式发生反应，以形成包括氢气和CO的合成气，