清潔蓄熱式燃燒器介質床的設備和方法技術

燃燒爐的蓄熱式燃燒設備和從該設備中移除污染物的方法。所述設備包括：在點燃過程中當提供燃料和燃燒氣體時可周期性地引導加熱氣體和廢氣進入燃燒爐的燃燒器，包括耐火顆粒的介質床，和用于在所述點燃過程中將燃燒氣體輸送至所述燃燒器以及用于在所述點燃終止時從所述燃燒爐中抽出廢氣的管道。所述管道使所述燃燒氣體和所述廢氣連續地穿過所述介質床。提供了周期性地輸送除污氣體的快速氣流進入所述介質床的裝置。所述快速氣流具有足夠的力以驅除來自廢氣并聚集在所述介質床中的污染物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于熔化金屬，例如廢鋁，玻璃和其它材料的加熱爐的蓄熱式燃燒器。更特別地，本專利技術涉及這種燒嘴的介質床和維持最大量的氣流穿過該介質床的方法。
技術介紹
已在加熱爐中使用了很多年的蓄熱式燃燒器用于提高燃料效率，這是因為它們再循環了那些可能被浪費的熱量。通常，兩個燃料燃燒器被串聯使用并且聯接著兩個蓄熱式介質床。每個介質床由耐熱顆粒構成，所述耐熱顆粒可根據經過該介質床的氣體和介質床的溫度，從所述氣體中吸收熱量或向該氣體傳遞熱量。所述燃燒器通過點燃燃燒氣體(通常為空氣)中的燃料產生熱量，從而產生高溫氣體，所述高溫氣體被引導進入燃燒爐并最終以高溫廢氣的形式從燃燒爐中抽出。當所述兩個燃燒器的第一個工作時，其產生的廢氣被從燃燒爐中抽出并穿過第二介質床以加熱所述介質。第一燃燒器的燃燒氣體被抽吸穿過第一介質床，其中所述第一介質床已經在之前的燃燒器循環中被加熱。在用于將效率最大化的一段時間(通常為30秒至3分鐘)之后，第一燃燒器被關閉并且第二燃燒器被點燃。第二燃燒器的燃燒氣體被抽吸穿過第二介質床(已經由來自第一燃燒器的廢氣加熱后的介質床)，并且來自第二燃燒器的廢氣被從燃燒爐中抽出并穿過第一介質床，從而它被再次加熱。通過這種方式循環所述燃燒器，所獲得的廢氣具有很高的溫度，并且被再次導入燃燒爐，從而所述燃燒爐的工作具有更高的效率。清楚地，在每個燃燒爐中可使用多于兩個燃燒器，從而通過相關聯的蓄熱式介質床，來自其中一組燃燒器的廢氣可用于預熱來自另一組燃燒器的燃燒氣體。這樣使用的蓄熱式燃燒器的缺點在于，與它們相關聯的介質床通常會被來自燃燒爐并穿過該介質床的廢氣中的成分污染。污染物的種類取決于在燃燒爐中被加熱的材料。例如，當燃燒爐用于再次熔化廢鋁，則污染物可能為鹽流(salt fluxes)。所述污染物以固體沉積或有時在介質床上蓄積液體的形式發生，并最終降低穿過該介質床的氣體的流量。這些污染物通常在高溫廢氣中呈氣態或液態，但當氣體冷卻時，它們會凝結在蓄熱式介質床中。在其它情況下，所述污染物可能是存在于廢氣中的灰塵或其它固體形式，并被收集于介質床的介質中。隨著時間的流逝，所述污染物形成難于移除的堵塞。該問題已經在現有技術中被充分地認識，并且人們已經作出很多努力，通過一種方式或其它方式移除所述污染沉積物以解決該問題。美國專利申請公開號2002-0072020(Crane等人，公開于2002年6月13日)公開了一種典型的用于金屬熔爐的燃燒器/介質床組合。該文開文本公開了一種當介質床被污染到一個不可接受的程度時更換整個介質床的簡便的方法。被移除的介質床可在短時間內由備用介質床更換，所述備用的介質床包含新的、或更新后的或通過其它方式處理后的介質。美國專利第4,944,670號(Watson，授權于1990年7月31日)公開一種可用于熔鋁設備中的具有蓄熱式床的雙燃燒器燃燒爐。該專利提到所述床可被鹽類等污染，并且公開了一種控制系統，所述控制系統可周期性地允許所述床被加熱到更高的溫度以熔化那些被吸收的鹽類，然后這些鹽類可被收集和拋棄。美國專利第4,807,695號(Ward，授權于1989年2月28日)公開了一種可用在熔化玻璃或非鐵類金屬的蓄熱式燃燒器系統中的蓄熱器設計。該專利技術在介質床的一段提供了添加清潔的耐火球體(介質床的介質顆粒)的入口，和在另一端提供了移除被污染的球體的裝置。通過這種方式，在所述介質床被更新的同時移除了污染物。美國專利第4,923,391號(Gitman，授權于1990年5月8日)公開了一種用于熔化鋁的蓄熱式燃燒器控制系統，其中在污染物特別多的加熱循環的特定階段，可繞過蓄熱式介質床。從而介質床的污染可被降低。英國專利申請GB2209386A(Wills，公開于1989年5月10日)公開了一種用于熔化玻璃的蓄熱式燃燒器系統，其中使用了一中間冷卻階段(位于兩個蓄熱式介質床之間)，從而污染物可在易于清潔的管道部分凝結。英國專利申請GB2192264A(Goodfellow，公開于1988年1月6日)公開了一種蓄熱式燃燒器系統，其中蓄熱式介質床被布置為這樣一種方式，即氣體向下穿過第一部分并接下來向上穿過第二部分。其溫度分布被布置為，污染區域定位為靠近介質床的第一部分的最下層，因此溫度分布的相對小的變化導致阻塞物質以熔融狀態從所述介質床的第一部分運動。所述污染物被收集和廢棄。盡管解決該問題的方案在某些方面是有效的，但它們也具有缺陷，例如需要對設備進行昂貴的改造或經常更換介質。因此需要一種可處理降低氣流穿過蓄熱式介質床的介質污染的其它方法。
技術實現思路
本專利技術，至少在其一個示例性的形式中，采用了在短時間內操作快速氣流的方法以從各種類型的、尤其是那些用于再次熔化鋁和鋁合金的那些燃燒爐的蓄熱式燃燒器中所使用的蓄熱式介質床中驅除污染物。短時間內的快速氣流可稱之為氣體“脈沖”，并且它可產生充足的力并且具有足夠的體積以使污染物從介質床上驅除。在本專利技術的一種形式中，所述脈沖可使所述顆粒在介質床中相對運動并且污染物的堵塞可被打碎或從顆粒上取出并由氣體脈沖和/或重力帶走，從而使所述具有提高的空隙率的介質床在隨后的蓄熱式循環過程中具有良好的氣流。所述污染物被轉化為粉末，所述粉末或者通過介質回吹至燃燒爐，或者穿過所述介質到達裝置的收集部分。最優選地，提供氣體脈沖，使氣體脈沖的力基本上均勻地分布在整個介質床上，或均勻分布在所述床的預定區域內，從而污染物的驅除是大范圍的而不是被限制在床的很小的區域內。盡管其它布置也是可以的，但在某些實施例中，所述床被制成在風室上方的水平多孔板(例如，穿孔的板或網眼金屬板)上，并且氣體脈沖從所述風室被輸送進入介質床穿過所述多孔板。最優選地，所述氣體由適當的氣源通過延伸進入風室并且具有至少一個穿過所述制成面對著所述介質床的管道加以輸送。所述管道和開口用于輸送除污染氣體，使氣體對稱地和相對均勻地穿過所述床，或所述床的預定區域，而不會減弱所述氣體傳遞的力。由氣體沖擊在表面，例如蓄熱式介質床的底面而產生的力，取決于氣體的質量流量和速度。用于傳遞充足的力以理想的方式移動介質床的氣體的質量流量和速度是很高的，并且應用這種穿過介質床的氣流超過一段延長的時間之后將干擾燃燒器的操作。已經發現，可通過在短時間內在介質床上應用所述高速氣流而實現理想的效果，而這種應用不足以干擾燃燒器的工作。產生必要的力的一種方法是采用短的，實際上為瞬間的高速高質量流量的氣體脈沖。這種類型的氣流可由各種類型的設備產生，但所謂的氣炮(gas cannon)或氣爆器(gas blaster)是優選的。這種類型的設備采用相對較大的容器，容器內以相當大的壓力填充著氣體。當需要時，所述氣體可通過閥的快速打開而被釋放進入管道，并且所產生的氣流或脈沖通過該管道被送入介質床。當容器被排空或閥被快速地關閉時，氣流快速地降至零。適用于本專利技術的典型的氣炮具有大約20至200升的容器，填裝氣體(優選地為空氣)至每平方英寸90至95磅的壓力，其可在不到1秒的時問內排出，優選地小于0.1秒。所述氣體典型地通過具有2.5至6英寸直徑的管道輸送。由該質量流量和速度產生的力介于1至6千牛之間。作為上文所描述的氣炮的一種替換，也可使用活塞和氣缸設備，該設備包括用于基本上瞬間地驅動活塞穿本文檔來自技高網...

【技術保護點】
燃燒爐的蓄熱式燃燒設備，包括：燃燒器，在點燃過程中，當提供燃料和燃燒氣體時，所述燃燒器周期性地引導加熱氣體和廢氣進入燃燒爐，介質床，包括耐火顆粒，管道，用于在所述點燃過程中將燃燒氣體輸送至所述燃燒器，和用于在所述點燃終止時從所述燃燒爐中抽出廢氣，所述管道使所述燃燒氣體和所述廢氣連續地穿過所述介質床；和用于周期性地輸送除污氣體脈沖進入所述介質床的裝置，所述脈沖具有足夠的力以驅除來自廢氣并聚集在所述介質床中的污染物。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C西馬德，S梅納德，WD史蒂文斯，EJ威爾遜，P班克斯，L貝萊，BD伯里奇，TI費爾普斯，
申請(專利權)人：諾韋利斯公司，
類型：發明
國別省市：CA[加拿大]