用于在炉上游预热流体的方法技术

一种用于在炉上游间接地预热流体40的方法，其中通过经由腔室20中的介质31与从该炉排出的烟气10进行间接热交换来预热该流体，并且其中基于以下温度中的至少一个来调整该腔室20中的介质31的流速：这些排出的烟气10的温度、该腔室20中的介质32的温度、被预热的流体42的温度、以及将这些排出的烟气31与该腔室20中的介质31分开的壁21的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在炉上游预热流体的方法本专利技术涉及在炉上游通过与从炉中排出的烟道气体进行热交换来预热流体。液化空气(AirLiquide)公司已经开发出一种在炉中的氧燃料燃烧技术并使其工业化，根据该技术，用于燃烧的氧气以及在适当情况下燃料通过与从炉中排出的烟道气体进行间接热交换而在炉的上游被预热。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越将待加热的流体与该更热的流体隔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步骤的直接交换中进行的热交换。因此，在液化空气公司的已知氧燃料燃烧技术中：·在第一步骤中，通过跨越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，通过跨越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用于燃烧的氧气(以及在适当情况下燃料)。WO2006/054015在用于燃烧炉的交换器的背景下具体地描述这样的技术。这种技术的开发已证明，在持续操作且没有频繁地显著更改炉的操作模式并且不断地产生足以将氧气和/或燃料预热到期望温度的热烟道气体流的炉的情况下，它实现相当大的效率节约。因此，由这样的炉产生的烟道气体的流速和温度在炉的操作期间通常不会显著或突然改变。间接热交换也在具有燃烧器的水锅炉领域中已知，见EP-A-0231962，并且还在用于锅炉的烟道气体的残热回收的热交换器领域中已知，见CN-U-201680745。本专利技术的目标是提供一种基于上述原理的间接预热技术，该间接预热技术更适合于产生热烟道气体且这些烟道气体的流速和/或温度在炉的操作期间显著地改变的炉。分批式炉的情况尤其是这样，这些分批式炉的燃烧和因此热烟道气体的产生在炉的两个活动阶段之间的炉的关闭阶段期间被中断并且根据炉的活动阶段而改变。出于这个目的，本专利技术提出一种用于在炉上游通过与经由管道从炉中排出的烟道气体进行热交换来预热流体的改进方法。根据这种方法，液体或气体介质以第一流速穿过腔室。这个介质用作热烟道气体与待预热的流体之间的热传递介质。管道中的烟道气体通过跨越将腔室中的中间介质与排出管道中的烟道气体分开的壁(被称为“第一壁”)进行热交换来加热腔室中的中间介质，其中得到被加热的介质。待预热的流体以第二流速穿过至少一根管线。被称为“第二壁”的壁将一方面在至少一根管线中的待预热的流体与另一方面腔室内部的介质分开。因此，待预热的流体可以穿过单根这样的管线或一束这样的管线。当待预热的流体穿过若干根这样的管线时，第二流速对应于待预热的流体的总流速，即，待预热的流体穿过各根管线的流速之和。待预热的流体穿过的至少一根管线可以例如位于腔室内部。在这种情况下，腔室内部的至少一根管线的外壁构成第二壁。腔室中的被加热的介质通过跨越第二壁进行热交换来预热至少一根管线中的流体。因此，得到输送到炉中的被预热的流体，以便将其引入到该炉中。根据本专利技术，根据以下温度中的至少一个来调节第一流速，即，腔室中的介质(热传递流体)的流速：-管道中的烟道气体的温度，-被加热的介质的温度，-被预热的流体的温度，以及-第一壁的温度。根据本专利技术，可以根据所述温度中的单个温度来调节第一流速。还有可能且通常有利的是根据所述温度中的若干个温度来调节第一流速，例如，根据：-管道中的烟道气体的温度和被加热的介质的温度；-管道中的烟道气体的温度和被预热的流体的温度；-管道中的烟道气体的温度和第一壁的温度；-被加热的介质的温度和被预热的流体的温度；-被加热的介质的温度和第一壁的温度；-被预热的流体的温度和第一壁的温度；-管道中的烟道气体的温度、被加热的介质的温度和被预热的流体的温度；-管道中的烟道气体的温度、被加热的介质的温度和第一壁的温度；-管道中的烟道气体的温度、被预热的流体的温度和第一壁的温度；-被加热的介质的温度、被预热的流体的温度以及作为函数和第一壁的温度；-管道中的烟道气体的温度、被加热的介质的温度、被预热的流体的温度和第一壁的温度。因此，根据本专利技术的方法使用腔室中的介质的可变流速。这使得有可能使热回收和流体的预热适于炉的操作。当炉是例如分批式炉时，本专利技术使得有可能根据炉的操作步骤或状态来调节热回收和流体的预热。待预热的流体可以是用于燃烧的氧化剂，并且具体地，具有从50％vol％至100％vol％的含氧量的这种氧化剂、燃料、或者将要在高温下供应到炉的任何其他流体。本专利技术尤其有利于预热用于燃烧的氧化剂。在这种情况下，用于燃烧的氧化剂有利地具有至少80vol％和优选地至少90vol％的含氧量。本专利技术还使得有可能将待预热的若干流体(例如，用于燃烧的氧化剂和燃料)的预热相结合，每种待预热的流体然后穿过专用于所述待预热的流体的至少一根管线。穿过腔室的介质(热传递流体)优选地是气体介质，诸如空气、氮气、CO2或蒸汽。归因于其可用性和其无害性，将空气用作介质通常是优选的。在腔室下游，通常仍具有高于环境温度的温度的介质可以用于其他应用(例如，作为用于加热设备或建筑物的热源，在干燥设备中，用于在朗肯循环中产生电力，或者当介质是氧化剂时，作为用于燃烧的氧化剂)。另一可能性是使流体再循环到腔室。在缺少具体措施(诸如在腔室上游将冷空气喷射到管道中)的情况下，所排出的烟道气体的温度和流速由在炉中进行的过程决定。至少一根管线中的待预热的流体的流速通常也由炉中的过程的要求决定。另一方面，可以通过改变腔室中的介质的流速(第一流速)来改变被加热的介质的温度、被预热的流体的温度和第一壁的温度。具体地，在(a)管道中的烟道气体和(b)待预热的流体的相同流速和温度下，第一流速(腔室中的介质的流速)增加会导致将烟道气体与介质分开的第一壁的温度下降、被预热的介质的温度下降、以及被预热的流体的温度下降。类似地，在管道中的烟道气体和待预热的流体的相同流速和温度下，第一流速减小会导致第一壁的温度上升、被预热的介质的温度上升、以及被预热的流体的温度上升。经由烟道气体从炉中排出的借助被预热的流体再循环到炉中的热能的百分比随着所述流体的预热温度Tf而增加。本专利技术使得有可能在保证高安全水平的同时实现高预热温度Tf。一般地，调节第一流速使得被预热的流体具有至少等于预定最低温度Tfmin的温度Tf。当温度Tf下降低于Tfmin时，减小第一流速以便增加被加热的介质的温度并且因此也增加被预热的流体的温度Tf。这个最低温度Tfmin可以是恒定的或者可以随时间推移(Tfmin(t))根据炉中进行的过程的变化/进展而改变。典型地确定Tfmin以便由于流体的预热而确保能量效率的某一程度的改进。根据第一实施例，调节第一流速使得第一壁的温度Tpp保持低于或等于第一预定最高温度Tppmax。这个温度Tppmax典型地是常量。Tppmax通常取决于第一壁的(多种)组成材料的性质。更具体地，当第一壁的温度Tpp超过这个值Tppmax时，增大第一流速以便降低第一壁的温度Tpp。实际上，建议腔室和具体地第一壁的温度不达到这个结构的物理完整性存在被破坏的风险所处的温度。根据第二实施例，调节第一流速以便维持被预热的流体的温度Tf低于第二预定最高温度Tfmax。当被预热的流体的温度Tf达到这个最高温度Tfmax时，增大第一流速以便降低被预热的流体的温度Tf。这个第二最高温度Tfmax典型地也是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在炉上游通过与经由管道(11)从该炉中排出的烟道气体(10)进行热交换来预热流体(40)的方法；在该方法中：‑液体或气体介质(31)以第一流速穿过腔室(20)；‑该管道(11)中的烟道气体(10)通过跨越将该腔室(20)中的介质(31)与该管道(11)中的烟道气体(10)分开的第一壁(21)进行热交换来加热该腔室(20)中的介质(31)，其中得到被加热的介质(32)；‑该流体(40)以第二速率穿过至少一根管线(41)，该至少一根管线(41)具有将该至少一根管线(41)内部的流体(40)与该腔室(20)内部的介质(31)分开的第二壁；‑在该腔室(20)中被加热的介质(31)通过跨越该第二壁进行热交换来预热该至少一根管线(41)中的流体(40)，其中得到被预热的流体(42)；并且‑将该被预热的流体(42)输送到该炉中；该方法的特征在于，根据以下温度中的至少一个来调节该第一流速：‑该管道(11)中的烟道气体(10)的温度Tfum，‑该被加热的介质(32)的温度Tmil，‑该被预热的流体(42)的温度Tf，以及‑该第一壁(21)的温度Tpp。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.08 FR 16565841.一种用于在炉上游通过与经由管道(11)从该炉中排出的烟道气体(10)进行热交换来预热流体(40)的方法；在该方法中：-液体或气体介质(31)以第一流速穿过腔室(20)；-该管道(11)中的烟道气体(10)通过跨越将该腔室(20)中的介质(31)与该管道(11)中的烟道气体(10)分开的第一壁(21)进行热交换来加热该腔室(20)中的介质(31)，其中得到被加热的介质(32)；-该流体(40)以第二速率穿过至少一根管线(41)，该至少一根管线(41)具有将该至少一根管线(41)内部的流体(40)与该腔室(20)内部的介质(31)分开的第二壁；-在该腔室(20)中被加热的介质(31)通过跨越该第二壁进行热交换来预热该至少一根管线(41)中的流体(40)，其中得到被预热的流体(42)；并且-将该被预热的流体(42)输送到该炉中；该方法的特征在于，根据以下温度中的至少一个来调节该第一流速：-该管道(11)中的烟道气体(10)的温度Tfum，-该被加热的介质(32)的温度Tmil，-该被预热的流体(42)的温度Tf，以及-该第一壁(21)的温度Tpp。2.如权利要求1所述的方法，其中该介质(31)是气体介质。3.如权利要求2所述的方法，其中该介质(31)是空气、氮气、CO2或蒸汽，优选空气。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中调节该第一流速，使得该第一壁(21)的温度Tp...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕克·雅里，彼得·范坎彭，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR