碳烘焙热量回收烧火系统技术方案

本发明专利技术提供了用于碳烘焙炉的热量回收装置和方法，其中，来自冷却部段的废热的至少一部分被再循环通过炉，这不但减少所需天然气的数量，而且增加炉中的氧含量，从而减少不期望的沥青堆积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳烘焙热量回收烧火系统相关申请的交叉引用 本申请要求提交于2011年10月26日的美国临时申请序列号13/282，073的优先权权益。本文所讨论的这个和所有其它外部材料均全文以引用方式并入。当并入的参考文献中术语的定义或用法与本文提供的该术语的定义不一致或相矛盾时，采用本文所提供的术语的定义，而不采用该术语在参考文献中的定义。

是用于在炉中、特别是在用于碳烘焙操作的环形炉中热量回收的装置和方法。
技术介绍
碳烘焙炉(特别是环形炉)常常在用于铝熔炼过程的碳阳极的制造中使用。由于高温和较长的烘焙时间，阳极烘焙需要显著量的能量，并且已成为显著的生产成本贡献因素。此外，由于炉中往往相对低的氧含量，浙青不完全燃烧并且趋于导致着火、操作条件的变化以及对下游洗涤器系统的维护。 许多用于碳烘焙的环形炉及其操作方法是本领域已知的，并且在例如WO02/099350、美国专利号 4，215，982,4, 284，404 和 6，339，729 以及 W09855426A1 中描述了示例性的装置和方法。本文所讨论的这些和所有其它外部材料均全文以引用方式并入。当并入的参考文献中术语的定义或用法与本文提供的该术语的定义不一致或相矛盾时，采用本文所提供的术语的定义，而不采用该术语在参考文献中的定义。 虽然这些已知的炉中大部分对于特定操作来说是令人满意的，但它们往往将其使用限制于在相对小的尺寸变化内的材料烘焙。为了克服此类缺点，GB 948，038教导了一种具有耐火地板和竖直金属烟道的烘焙炉，以便适合在具有增加的热效率、增加的单元容量、以及降低的炉建造和运营成本的条件下烘焙尺寸和形状大不相同的含碳主体。除了别的构型之外，’038参考文献的炉被构造成允许排气在离开炉之后进料回到燃烧源。然而，这种反馈通常不适合环形炉。 在又一种提高能量效率的尝试中，EP 0158387教导了在第一预热级通过使用热燃烧的挥发性物质而加热碳材料，该热燃烧的挥发性物质通过从第一级撤出释放的挥发性物质、在第一级外部燃烧挥发性物质并且通过将燃烧后的挥发性物质再循环到第一级而获得。这样的构型有利地改进了预热。然而，仍需要相当多的能量以用于炉的烧火部段。 因此，尽管本领域已知许多用于碳烘焙炉的构型和方法，但仍然需要能量效率更高的炉。
技术实现思路
本专利技术的主题涉及用于通过从来自冷却区的受热气体回收热而减少炉中(并且最典型地环形炉中)的热损失和能量消耗的各种装置和方法。最典型地，热量回收通过将来自冷却区的受热的烟气中的至少一部分最优选地与进入烧火区的燃料流一起再循环回烧火区来进行。这样的构型的附加有益效果还会减少由于炉中增加的氧含量导致的浙青形成。 在本专利技术的主题的一个方面，一种用于在炉中使用的热量回收系统将包括多个壁元件，每个壁元件具有内部烟道槽，其中多个壁元件流体联接到彼此使得内部烟道槽形成连续的流动路径以依次形成预热区、烧火区和冷却区。构思到炉还将包括烧火单元，该烧火单元联接到一个或多个壁元件并且提供燃料(优选天然气)与来自冷却区的排气的至少一部分的混合物，从而产生混合的燃料流。在大多数情况下，炉被构造为环形炉。 最优选地，排放管道被提供并接收来自多个壁元件的排气，并且烧火单元接收来自排放管道的排气的一部分。在典型的实施例中，烧火单元接收来自冷却区的两个或更多个壁元件的排气。备选地，烧火单元也可接收来自冷却区的两个或更多个壁元件的排气。不论特定构型如何，通常优选的是，排气具有在1000°c和1150°C之间并且更优选地在1050°C和1100°C之间的温度。 因此，在本专利技术的主题的另一方面，一种用于减少具有多个壁元件的炉的能量消耗的方法包括:将烧火单元联接到至少一个壁元件的步骤；以及经由烧火单元以与没有排气的情况所使用的燃料量相比而有效减少燃料量的数量来提供由燃料与来自冷却区的排气的至少一部分形成的混合的燃料流的另一步骤，每个壁元件具有内部烟道槽，其中，多个壁元件流体联接到彼此使得内部烟道槽形成连续的流动路径以依次形成预热区、烧火区和冷却区。 例如，可以设想，排气的一部分从接收来自多于一个壁元件的排气的排放管道进给到烧火单元，或者排气的一部分从至少两个壁元件进给到烧火单元。更典型地，排气具有在1000°C和1150°C之间且更优选地在1050°C和1100°C之间的温度，并且燃料为天然气。 从另一个角度来看，本专利技术人还设想了一种用于减少如上所述炉的能量消耗的方法，该方法包括从冷却区回收热量并将所回收的热量再循环至烧火区的步骤。在这样的方法的尤其优选的方面，通过将来自冷却区的排气的至少一部分再循环至烧火区来回收热量。备选地，热量也可经由热量交换器来回收，该热量交换器使用来自冷却区的排气的热量，从而加热进给到烧火区的燃料流。 本专利技术的主题的各种目的、特征、方面和优点将从优选实施例的以下详细描述以及附图变得更加明显，在附图中，类似的附图标记表示类似的部件。 【附图说明】 现有技术的图1是用于烘焙碳阳极的示例性环形炉的示意图。 现有技术的图2是图1的示例性环形炉的局部立体剖视图。 现有技术的图3A是环形炉的示意图。 图3B是根据本专利技术的主题的使用热量回收的环形炉的示意图。 【具体实施方式】 本专利技术人目前已发现，碳烘焙环形炉可配有热量回收烧火系统，该系统通过使用来自烘焙的碳材料的冷却的本来损失到大气环境的热量来显著减少燃料(例如，天然气)消耗。此外，使用热量回收烧火系统也增加了炉中的氧气水平，这导致浙青的更充分燃烧，从而减少下游洗涤器系统的维护成本并且有助于避免着火。在尤其优选的方面，来自冷却部段的炉废气被回收并再循环至烧火部段，以辅助和/或代替将原天然气倾卸至炉烟道内的倾卸式燃烧器(dump burner)。因此,在至少一些优选方面,来自冷却部段的预热的废气在进给到炉烟道之前与天然气混合。用于碳烘焙炉的热量回收烧火系统将把天然气消耗量减少25%至40%，将更安全，并且将减少下游洗涤器系统的维护成本。 在本专利技术的主题的尤其优选的方面，一种用于在炉中使用的热量回收系统包括多个导管，这些导管允许将来自冷却区和/或排气收集导管的排气的至少一部分转移回到烧火区。当然，应当理解，在本文中所引用的区不是位置上固定的区，而是操作为预热区、烧火区和冷却区的(通常相同地构造的)区。此外，应当注意，预热区、烧火区和冷却区中的每一个将具有多个部段。因此，在最典型的实施例中，每个区和/或部段将包括多个壁元件，每个壁元件具有内部烟道槽，其中，多个壁元件流体联接到彼此使得内部烟道槽形成连续的流动路径以依次形成预热区、烧火区和冷却区。烧火单元然后操作性地联接到(单个部段或区的)至少一个壁元件并且被构造成提供燃料与来自冷却区的排气的至少一部分的混合物，从而产生到烧火区的混合的燃料流。 现有技术的图1示意性地示出了示例性的环形炉100，其具有两个平行的部段系列(例如，1-16)，其由交叉部流体联接以形成环形炉(应当注意，预热区、烧火区和冷却区围绕炉旋转)。当烧火区前进时，阳极被移除并添加到烧火区之前的部段中，以允许炉的连续操作运行。在现有技术图1的烘焙炉(100)示例中，每次前进存在两个在逆时针方向上移动的烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在炉中使用的热量回收系统，包括：多个壁元件，每个所述壁元件具有内部烟道槽，其中，所述多个壁元件流体联接到彼此以使得所述内部烟道槽形成连续的流动路径以依次形成预热区、烧火区和冷却区；以及烧火单元，其操作性地联接到至少一个壁元件并且被构造成提供燃料与来自所述冷却区的排气的至少一部分的混合物，从而产生混合的燃料流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.26 US 13/2820731.一种用于在炉中使用的热量回收系统，包括: 多个壁元件，每个所述壁元件具有内部烟道槽，其中，所述多个壁元件流体联接到彼此以使得所述内部烟道槽形成连续的流动路径以依次形成预热区、烧火区和冷却区；以及 烧火单元，其操作性地联接到至少一个壁元件并且被构造成提供燃料与来自所述冷却区的排气的至少一部分的混合物，从而产生混合的燃料流。2.根据权利要求1所述的热量回收系统，还包括构造成接收来自多于一个壁元件的所述排气的排放管道，其中，所述烧火单元被构造成接收来自所述排放管道的所述排气的所述部分。3.根据权利要求2所述的热量回收系统，其中，所述烧火单元还被构造成接收来自所述冷却区的至少两个壁元件的所述排气的所述部分。4.根据权利要求1所述的热量回收系统，其中，所述烧火单元还被构造成接收来自所述冷却区的至少两个壁元件的所述排气的所述部分。5.根据权利要求1所述的热量回收系统，其中，所述烧火单元还被构造成接收在1000 °C和1150 0C之间的温度下的所述排气的所述部分。6.根据权利要求1所述的热量回收系统，其中，所述烧火单元还被构造成使用天然气作为所述燃料。7.根据权利要求1所述的热量回收系统，其中，所述炉被构造为环形炉。8.一种减少炉的能量消耗的方法，所述炉具有多个壁元件，每个所述壁元件具有内部烟道槽，其中，所述多个壁元件流体联接到彼此以使得所述内部烟道槽形成连续的流动路径以依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：T海内斯，ME麦克吉，
申请(专利权)人：氟石科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US