清洁蓄热式燃烧器介质床的设备和方法技术

燃烧炉的蓄热式燃烧设备和从该设备中移除污染物的方法。所述设备包括：在点燃过程中当提供燃料和燃烧气体时可周期性地引导加热气体和废气进入燃烧炉的燃烧器，包括耐火颗粒的介质床，和用于在所述点燃过程中将燃烧气体输送至所述燃烧器以及用于在所述点燃终止时从所述燃烧炉中抽出废气的管道。所述管道使所述燃烧气体和所述废气连续地穿过所述介质床。提供了周期性地输送除污气体的快速气流进入所述介质床的装置。所述快速气流具有足够的力以驱除来自废气并聚集在所述介质床中的污染物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于熔化金属，例如废铝，玻璃和其它材料的加热炉的蓄热式燃烧器。更特别地，本专利技术涉及这种烧嘴的介质床和维持最大量的气流穿过该介质床的方法。
技术介绍
已在加热炉中使用了很多年的蓄热式燃烧器用于提高燃料效率，这是因为它们再循环了那些可能被浪费的热量。通常，两个燃料燃烧器被串联使用并且联接着两个蓄热式介质床。每个介质床由耐热颗粒构成，所述耐热颗粒可根据经过该介质床的气体和介质床的温度，从所述气体中吸收热量或向该气体传递热量。所述燃烧器通过点燃燃烧气体(通常为空气)中的燃料产生热量，从而产生高温气体，所述高温气体被引导进入燃烧炉并最终以高温废气的形式从燃烧炉中抽出。当所述两个燃烧器的第一个工作时，其产生的废气被从燃烧炉中抽出并穿过第二介质床以加热所述介质。第一燃烧器的燃烧气体被抽吸穿过第一介质床，其中所述第一介质床已经在之前的燃烧器循环中被加热。在用于将效率最大化的一段时间(通常为30秒至3分钟)之后，第一燃烧器被关闭并且第二燃烧器被点燃。第二燃烧器的燃烧气体被抽吸穿过第二介质床(已经由来自第一燃烧器的废气加热后的介质床)，并且来自第二燃烧器的废气被从燃烧炉中抽出并穿过第一介质床，从而它被再次加热。通过这种方式循环所述燃烧器，所获得的废气具有很高的温度，并且被再次导入燃烧炉，从而所述燃烧炉的工作具有更高的效率。清楚地，在每个燃烧炉中可使用多于两个燃烧器，从而通过相关联的蓄热式介质床，来自其中一组燃烧器的废气可用于预热来自另一组燃烧器的燃烧气体。这样使用的蓄热式燃烧器的缺点在于，与它们相关联的介质床通常会被来自燃烧炉并穿过该介质床的废气中的成分污染。污染物的种类取决于在燃烧炉中被加热的材料。例如，当燃烧炉用于再次熔化废铝，则污染物可能为盐流(salt fluxes)。所述污染物以固体沉积或有时在介质床上蓄积液体的形式发生，并最终降低穿过该介质床的气体的流量。这些污染物通常在高温废气中呈气态或液态，但当气体冷却时，它们会凝结在蓄热式介质床中。在其它情况下，所述污染物可能是存在于废气中的灰尘或其它固体形式，并被收集于介质床的介质中。随着时间的流逝，所述污染物形成难于移除的堵塞。该问题已经在现有技术中被充分地认识，并且人们已经作出很多努力，通过一种方式或其它方式移除所述污染沉积物以解决该问题。美国专利申请公开号2002-0072020(Crane等人，公开于2002年6月13日)公开了一种典型的用于金属熔炉的燃烧器/介质床组合。该文开文本公开了一种当介质床被污染到一个不可接受的程度时更换整个介质床的简便的方法。被移除的介质床可在短时间内由备用介质床更换，所述备用的介质床包含新的、或更新后的或通过其它方式处理后的介质。美国专利第4,944,670号(Watson，授权于1990年7月31日)公开一种可用于熔铝设备中的具有蓄热式床的双燃烧器燃烧炉。该专利提到所述床可被盐类等污染，并且公开了一种控制系统，所述控制系统可周期性地允许所述床被加热到更高的温度以熔化那些被吸收的盐类，然后这些盐类可被收集和抛弃。美国专利第4,807,695号(Ward，授权于1989年2月28日)公开了一种可用在熔化玻璃或非铁类金属的蓄热式燃烧器系统中的蓄热器设计。该专利技术在介质床的一段提供了添加清洁的耐火球体(介质床的介质颗粒)的入口，和在另一端提供了移除被污染的球体的装置。通过这种方式，在所述介质床被更新的同时移除了污染物。美国专利第4,923,391号(Gitman，授权于1990年5月8日)公开了一种用于熔化铝的蓄热式燃烧器控制系统，其中在污染物特别多的加热循环的特定阶段，可绕过蓄热式介质床。从而介质床的污染可被降低。英国专利申请GB2209386A(Wills，公开于1989年5月10日)公开了一种用于熔化玻璃的蓄热式燃烧器系统，其中使用了一中间冷却阶段(位于两个蓄热式介质床之间)，从而污染物可在易于清洁的管道部分凝结。英国专利申请GB2192264A(Goodfellow，公开于1988年1月6日)公开了一种蓄热式燃烧器系统，其中蓄热式介质床被布置为这样一种方式，即气体向下穿过第一部分并接下来向上穿过第二部分。其温度分布被布置为，污染区域定位为靠近介质床的第一部分的最下层，因此温度分布的相对小的变化导致阻塞物质以熔融状态从所述介质床的第一部分运动。所述污染物被收集和废弃。尽管解决该问题的方案在某些方面是有效的，但它们也具有缺陷，例如需要对设备进行昂贵的改造或经常更换介质。因此需要一种可处理降低气流穿过蓄热式介质床的介质污染的其它方法。
技术实现思路
本专利技术，至少在其一个示例性的形式中，采用了在短时间内操作快速气流的方法以从各种类型的、尤其是那些用于再次熔化铝和铝合金的那些燃烧炉的蓄热式燃烧器中所使用的蓄热式介质床中驱除污染物。短时间内的快速气流可称之为气体“脉冲”，并且它可产生充足的力并且具有足够的体积以使污染物从介质床上驱除。在本专利技术的一种形式中，所述脉冲可使所述颗粒在介质床中相对运动并且污染物的堵塞可被打碎或从颗粒上取出并由气体脉冲和/或重力带走，从而使所述具有提高的空隙率的介质床在随后的蓄热式循环过程中具有良好的气流。所述污染物被转化为粉末，所述粉末或者通过介质回吹至燃烧炉，或者穿过所述介质到达装置的收集部分。最优选地，提供气体脉冲，使气体脉冲的力基本上均匀地分布在整个介质床上，或均匀分布在所述床的预定区域内，从而污染物的驱除是大范围的而不是被限制在床的很小的区域内。尽管其它布置也是可以的，但在某些实施例中，所述床被制成在风室上方的水平多孔板(例如，穿孔的板或网眼金属板)上，并且气体脉冲从所述风室被输送进入介质床穿过所述多孔板。最优选地，所述气体由适当的气源通过延伸进入风室并且具有至少一个穿过所述制成面对着所述介质床的管道加以输送。所述管道和开口用于输送除污染气体，使气体对称地和相对均匀地穿过所述床，或所述床的预定区域，而不会减弱所述气体传递的力。由气体冲击在表面，例如蓄热式介质床的底面而产生的力，取决于气体的质量流量和速度。用于传递充足的力以理想的方式移动介质床的气体的质量流量和速度是很高的，并且应用这种穿过介质床的气流超过一段延长的时间之后将干扰燃烧器的操作。已经发现，可通过在短时间内在介质床上应用所述高速气流而实现理想的效果，而这种应用不足以干扰燃烧器的工作。产生必要的力的一种方法是采用短的，实际上为瞬间的高速高质量流量的气体脉冲。这种类型的气流可由各种类型的设备产生，但所谓的气炮(gas cannon)或气爆器(gas blaster)是优选的。这种类型的设备采用相对较大的容器，容器内以相当大的压力填充着气体。当需要时，所述气体可通过阀的快速打开而被释放进入管道，并且所产生的气流或脉冲通过该管道被送入介质床。当容器被排空或阀被快速地关闭时，气流快速地降至零。适用于本专利技术的典型的气炮具有大约20至200升的容器，填装气体(优选地为空气)至每平方英寸90至95磅的压力，其可在不到1秒的时问内排出，优选地小于0.1秒。所述气体典型地通过具有2.5至6英寸直径的管道输送。由该质量流量和速度产生的力介于1至6千牛之间。作为上文所描述的气炮的一种替换，也可使用活塞和气缸设备，该设备包括用于基本上瞬间地驱动活塞穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃烧炉的蓄热式燃烧设备，包括：燃烧器，在点燃过程中，当提供燃料和燃烧气体时，所述燃烧器周期性地引导加热气体和废气进入燃烧炉，介质床，包括耐火颗粒，管道，用于在所述点燃过程中将燃烧气体输送至所述燃烧器，和用于在所述点燃终止时从所述燃烧炉中抽出废气，所述管道使所述燃烧气体和所述废气连续地穿过所述介质床；和用于周期性地输送除污气体脉冲进入所述介质床的装置，所述脉冲具有足够的力以驱除来自废气并聚集在所述介质床中的污染物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C西马德，S梅纳德，WD史蒂文斯，EJ威尔逊，P班克斯，L贝莱，BD伯里奇，TI费尔普斯，
申请(专利权)人：诺韦利斯公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]