[发明专利]清洁蓄热式燃烧器介质床的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于熔化金属，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，本发明涉及这种燃烧器的介质床和维持最大量的气流穿过该介质床的方法。

背景技术

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，这是因为对那些可能被浪费的热量进行了再循环。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。该公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。该发明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等人，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。