具有優(yōu)化的能量回收的燃燒方法和設(shè)施的制作方法
【專利摘要】燃燒方法和設(shè)施，其中在燃燒室(100)上游通過與熱傳遞流體(23)熱交換來預(yù)加熱富氧氧化劑(43)，在該方法和設(shè)施中通過與從該室(100)排出的熱煙道氣(11)的第一部分熱交換來加熱輔助氣體(21)，并且在該方法和設(shè)施中熱傳遞流體(23)包含加熱的輔助氣體(22)的至少一部分與熱煙道氣(13)的一部分的混合物。
【專利說明】具有優(yōu)化的能量回收的燃燒方法和設(shè)施
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使用預(yù)加熱的富氧氣體作為氧化劑燃燒燃料的方法。
[0002]在工業(yè)中，空氣仍然是最經(jīng)常使用的氧化劑，即燃燒助燃劑。
[0003]然而，已知的是使用氧氣代替空氣作為氧化劑，特別地用于改進(jìn)燃燒效率以及因此包括燃燒室的工業(yè)設(shè)施的能量產(chǎn)率，以便使燃燒室中產(chǎn)生的熱能的利用最大化并且以便減少該燃燒室的污染排放(如NOx)。
[0004]雖然用氧氣的燃燒的能量和環(huán)境優(yōu)點(diǎn)是眾所周知且公認(rèn)的，但是與空氣的成本相比氧氣的成本繼續(xù)限制氧氣在工業(yè)背景下作為氧化劑的用途。
[0005]對(duì)于給定的工業(yè)方法為了更多地改進(jìn)氧燃燒的效率并且因此減少對(duì)于燃料以及對(duì)于氧氣的需要，已經(jīng)開發(fā)了用于預(yù)加熱氧氣的方法。
[0006]特別地已知的是在熱交換器中預(yù)加熱氧氣。
[0007]特別地，已知一種方法用于用存在于燃燒室的出口處的燃燒氣體(煙道氣)中的余熱間接預(yù)加熱氧氣。根據(jù)這種方法，通過與這些熱煙道氣直接交換在輔助交換器中預(yù)加熱輔助流體。隨后在至少一個(gè)主熱交換器中通過與由該輔助交換器產(chǎn)生的熱輔助流體直接交換來預(yù)加熱該氧氣。如果適合的話，還通過與附加的熱交換器中的熱輔助流體直接交換來預(yù)加熱燃料。特別地在EP-A-O 872 690和WO 2006/054015中描述了這種方法的不同實(shí)施例。
[0008]EP-A-2 546 204描述了一種使用該間接預(yù)加熱方法的另一個(gè)實(shí)施例的玻璃熔融方法。在作為EP-A-2 546 204的主題的方法的第一階段過程中，提供了第一流速DOl的富氧氧化劑用于在燃燒室中的燃料燃燒，通過與更貧含氧的助燃劑熱交換已經(jīng)預(yù)加熱了這種富氧助燃劑，通過與在該燃燒室中產(chǎn)生的這些煙道氣熱交換來加熱所述更貧的助燃劑。在第二階段中，使用減少的流速D02的該富氧助燃劑以及還有流速DA2的該已加熱的更貧的氧化劑作為助燃劑。
[0009]EP-A-1 338 848描述了一種用于使用富含氧氣的氧化劑從來自爐的煙道氣中回收熱的方法。這些排出的煙道氣用于直接或間接預(yù)加熱在直接或間接熱交換系統(tǒng)中的燃料和/或氧化劑。隨后將這些煙道氣引入至用于產(chǎn)生機(jī)械能的熱回收鍋爐內(nèi)。該一個(gè)或多個(gè)直接或間接熱交換系統(tǒng)可以配備有用于煙道氣的旁路以便調(diào)節(jié)實(shí)際上被引入至該熱交換系統(tǒng)內(nèi)的所述煙道氣的部分。
[0010]與用于預(yù)加熱氧氣的其他已知方法相比，該間接預(yù)加熱方法展現(xiàn)出較大安全性的主要優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)?，在該輔助交換器內(nèi)部通過腐蝕或者通過侵蝕穿孔的情況下，易于包含殘余可燃物的這些熱煙道氣僅僅與該輔助流體接觸。類似地，在主或附加的交換器內(nèi)部穿孔的情況下，該氧氣或者分別地該燃料僅僅與該輔助流體接觸。
[0011 ]這種方法的能量平衡是特別積極的。
[0012]然而，這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是由不同的交換器以及特別地由該輔助交換器要求的空間，已知的是為了避免熱損失，與來自該燃燒室的煙道氣的出口盡可能近地定位所述交換器。
[0013]另一個(gè)缺點(diǎn)是各種熱交換器的成本，鑒于內(nèi)部循環(huán)的流體的溫度和性質(zhì)，這些熱交換器必須是特別穩(wěn)健的。
[0014]這些交換器被設(shè)計(jì)并且確定尺寸用于在對(duì)應(yīng)于包括燃燒室的工業(yè)設(shè)施的標(biāo)稱條件，即，該工業(yè)設(shè)施的正常工作條件的條件(在這些交換器中循環(huán)的流體的溫度和流速)下的最佳操作。
[0015]然而，工業(yè)設(shè)施可能被誘導(dǎo)在它們的標(biāo)稱條件之外并且更具體地以比在它們的正常工作過程中更高的熱需要運(yùn)行，例如因?yàn)樵撛O(shè)施的老化或磨損或者在熔融爐的增加的輸出爐齡期過程中。
[0016]在這種情況下，該預(yù)加熱方法的操作由于該輔助交換器展現(xiàn)出相對(duì)于熱要求太低的從這些排出的煙道氣中回收余熱的能力而不是最佳的:然后實(shí)際上回收的余熱對(duì)于希望利用它的用途或不同用途是不足的，如氧氣的預(yù)加熱、燃料的預(yù)加熱和/或其他用途。這導(dǎo)致了更大的能量消耗以及特別是更大的燃料消耗。
[0017]可能設(shè)想使用具有回收比對(duì)應(yīng)于該設(shè)施的標(biāo)稱操作的熱量更大的熱量的能力的輔助交換器，或者還可能設(shè)想該設(shè)施具有僅僅當(dāng)回收熱量的需要大于在該設(shè)施的標(biāo)稱操作中時(shí)使用的補(bǔ)充輔助交換器。然而，這將導(dǎo)致空間需求以及甚至更大的設(shè)施成本。
[0018]本發(fā)明的目的是至少部分地克服以上描述的問題。
[0019]特別地本發(fā)明的一個(gè)目的是使這些熱交換的效率增加成為可能而不增加該方法的實(shí)施成本，的確甚至同時(shí)減少此成本。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，這通過以下方式進(jìn)行:通過將熱煙道氣引入至用于預(yù)加熱的熱交換流體內(nèi)的熱的直接貢獻(xiàn)。
[0021]本發(fā)明更具體地涉及一種用于在燃燒室中用預(yù)加熱的富氧氧化劑燃燒燃料的第一改進(jìn)的方法。在所述燃燒室中此燃燒產(chǎn)生熱量和熱煙道氣。從該燃燒室中排出這些含有余熱的熱煙道氣。隨后通過以下方式回收來自這些排出的煙道氣的余熱:通過在第一熱交換器(被稱為輔助熱交換器)中與這些排出的熱煙道氣的至少一部分熱交換來加熱被稱為輔助氣體的氣體。因此獲得了熱輔助氣體和溫和的煙道氣。
[0022]將由此獲得的熱輔助氣體的至少第一部分引入至第二交換器(被稱為主交換器)內(nèi)，在該第二交換器中通過與包含該熱輔助氣體的所述至少第一部分的熱交換氣體熱交換來預(yù)加熱該氧化劑。因此獲得了預(yù)加熱的氧化劑和溫和的熱交換氣體。
[0023]將該預(yù)加熱的氧化劑供應(yīng)給用于燃料燃燒的燃燒室。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，有可能的是通過以下方式增加該熱交換氣體的熱能含量:在將該熱輔助氣體的所述至少一部分引入至用于預(yù)加熱氧化劑的主交換器內(nèi)之前，將沒有引入至該輔助交換器內(nèi)的這些排出的熱煙道氣的一部分與該熱輔助氣體的該至少第一部分混合。
[0025]憑借該熱交換氣體的這個(gè)更大的熱能含量，本發(fā)明使得有可能響應(yīng)于該燃燒室中對(duì)熱能的更大需求，例如比該設(shè)施的標(biāo)稱需求更大的更多熱能需求。
[0026]本發(fā)明還使得有可能補(bǔ)償這些熱交換器中的一個(gè)或多個(gè)的效率的降低，例如由于該設(shè)施的老化。
[0027]在本發(fā)明上下文中:
[0028].“富氧”或“富”氣體理解為是指具有大于或等于70體積%、優(yōu)選大于或等于90體積％、并且甚至大于或等于95體積％ (也就是說，從95體積％至100體積％)的氧含量的氣體；
[0029].“主要惰性”氣體理解為是指由在該燃燒室中存在的條件下不參與該燃燒的一種或多種物質(zhì)(既不作為燃料也不作為氧化劑)組成(大于50體積％)的氣體。主要惰性氣體因此必然包含小于50體積％的氧氣:
[0030].“熱交換器”理解為是指加熱設(shè)施或裝置，其中貢獻(xiàn)熱的第一流體(氣體)和有待被加熱的流體(氣體)在分開的室中循環(huán)，該第一流體通過將這兩個(gè)室隔開的一個(gè)或多個(gè)壁將熱傳遞至該有待被加熱的流體，即，在這兩種流體之間沒有直接接觸并且沒有混合；
[0031].“燃燒器”理解為是指用于使至少一種燃料與至少一種氧化劑接觸以便借助于所述至少一種氧化劑使所述至少一種燃料的燃燒成為可能的一個(gè)裝置或一組裝置。燃燒器典型地包括用于將燃料和氧化劑注射至燃燒區(qū)域內(nèi)的噴射器和/或噴槍。燃燒器還可以包括其他部件，如點(diǎn)火器、火焰檢測(cè)器等；
[0032].“余熱”理解為是指隨著燃燒產(chǎn)生的煙道氣從燃燒室中排出的熱量；
[0033].“預(yù)加熱”理解為是指在將有待被加熱或熔融的產(chǎn)品(如燃料)、氧化劑或者還有原料引入至該燃燒室內(nèi)之前它的加熱。
[0034]在本發(fā)明上下文中，當(dāng)兩個(gè)部件通過至少一個(gè)管道或至少一個(gè)管連接以便使通過所述至少一個(gè)管道或者通過所述至少一個(gè)管從這兩個(gè)部件之一朝向這兩個(gè)部件中的另一個(gè)的流體運(yùn)輸成為可能時(shí)，這兩個(gè)部件或裝置是“流體性地連接的”。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，該輔助氣體優(yōu)選地是空氣或主要惰性輔助氣體或者還是空氣與主要惰性氣體的混合物。
[0036]該輔助氣體可以特別地選自空氣、水蒸汽和C02、或者還有所述氣體中的至少兩種的混合物，該輔助氣體優(yōu)選地是空氣。
[0037]如以上指出的，通過此類輔助氣體的余熱回收展現(xiàn)出很大安全性的優(yōu)點(diǎn)。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明該熱交換氣體中的熱煙道氣的含量保持相當(dāng)?shù)偷那闆r下，維持此安全性。
[0039]因此，該熱交換氣體的排出的熱煙道氣的含量將有利地被維持在小于或等于30體積％并且優(yōu)選小于或等于20體積％。為了顯著增加該熱交換流體的熱能含量，該熱交換氣體的排出的熱煙道氣的含量優(yōu)選地是至少10體積％。該熱交換氣體中的一方面排出的熱煙道氣與另一方面熱輔助氣體的按體積計(jì)的比率優(yōu)選地小于或等于43體積％、優(yōu)選地小于或等于25體積％并且優(yōu)選至少11體積％。
[0040]如以上指出的，該輔助交換器和該主交換器典型地被設(shè)計(jì)并且確定尺寸用于在包括該燃燒室的工業(yè)設(shè)施的標(biāo)稱條件下的最佳操作。
[0041]在這種情況下，該熱輔助氣體的該第一部分的熱能含量對(duì)于在該工業(yè)設(shè)施的操作的正常條件下預(yù)加熱該氧化劑是足夠的，并且不必要的是在這些正常條件下增加該熱交換氣體的熱能含量，但是僅當(dāng)該方法要求這些排出的煙道氣的余熱的更大回收時(shí)才必要。
[0042]本發(fā)明因此還涉及一種用于在燃燒室中用預(yù)加熱的富氧氧化劑燃燒燃料的第二靈活方法，其中在所述燃燒室內(nèi)部產(chǎn)生了熱量和熱煙道氣。如以上關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第一方法已經(jīng)描述的，從該燃燒室中排出這些含有余熱的熱煙道氣。通過在輔助熱交換器中與這些排出的熱煙道氣的至少一部分熱交換而加熱輔助氣體從所述排出的熱煙道氣中回收余熱。因此獲得了熱輔助氣體和溫和的煙道氣。
[0043]然后將該熱輔助氣體的至少一部分引入至主交換器內(nèi)，在該主交換器中通過與熱交換氣體熱交換來預(yù)加熱該富氧氧化劑，所述熱交換氣體包含該熱輔助氣體的所述至少一部分。因此獲得了預(yù)加熱的氧化劑以及溫和的熱交換氣體。
[0044]隨后將該預(yù)加熱的富氧氧化劑供應(yīng)給用于燃料燃燒的燃燒室。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的第二方法是靈活的，在于它展現(xiàn)出若干操作模式:
[0046].第一操作模式，其中該熱交換氣體不包含排出的煙道氣，此第一操作模式是，例如，在該工業(yè)設(shè)施的標(biāo)稱操作過程中使用的，以及
[0047]?第二操作模式，其中通過以下方式增加該熱交換氣體的熱能含量:向其中添加這些排出的熱煙道氣的一部分，該部分沒有被引入至該輔助交換器內(nèi)并且該部分的余熱因此還沒有被回收以便加熱該輔助氣體。
[0048]所述第二操作模式因此對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第一方法，以上已經(jīng)描述了該第一方法的不同實(shí)施例。
[0049]在該第二方法的第一操作模式中，該熱交換氣體由熱輔助氣體組成。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的方法有利地還包括一個(gè)階段，在該階段中還通過與第二熱交換氣體熱交換在被稱為燃料交換器的熱交換器中預(yù)加熱該燃料。
[0051 ]當(dāng)該第二熱交換氣體對(duì)應(yīng)于該第一熱交換氣體時(shí)，該氧化劑和該燃料的預(yù)加熱串聯(lián)地發(fā)生。當(dāng)用于該燃料預(yù)加熱的該第二熱交換氣體包含與該第一熱交換氣體的熱輔助氣體的該至少一個(gè)第一部分分開的該熱輔助氣體的第二部分時(shí)，該氧化劑的預(yù)加熱和該燃料的預(yù)加熱串聯(lián)地進(jìn)行。
[0052]本發(fā)明因此使得有可能回收比單獨(dú)地用該輔助交換器可能回收的排出熱煙道氣余熱更大部分的排出熱煙道氣余熱。
[0053]換言之，本發(fā)明使在該設(shè)施的標(biāo)稱操作過程中借助于該輔助交換器這些排出的煙道氣的余熱的最佳回收成為可能(第一操作模式)并且它還使得有可能通過回收更大部分的工業(yè)熱響應(yīng)于該設(shè)施的對(duì)熱能的更大需求(第二操作模式):通過在該輔助交換器中排出的熱煙道氣與輔助氣體之間的熱交換回收該余熱的第一部分;通過將排出的熱煙道氣與該熱輔助氣體直接混合回收該余熱的第二部分。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的燃燒方法對(duì)于大量應(yīng)用是有利的。該燃燒室因此可以是熔融室、精煉室、或熔融/精煉室，例如用于熔融玻璃(包括搪瓷)或者用于熔融金屬。該熔融室還可以是鍋爐的燃燒室。在該燃燒室是玻璃熔融室、玻璃精煉室或玻璃熔融/精煉室(例如像用于制造平板玻璃的浮法類型的玻璃爐的熔融/精煉室)的情況下，本發(fā)明具有特別的用途。
[0055]本發(fā)明還涉及一種適合于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的燃燒方法的設(shè)施。
[0056]此類設(shè)施包括燃燒室、被稱為輔助交換器的第一熱交換器、以及被稱為主交換器的第二熱交換器。
[0057]該燃燒室配備有用于將燃料注射并且用于將氧化劑注射至該燃燒室內(nèi)的注射器并且配備有用于煙道氣的出口。該輔助交換器包括，一方面用于熱煙道氣的入口和用于溫和的煙道氣的出口，以及另一方面，用于有待被加熱的輔助氣體的入口和用于熱輔助氣體的出口。該燃燒室的用于熱煙道氣的出口流體性地連接到該輔助交換器的用于熱煙道氣的入口上。
[0058]該主交換器包括，一方面用于熱的熱交換氣體的入口和用于溫和的熱交換氣體的出口，以及另一方面，用于有待被預(yù)加熱的氧化劑的入口和用于預(yù)加熱的氧化劑的出口。該輔助交換器的用于熱輔助氣體的出口流體性地連接到該主交換器的用于熱的熱交換氣體的入口上。該用于預(yù)加熱的氧化劑的出口流體性地連接到該燃燒室的這些注射器中的至少一個(gè)上。
[0059]根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)施還包括流體性地連接或者能夠?qū)⒃撚糜跓釤煹罋獾某隹诹黧w性地連接到該主交換器的用于熱交換氣體的入口上、與該輔助交換器并聯(lián)的管道。這個(gè)管道以此方式使得有可能使由該用于煙道氣的出口產(chǎn)生的這些熱煙道氣的受控部分朝向該主交換器的用于熱的熱交換氣體的入口的流動(dòng)成為可能。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施還可以包括在該燃燒室的上游用于借助于第二可燃?xì)怏w預(yù)加熱燃料的燃料交換器。如以上關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的方法描述的，這個(gè)燃料交換器可以與預(yù)加熱該氧化劑的主交換器串聯(lián)或并聯(lián)操作。
[0061]該燃料交換器和該主交換器可以被分開的室或殼體環(huán)繞并且還可以被包封在同一個(gè)室中。
[0062]用于燃料和氧化劑的注射的這些注射器總體上被結(jié)合在燃燒器和/或注射噴槍中。
[0063]如以上指出的，該燃燒室因此可以是熔融室、精煉室、或熔融/精煉室，例如用于熔融玻璃(包括搪瓷)或者用于熔融金屬。該熔融室還可以是鍋爐的燃燒室。
[0064]在該燃燒室是玻璃熔融室、玻璃精煉室或玻璃熔融/精煉室(例如像浮法類型的玻璃爐的熔融/精煉室)的情況下，本發(fā)明具有特別的用途。
[0065]如已經(jīng)指出的，有可能的是在其標(biāo)稱條件之外并且更具體地以比在其正常操作過程中更大的熱需要操作工業(yè)設(shè)施的必要性或優(yōu)點(diǎn)僅僅在該設(shè)施的啟動(dòng)之后的某一時(shí)間出現(xiàn)，例如因?yàn)樵撛O(shè)施和該燃燒室和/或一個(gè)或多個(gè)熱交換器的老化和磨損。
[0066]然后在該設(shè)施的構(gòu)建之后的某一時(shí)間本發(fā)明的這些優(yōu)點(diǎn)可以變得明顯。然后有可能的是利用該設(shè)施的臨時(shí)關(guān)閉(例如在兩個(gè)爐齡期之間)以使該設(shè)施適應(yīng)于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0067]本發(fā)明因此還涉及一種用于修改設(shè)施的方法，該設(shè)施包括燃燒室、被稱為輔助交換器的第一熱交換器、以及被稱為主交換器的第二熱交換器，其中:
[0068]-該燃燒室配備有用于將燃料注射并且用于將氧化劑注射至該燃燒室內(nèi)的注射器并且配備有用于煙道氣的出口，
[0069]-該輔助交換器包括，一方面用于熱煙道氣的入口和用于溫和的煙道氣的出口，以及另一方面，用于有待被加熱的輔助氣體的入口和用于熱輔助氣體的出口，該燃燒室的用于熱煙道氣的出口流體性地連接到該輔助交換器的用于熱煙道氣的入口上，以及
[0070]-該主交換器包括，一方面用于熱的熱交換氣體的入口和用于溫和的熱交換氣體的出口，以及另一方面，用于有待被預(yù)加熱的氧化劑的入口和用于預(yù)加熱的氧化劑的出口，該輔助交換器的用于熱輔助氣體的出口流體性地連接到該主交換器的用于熱的熱交換氣體的入口上，該用于預(yù)加熱的氧化劑的出口流體性地連接到該燃燒室的這些注射器中的至少一個(gè)上。
[0071]根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的修改方法，向所述設(shè)施增加能夠?qū)⒃撚糜跓釤煹罋獾某隹诹黧w性地連接到該主交換器的用于熱交換氣體的入口上、與該輔助交換器并聯(lián)的管道，以便使由該用于煙道氣的出口產(chǎn)生的這些熱煙道氣的受控部分朝向該主交換器的用于熱的熱交換氣體的入口的流動(dòng)成為可能。
[0072]如已經(jīng)指出的，該燃燒室是熔融室、精煉室、熔融/精煉室或鍋爐的燃燒室，優(yōu)選玻璃熔融室、玻璃精煉室或玻璃熔融/精煉室。
[0073]本發(fā)明通過以下實(shí)例示出，參考圖1，該圖是適合于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的燃燒方法的設(shè)施的圖解表不。
[0074]在本實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明的方法更具體地與在本
【申請(qǐng)人】公司的未公開的共存專利申請(qǐng)F(tuán)R 1363 459中描述的方法組合。
[0075]所述方法使得有可能通過使用用于加熱富氧助燃劑的第一交換器、接著是用于預(yù)加熱氧化劑的第二交換器限制用于預(yù)加熱該氧化劑所使用的設(shè)備項(xiàng)目的成本，所述氧化劑是通過將在該第一交換器中加熱的助燃劑與主要惰性氣體在該第二交換器上游混合獲得的。
[0076]該設(shè)施包括熔融室(例如玻璃熔融室)100，該熔融室配備有用于用富氧氧化劑燃燒燃料(如天然氣)的燃燒器200。雖然在圖1中僅示出一個(gè)燃燒器，但是此類熔融室總體上包括若干燃燒器。在室100內(nèi)部這種燃燒產(chǎn)生熱量和煙道氣。由這種燃燒產(chǎn)生的熱量用于在室100中熔融玻璃形成體。通過用于煙道氣的出口 300從該室中排出這些煙道氣。這些排出的煙道氣是熱的(典型地1200°C至1600°C的數(shù)量級(jí))并且含有并非無關(guān)緊要的量的余熱。
[0077]本發(fā)明使該余熱的最佳化回收和利用成為可能。將這些排出的熱煙道氣的至少一部分引入至輔助交換器10內(nèi)，在該輔助交換器中用作輔助氣體21的空氣(下文中被稱為“輔助空氣”)循環(huán)。
[0078]當(dāng)僅將這些熱煙道氣的一部分引入至輔助交換器10內(nèi)時(shí)，這個(gè)部分有利地對(duì)應(yīng)于這些排出的煙道氣的至少70體積％、優(yōu)選至少75體積％并且更優(yōu)選至少80體積％。
[0079]在輔助交換器10中，通過與這些熱煙道氣熱交換來加熱該輔助空氣。因此獲得了典型地在600 °C至900 °C的溫度下的熱輔助空氣22和溫和的煙道氣12。將該熱輔助空氣引入至主交換器40b內(nèi)，在該主交換器中富氧氧化劑42(典型地由至少90體積％、優(yōu)選至少95體積％的氧氣組成的氣體)循環(huán)。
[0080]在主交換器40a、40b內(nèi)部，通過與熱的熱交換氣體23熱交換來預(yù)加熱該氧化劑，該熱的熱交換氣體包含熱輔助空氣22的至少一部分。
[0081 ]因此獲得了熱氧化劑43和溫和的熱交換氣體45。
[0082]將該熱氧化劑供應(yīng)給燃燒室100的燃燒器200中的至少一個(gè)并且優(yōu)選地供應(yīng)給室100的所有燃燒器200。
[0083]在圖1中，僅示出了一個(gè)交換器40b。然而，該設(shè)施可以包括連接到這個(gè)或這些燃燒器200上的若干主交換器40a和40b并且特別地交換器40b的若干實(shí)例。在這種情況下，每個(gè)主交換器40b優(yōu)選地用熱氧化劑供給有限數(shù)量的燃燒器200。例如，主交換器40b可以與使用富氧氧化劑的室100的每個(gè)燃燒器200組合。
[0084]根據(jù)本發(fā)明，有可能通過用熱輔助空氣與排出的熱煙道氣的混合物替換作為熱交換流體23的熱輔助空氣來增加供應(yīng)給主交換器40a和40b的熱量。為此，不將這些排出的熱煙道氣的一部分13引入至用于加熱該輔助氣體的輔助交換器10內(nèi)。
[0085]相反，將這些熱煙道氣的這個(gè)部分13與熱輔助空氣22(或者僅僅與該熱輔助空氣的被引入至用于預(yù)加熱氧化劑42的主交換器40a和40b內(nèi)的該部分)混合。
[0086]以此方式，有可能的是將該氧化劑預(yù)加熱至更大的溫度和/或預(yù)加熱更大流速的該氧化劑。有可能的是在將氧化劑供應(yīng)給這個(gè)或這些燃燒器200之前，通過將冷氧化劑(例如在環(huán)境溫度下)引入至交換器40b內(nèi)并且在主交換器40b中通過將所述氧化劑加熱直到其最終溫度在單一階段中預(yù)加熱該氧化劑。
[0087]然而，在圖1中示出的實(shí)例中，在兩個(gè)階段中進(jìn)行該氧化劑的預(yù)加熱。首先將富氧氣體41引入至對(duì)于該主交換器附加的交換器40a內(nèi)，在該交換器中通過與該熱輔助空氣的一部分24熱交換將所述富氣體41加熱直到第一溫度。
[0088]因此獲得了部分加熱的富氣體和溫和的輔助空氣流44。
[0089]然后將部分加熱的富氣體42作為氧化劑42引入至主交換器40b內(nèi)。
[0090]還有可能的是在將富氧化劑42引入至主交換器40b內(nèi)之前通過將有限量的該熱輔助空氣與該部分加熱的富氣體混合、然后將所述混合物作為富氧化劑42引入至主交換器40b內(nèi)，進(jìn)一步增加該富氧化劑的熱能。
[0091]這種選擇的缺點(diǎn)是富氧化劑42、43的氧含量的輕微減少。在上述共存的專利申請(qǐng)中更詳細(xì)地描述了這種方法和其優(yōu)點(diǎn)。
[0092]該熱輔助空氣的一部分25還用于在被稱為燃料交換器的熱交換器30中預(yù)加熱燃料3 (例如天然氣)。
[0093]因此獲得了隨后被供應(yīng)到燃燒室100的這個(gè)或這些燃燒器200的預(yù)加熱的燃料32，以及第三溫和的輔助空氣流33。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在燃燒室(100)中用預(yù)加熱的富氧氧化劑(43)燃燒燃料(32)的方法，其中在所述燃燒室(100)內(nèi)部產(chǎn)生了熱量和熱煙道氣(11)，在該方法中: -將這些熱煙道氣(11)從該燃燒室(100)中排出，所述排出的煙道氣(11)含有余熱；-通過經(jīng)由在輔助熱交換器(10)中與這些排出的熱煙道氣(11)的至少一部分的熱交換加熱輔助氣體(21)來回收余熱，其中獲得了熱輔助氣體(22)和溫和的煙道氣(12)， -將該熱輔助氣體的至少第一部分引入至主交換器(40b)內(nèi)，在該主交換器中通過與包含該熱輔助氣體的所述至少第一部分的第一熱交換氣體(23)熱交換來預(yù)加熱富氧氧化劑，其中獲得了預(yù)加熱的氧化劑(43)和溫和的熱交換氣體(45);并且-將該預(yù)加熱的富氧氧化劑供應(yīng)給用于該燃料燃燒的該燃燒室， 其特征在于: -這些排出的熱煙道氣(11)的一部分(13)不被引入至該輔助交換器(10)內(nèi)并且在將該熱輔助氣體(22)的所述至少第一部分引入至該主交換器(40b)內(nèi)之前與其混合以便增加該熱交換氣體(23)的熱能含量。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一熱交換氣體(23)由熱輔助氣體(22)和這些排出的熱煙道氣(11)的該部分(13)的混合物組成。3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該輔助氣體(21)是主要惰性氣體，優(yōu)選地選自水蒸汽、CO2和這兩種氣體的混合物。4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該輔助氣體(21)選自空氣或者空氣與主要惰性氣體的混合物。5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該第一熱交換氣體(23)的排出的熱煙道氣(11)的含量小于或等于30體積％并且優(yōu)選地小于或等于20體積％。6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該熱交換氣體中的一方面排出的熱煙道氣與另一方面該第一熱輔助氣體的按體積計(jì)的比率小于或等于45體積％并且優(yōu)選地小于或等于25體積％。7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該燃燒室(100)是熔融室、精煉室、熔融/精煉室或鍋爐的燃燒室。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該燃燒室(100)是玻璃熔融室、玻璃精煉室或玻璃熔融/精煉室。9.一種用于在燃燒室中用預(yù)加熱的富氧氧化劑(43)燃燒燃料的方法，其中在所述燃燒室內(nèi)部產(chǎn)生了熱量和熱煙道氣(11)，在該方法中: -將這些熱煙道氣從該燃燒室(100)中排出，所述排出的煙道氣(11)含有余熱； -通過經(jīng)由在輔助熱交換器(10)中與這些排出的熱煙道氣(11)的至少一部分的熱交換加熱輔助氣體(21)來回收余熱，其中獲得了熱輔助氣體(22)和溫和的煙道氣(12)， -將該熱輔助氣體(22)的至少第一部分引入至主交換器(40b)內(nèi)，在該主交換器中通過與包含該熱輔助氣體(22)的所述至少第一部分的第一熱交換氣體(23)熱交換來預(yù)加熱富氧氧化劑(42);并且 -將該預(yù)加熱的富氧氧化劑(43)供應(yīng)給用于該燃料(32)燃燒的該燃燒室(100)， 其特征在于，該方法包括: ?第一操作模式，其中該熱交換氣體(23)不包含排出的熱煙道氣(13)，以及 ?對(duì)應(yīng)于如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的第二操作模式。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在該第一操作模式中，該熱交換氣體(13)由熱輔助氣體(22)組成。11.一種設(shè)施，該設(shè)施包括燃燒室(100)、被稱為輔助交換器的第一熱交換器(10)以及被稱為主交換器的第二熱交換器(40b)， -該燃燒室(100)配備有用于將燃料(22)注射并且用于將氧化劑(43)注射至該燃燒室(1 O)內(nèi)的注射器并且配備有用于煙道氣的出口(300).-該輔助交換器(10)包括，一方面用于熱煙道氣(11)的入口和用于溫和的煙道氣(12)的出口，以及另一方面，用于有待被加熱的輔助氣體(21)的入口和用于熱輔助氣體(22)的出口，該燃燒室(100)的用于熱煙道氣的出口( 300)流體性地連接到該輔助交換器(1)的用于熱煙道氣(11)的入口上， -該主交換器(40b)包括，一方面用于熱的熱交換氣體(23)的入口和用于溫和的熱交換氣體(45)的出口，以及另一方面，用于有待被預(yù)加熱的氧化劑(42)的入口和用于預(yù)加熱的氧化劑(43)的出口，該輔助交換器(1)的用于熱輔助氣體(22)的出口流體性地連接到該主交換器(40b)的用于熱的熱交換氣體(23)的入口上，該用于預(yù)加熱的氧化劑的出口流體性地連接到該燃燒室(100)的這些注射器中的至少一個(gè)上， 其特征在于，該設(shè)施還包括能夠?qū)⒃撚糜跓釤煹罋獾某隹诹黧w性地連接到該主交換器(40b)的用于熱交換氣體的入口上、與該輔助交換器(10)并聯(lián)的管道，以便使由該用于煙道氣的出口(300)產(chǎn)生的這些熱煙道氣(II)的受控部分朝向該主交換器(40b)的用于熱的熱交換氣體(23)的入口的流動(dòng)成為可能。12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)施，其中這些用于注射燃料(32)和氧化劑(43)的噴射器被結(jié)合在燃燒器(200)和/或注射噴槍中。13.如權(quán)利要求11和12中任一項(xiàng)所述的設(shè)施，其中該燃燒室(100)是熔融室、精煉室、熔融/精煉室或鍋爐的燃燒室，優(yōu)選玻璃熔融室、玻璃精煉室或玻璃熔融/精煉室。14.一種用于修改設(shè)施的方法，該設(shè)施包括燃燒室(100)、被稱為輔助交換器的第一熱交換器(10)、以及被稱為主交換器的第二熱交換器(40b)， -該燃燒室(100)配備有用于將燃料(32)注射并且用于將氧化劑(43)注射至該燃燒室(100)內(nèi)的注射器并且配備有用于煙道氣的出口(300)， -該輔助交換器(10)包括，一方面用于熱煙道氣(11)的入口和用于溫和的煙道氣(12)的出口，以及另一方面，用于有待被加熱的輔助氣體(21)的入口和用于熱輔助氣體(22)的出口，該燃燒室(100)的用于熱煙道氣的出口( 300)流體性地連接到該輔助交換器(1)的用于熱煙道氣(11)的入口上， -該主交換器(40b)包括，一方面用于熱的熱交換氣體(23)的入口和用于溫和的熱交換氣體(45)的出口，以及另一方面，用于有待被預(yù)加熱的氧化劑(42)的入口和用于預(yù)加熱的氧化劑(43)的出口，該輔助交換器(1)的用于熱輔助氣體(22)的出口流體性地連接到該主交換器的用于熱的熱交換氣體(23)的入口上，該用于預(yù)加熱的氧化劑的出口流體性地連接到該燃燒室(100)的這些注射器中的至少一個(gè)上， 該方法的特征在于，向所述設(shè)施增加能夠?qū)⒃撚糜跓釤煹罋獾某隹?300)流體性地連接到該主交換器(40b)的用于熱交換氣體(23)的入口上、與該輔助交換器并聯(lián)的管道，以便使由該用于煙道氣的出口(300)產(chǎn)生的這些熱煙道氣(11)的受控部分朝向該主交換器(40b)的用于熱的熱交換氣體(23)的入口的流動(dòng)成為可能。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該燃燒室(100)是熔融室、精煉室、熔融/精煉室或鍋爐的燃燒室，優(yōu)選玻璃熔融室、玻璃精煉室或玻璃熔融/精煉室。
【文檔編號(hào)】F23L7/00GK106061908SQ201480074699
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日
【發(fā)明人】呂克·雅里, 優(yōu)素?！ぶ苈? 伯特蘭·勒魯, 瑞米·特斯瓦
【申請(qǐng)人】喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司