專利名稱：清潔蓄熱式燃燒器介質(zhì)床的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于熔化金屬，例如廢鋁，玻璃和其它材料的加熱爐的蓄熱式燃燒器。更特別地，本發(fā)明涉及這種燒嘴的介質(zhì)床和維持最大量的氣流穿過該介質(zhì)床的方法。
背景技術(shù)：
已在加熱爐中使用了很多年的蓄熱式燃燒器用于提高燃料效率，這是因?yàn)樗鼈冊傺h(huán)了那些可能被浪費(fèi)的熱量。通常，兩個(gè)燃料燃燒器被串聯(lián)使用并且聯(lián)接著兩個(gè)蓄熱式介質(zhì)床。每個(gè)介質(zhì)床由耐熱顆粒構(gòu)成，所述耐熱顆粒可根據(jù)經(jīng)過該介質(zhì)床的氣體和介質(zhì)床的溫度，從所述氣體中吸收熱量或向該氣體傳遞熱量。所述燃燒器通過點(diǎn)燃燃燒氣體(通常為空氣)中的燃料產(chǎn)生熱量，從而產(chǎn)生高溫氣體，所述高溫氣體被引導(dǎo)進(jìn)入燃燒爐并最終以高溫廢氣的形式從燃燒爐中抽出。當(dāng)所述兩個(gè)燃燒器的第一個(gè)工作時(shí)，其產(chǎn)生的廢氣被從燃燒爐中抽出并穿過第二介質(zhì)床以加熱所述介質(zhì)。第一燃燒器的燃燒氣體被抽吸穿過第一介質(zhì)床，其中所述第一介質(zhì)床已經(jīng)在之前的燃燒器循環(huán)中被加熱。在用于將效率最大化的一段時(shí)間(通常為30秒至3分鐘)之后，第一燃燒器被關(guān)閉并且第二燃燒器被點(diǎn)燃。第二燃燒器的燃燒氣體被抽吸穿過第二介質(zhì)床(已經(jīng)由來自第一燃燒器的廢氣加熱后的介質(zhì)床)，并且來自第二燃燒器的廢氣被從燃燒爐中抽出并穿過第一介質(zhì)床，從而它被再次加熱。通過這種方式循環(huán)所述燃燒器，所獲得的廢氣具有很高的溫度，并且被再次導(dǎo)入燃燒爐，從而所述燃燒爐的工作具有更高的效率。清楚地，在每個(gè)燃燒爐中可使用多于兩個(gè)燃燒器，從而通過相關(guān)聯(lián)的蓄熱式介質(zhì)床，來自其中一組燃燒器的廢氣可用于預(yù)熱來自另一組燃燒器的燃燒氣體。
這樣使用的蓄熱式燃燒器的缺點(diǎn)在于，與它們相關(guān)聯(lián)的介質(zhì)床通常會(huì)被來自燃燒爐并穿過該介質(zhì)床的廢氣中的成分污染。污染物的種類取決于在燃燒爐中被加熱的材料。例如，當(dāng)燃燒爐用于再次熔化廢鋁，則污染物可能為鹽流(salt fluxes)。所述污染物以固體沉積或有時(shí)在介質(zhì)床上蓄積液體的形式發(fā)生，并最終降低穿過該介質(zhì)床的氣體的流量。這些污染物通常在高溫廢氣中呈氣態(tài)或液態(tài)，但當(dāng)氣體冷卻時(shí)，它們會(huì)凝結(jié)在蓄熱式介質(zhì)床中。在其它情況下，所述污染物可能是存在于廢氣中的灰塵或其它固體形式，并被收集于介質(zhì)床的介質(zhì)中。隨著時(shí)間的流逝，所述污染物形成難于移除的堵塞。該問題已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中被充分地認(rèn)識(shí)，并且人們已經(jīng)作出很多努力，通過一種方式或其它方式移除所述污染沉積物以解決該問題。
美國專利申請(qǐng)公開號(hào)2002-0072020(Crane等人，公開于2002年6月13日)公開了一種典型的用于金屬熔爐的燃燒器/介質(zhì)床組合。該文開文本公開了一種當(dāng)介質(zhì)床被污染到一個(gè)不可接受的程度時(shí)更換整個(gè)介質(zhì)床的簡便的方法。被移除的介質(zhì)床可在短時(shí)間內(nèi)由備用介質(zhì)床更換，所述備用的介質(zhì)床包含新的、或更新后的或通過其它方式處理后的介質(zhì)。
美國專利第4,944,670號(hào)(Watson，授權(quán)于1990年7月31日)公開一種可用于熔鋁設(shè)備中的具有蓄熱式床的雙燃燒器燃燒爐。該專利提到所述床可被鹽類等污染，并且公開了一種控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可周期性地允許所述床被加熱到更高的溫度以熔化那些被吸收的鹽類，然后這些鹽類可被收集和拋棄。
美國專利第4,807,695號(hào)(Ward，授權(quán)于1989年2月28日)公開了一種可用在熔化玻璃或非鐵類金屬的蓄熱式燃燒器系統(tǒng)中的蓄熱器設(shè)計(jì)。該發(fā)明在介質(zhì)床的一段提供了添加清潔的耐火球體(介質(zhì)床的介質(zhì)顆粒)的入口，和在另一端提供了移除被污染的球體的裝置。通過這種方式，在所述介質(zhì)床被更新的同時(shí)移除了污染物。
美國專利第4,923,391號(hào)(Gitman，授權(quán)于1990年5月8日)公開了一種用于熔化鋁的蓄熱式燃燒器控制系統(tǒng)，其中在污染物特別多的加熱循環(huán)的特定階段，可繞過蓄熱式介質(zhì)床。從而介質(zhì)床的污染可被降低。
英國專利申請(qǐng)GB2209386A(Wills，公開于1989年5月10日)公開了一種用于熔化玻璃的蓄熱式燃燒器系統(tǒng)，其中使用了一中間冷卻階段(位于兩個(gè)蓄熱式介質(zhì)床之間)，從而污染物可在易于清潔的管道部分凝結(jié)。
英國專利申請(qǐng)GB2192264A(Goodfellow，公開于1988年1月6日)公開了一種蓄熱式燃燒器系統(tǒng)，其中蓄熱式介質(zhì)床被布置為這樣一種方式，即氣體向下穿過第一部分并接下來向上穿過第二部分。其溫度分布被布置為，污染區(qū)域定位為靠近介質(zhì)床的第一部分的最下層，因此溫度分布的相對(duì)小的變化導(dǎo)致阻塞物質(zhì)以熔融狀態(tài)從所述介質(zhì)床的第一部分運(yùn)動(dòng)。所述污染物被收集和廢棄。
盡管解決該問題的方案在某些方面是有效的，但它們也具有缺陷，例如需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行昂貴的改造或經(jīng)常更換介質(zhì)。因此需要一種可處理降低氣流穿過蓄熱式介質(zhì)床的介質(zhì)污染的其它方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，至少在其一個(gè)示例性的形式中，采用了在短時(shí)間內(nèi)操作快速氣流的方法以從各種類型的、尤其是那些用于再次熔化鋁和鋁合金的那些燃燒爐的蓄熱式燃燒器中所使用的蓄熱式介質(zhì)床中驅(qū)除污染物。
短時(shí)間內(nèi)的快速氣流可稱之為氣體“脈沖”，并且它可產(chǎn)生充足的力并且具有足夠的體積以使污染物從介質(zhì)床上驅(qū)除。在本發(fā)明的一種形式中，所述脈沖可使所述顆粒在介質(zhì)床中相對(duì)運(yùn)動(dòng)并且污染物的堵塞可被打碎或從顆粒上取出并由氣體脈沖和/或重力帶走，從而使所述具有提高的空隙率的介質(zhì)床在隨后的蓄熱式循環(huán)過程中具有良好的氣流。所述污染物被轉(zhuǎn)化為粉末，所述粉末或者通過介質(zhì)回吹至燃燒爐，或者穿過所述介質(zhì)到達(dá)裝置的收集部分。最優(yōu)選地，提供氣體脈沖，使氣體脈沖的力基本上均勻地分布在整個(gè)介質(zhì)床上，或均勻分布在所述床的預(yù)定區(qū)域內(nèi)，從而污染物的驅(qū)除是大范圍的而不是被限制在床的很小的區(qū)域內(nèi)。
盡管其它布置也是可以的，但在某些實(shí)施例中，所述床被制成在風(fēng)室上方的水平多孔板(例如，穿孔的板或網(wǎng)眼金屬板)上，并且氣體脈沖從所述風(fēng)室被輸送進(jìn)入介質(zhì)床穿過所述多孔板。最優(yōu)選地，所述氣體由適當(dāng)?shù)臍庠赐ㄟ^延伸進(jìn)入風(fēng)室并且具有至少一個(gè)穿過所述制成面對(duì)著所述介質(zhì)床的管道加以輸送。所述管道和開口用于輸送除污染氣體，使氣體對(duì)稱地和相對(duì)均勻地穿過所述床，或所述床的預(yù)定區(qū)域，而不會(huì)減弱所述氣體傳遞的力。
由氣體沖擊在表面，例如蓄熱式介質(zhì)床的底面而產(chǎn)生的力，取決于氣體的質(zhì)量流量和速度。用于傳遞充足的力以理想的方式移動(dòng)介質(zhì)床的氣體的質(zhì)量流量和速度是很高的，并且應(yīng)用這種穿過介質(zhì)床的氣流超過一段延長的時(shí)間之后將干擾燃燒器的操作。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可通過在短時(shí)間內(nèi)在介質(zhì)床上應(yīng)用所述高速氣流而實(shí)現(xiàn)理想的效果，而這種應(yīng)用不足以干擾燃燒器的工作。產(chǎn)生必要的力的一種方法是采用短的，實(shí)際上為瞬間的高速高質(zhì)量流量的氣體脈沖。這種類型的氣流可由各種類型的設(shè)備產(chǎn)生，但所謂的氣炮(gas cannon)或氣爆器(gas blaster)是優(yōu)選的。這種類型的設(shè)備采用相對(duì)較大的容器，容器內(nèi)以相當(dāng)大的壓力填充著氣體。當(dāng)需要時(shí)，所述氣體可通過閥的快速打開而被釋放進(jìn)入管道，并且所產(chǎn)生的氣流或脈沖通過該管道被送入介質(zhì)床。當(dāng)容器被排空或閥被快速地關(guān)閉時(shí)，氣流快速地降至零。適用于本發(fā)明的典型的氣炮具有大約20至200升的容器，填裝氣體(優(yōu)選地為空氣)至每平方英寸90至95磅的壓力，其可在不到1秒的時(shí)問內(nèi)排出，優(yōu)選地小于0.1秒。所述氣體典型地通過具有2.5至6英寸直徑的管道輸送。由該質(zhì)量流量和速度產(chǎn)生的力介于1至6千牛之間。
作為上文所描述的氣炮的一種替換，也可使用活塞和氣缸設(shè)備，該設(shè)備包括用于基本上瞬間地驅(qū)動(dòng)活塞穿過所述氣缸的電機(jī)，從而以脈沖的形式將氣體排出氣缸。
用于向介質(zhì)床傳遞氣體脈沖的管道和開口優(yōu)選地具有可避免任何壓差的設(shè)計(jì)，所述壓差可嚴(yán)重地消弱和擴(kuò)散所述脈沖并降低質(zhì)量流量和速度的峰值，以及保證均勻地傳遞氣體。一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)是采用逐漸引導(dǎo)至所述開口的“敞開式(wide open)”出口管道。也就是說，當(dāng)管道只具有一個(gè)開口時(shí)，所述管道開口的橫截面積優(yōu)選地至少和引導(dǎo)至該開口的管道的橫截面積一樣大。如果沿管道的長度具有兩個(gè)或多個(gè)開口，優(yōu)選地在靠近每個(gè)出口的管道內(nèi)提供隔板。所述隔板用于偏轉(zhuǎn)一些氣體至相關(guān)聯(lián)的出口而不會(huì)降低其余氣體的流速和向其余出口的傳遞。這種結(jié)構(gòu)可被稱之為“低壓力損失”分配器。
應(yīng)當(dāng)注意，可使用具有“低壓力損失”分配器的單個(gè)氣體脈沖源向單個(gè)床的一個(gè)或多個(gè)出口提供氣體，或使用多個(gè)氣體脈沖源和分配器用于單個(gè)床，其中每個(gè)分配器或者同時(shí)或者以預(yù)定的次序向不同的床部分提供脈沖。也可使用單個(gè)氣體脈沖源通過采用適當(dāng)?shù)拈y門系統(tǒng)依次地向兩個(gè)或多個(gè)分配器系統(tǒng)提供氣體脈沖，只要所述閥門系統(tǒng)也是低壓力損失類型。
由開口提供的氣流被認(rèn)為具有高度的方向性，形成由管道端部的方向引導(dǎo)的氣流，并且主要地被限制為與管道端部的開口具有相同的橫截面積。當(dāng)這種氣流沖擊在床的底面或側(cè)面上時(shí)，氣流的力被傳遞到床材料(通常為球形)的與所述氣流“成一條直線(in-line)”的首層。所述床材料接著將該力傳遞到與所述首層接觸的床材料，并通過這種手段，所述力被快速地?cái)U(kuò)散并在沿床的更大的區(qū)域內(nèi)變得均勻。如果所述力足夠大，則床介質(zhì)可“跳動(dòng)(bounce)”(即，快速地向上移動(dòng)然后落下)，其具有有力地從床介質(zhì)上搖動(dòng)污染物并粉碎大塊和聚集的污染物的效果。因此優(yōu)選的是，用于將氣體傳遞到介質(zhì)床的開口被分布為在被移動(dòng)的床區(qū)域下方對(duì)稱。在管道被設(shè)置成與垂直方向成一角度的情況下，從開口到床底部的距離也可用于調(diào)節(jié)所述分布。
本發(fā)明可用于蓄熱式床系統(tǒng)和各種燃燒爐。所述蓄熱式床可由，例如具有類似形狀的耐熱陶瓷球體或顆粒布置成厚度為4至16英寸(更優(yōu)選地，厚度為12至14英寸)的層的方式形成。床的面積可顯著地變化，但典型的床可具有約2500至2700平方英寸的面積。
本發(fā)明的除污染脈沖可應(yīng)用于燃燒爐操作的任何階段。例如，可在冷燃燒氣體穿過床時(shí)或可替換地在高溫廢氣穿過床時(shí)引用所述脈沖。所述床可被布置為，例如燃燒氣體向上產(chǎn)國所述床并且廢氣向下穿過所述床，反之亦然。本發(fā)明的一種形式中的除污染脈沖是在燃燒氣體穿過床時(shí)應(yīng)用的，從而被驅(qū)除的污染物穿過所述床進(jìn)入燃燒爐，在那里，它們被捕獲于被加熱的材料裝載中。
除污步驟優(yōu)選地被相當(dāng)頻繁地執(zhí)行。例如，每個(gè)燃燒循環(huán)執(zhí)行一次，或每兩個(gè)燃燒循環(huán)執(zhí)行一次。這意味著，在典型的設(shè)備中，50升左右的具有95psi(初始?jí)毫?的氣體脈沖每三分鐘穿過所述床。所述氣體脈沖可更頻繁地使用(例如，每個(gè)燃燒循環(huán)執(zhí)行數(shù)次)，但這將向燃燒器的燃燒氣體中引入大量的空氣，并且影響其性能。
本發(fā)明，至少在示例性的形式中，可長時(shí)間地維持通過蓄熱式介質(zhì)床的燃燒氣體和/或廢氣的有效流量，而不是其它情形。當(dāng)污染物達(dá)到使穿過床的氣流被降低到一個(gè)不可接受的等級(jí)的點(diǎn)時(shí)，或當(dāng)氣體通過開槽(即，繞過介質(zhì)床的有效部分)的方式穿過介質(zhì)床時(shí)，蓄熱式介質(zhì)床可方便地更換。通過使用本發(fā)明，床更換的時(shí)間間隔可被顯著地延長，有時(shí)可長達(dá)14至21倍。
盡管本發(fā)明是結(jié)合著用在用于金屬、玻璃或類似物的熔化燃燒爐中的蓄熱式燃燒設(shè)備加以描述的，但它還可用于其它類型的設(shè)備中使用的除污染介質(zhì)床，在那些情況下，介質(zhì)床在一段時(shí)間之后被污染物部分地或完全地堵塞。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式的結(jié)合于介質(zhì)床設(shè)備中的蓄熱式燃燒器的簡化的垂直截面；圖2是本發(fā)明的可替換實(shí)施例的氣體脈沖輸送管道的一端的局部透視圖；圖3a是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中使用的脈沖分配器的頂部平面視圖；圖3b是圖3a的脈沖分配器的側(cè)視圖；和圖4是氣爆器的透視圖，其中該氣爆器具有本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中使用的氣體脈沖輸送管道。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的蓄熱式燃燒設(shè)備10如圖1所示。該燃燒設(shè)備連接到燃燒爐11(僅僅部分地示出)的外壁上并具有被引入所述燃燒爐中的燃料燃燒器12和相關(guān)聯(lián)的介質(zhì)床設(shè)備14，其中所述介質(zhì)床設(shè)備14包含設(shè)置在封閉殼體15中的介質(zhì)床16。所述介質(zhì)床16由多層耐火介質(zhì)顆粒17構(gòu)成，所述介質(zhì)顆粒通常為陶瓷球18，其可承受高溫并具有良好熱容量并且不易與穿過介質(zhì)床的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于陶瓷球體之間存在氣體，因此所述床是多孔的并且在允許氣體自由穿過的同時(shí)可確保氣體和陶瓷球表面的良好接觸。
介質(zhì)床16被支撐在位于自由空間或氣室20上方的通常水平的多孔板19上。所述氣室具有結(jié)合為同軸結(jié)構(gòu)23的進(jìn)氣口21和出氣口22。在其它結(jié)構(gòu)中，也可采用分離的進(jìn)氣口和出氣口，或具有允許氣體進(jìn)入或排出氣室的閥的單獨(dú)的管。
所示的燃燒設(shè)備10(下文稱之為第一燃燒設(shè)備)用于與相同的燃燒爐11中的相同的或其它類似的燃燒設(shè)備串聯(lián)(所述相同的或類似的燃燒設(shè)備未特別地示出，但在下文中被稱之為未第二燃燒設(shè)備)。在燃燒爐的工作過程中，第一燃燒設(shè)備10的燃燒器12被點(diǎn)燃并且燃燒一段預(yù)定的時(shí)間。用于支持燃料燃燒的燃燒氣體(空氣)通過進(jìn)氣口21進(jìn)入氣室20，并向上穿過介質(zhì)床16，接著通過管道24進(jìn)入環(huán)繞燃燒器12的殼體25。在先前的循環(huán)之后，床16的介質(zhì)是熱的并且燃燒氣體在與燃燒器的出口26的燃料混合之前被加熱。所產(chǎn)生的火焰產(chǎn)生用于燃燒爐11的熱量，并且高溫燃燒廢氣被導(dǎo)入燃燒爐內(nèi)部。由于燃燒氣體被介質(zhì)床預(yù)熱，因此在燃燒爐中需要更少的燃料就可達(dá)到理想的加熱效果。所述高溫廢氣最終最終穿過第二燃燒設(shè)備(未示出)從燃燒爐中排出，其中該第二燃燒設(shè)備在此時(shí)未點(diǎn)燃。通過使用所描繪的第一燃燒設(shè)備10的結(jié)果作比較，所述廢氣通過第二燃燒設(shè)備的燃燒器的出口26被傳遞并接著向下穿過通道24和穿過介質(zhì)床16，從而加熱該床的介質(zhì)殼體。在進(jìn)入氣室20之后，廢氣(現(xiàn)在已被顯著地冷卻)通過出氣口22流出所述燃燒設(shè)備。從這一點(diǎn)開始，廢氣優(yōu)選地被傳送到輔助的污染控制設(shè)備(未示出)，或簡單地直接排放到大氣中。
在第二燃燒設(shè)備10的工作過程中，如上所述，來自燃燒爐的少量污染物夾帶于廢氣中并且被冷凝或沉積在第二燃燒設(shè)備的介質(zhì)床中。污染物的成分取決于在燃燒爐11中加熱的材料的種類，并且雖然包含于廢氣的氣流中為氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)，但當(dāng)它們沉積在介質(zhì)床16中時(shí)為固態(tài)或液態(tài)。
一段時(shí)間之后，第一燃燒器被熄滅，第二燃燒器(未示出)被點(diǎn)燃。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，來自燃燒爐的燃燒氣體進(jìn)入第一燃燒設(shè)備10并以所述方式加熱該裝置的介質(zhì)床16。同樣，污染物的沉積也發(fā)生在床中。同時(shí)，第二燃燒設(shè)備的介質(zhì)床接觸和預(yù)熱供給到該設(shè)備的燃燒器的燃燒氣體。該工作循環(huán)(連續(xù)地使用一個(gè)燃燒器然后另一個(gè)燃燒器)在加熱爐的加熱過程中被重復(fù)執(zhí)行，從而(對(duì)于每個(gè)加熱設(shè)備來說)，冷燃燒氣體在一個(gè)燃燒循環(huán)過程中沿一個(gè)方向(優(yōu)選為向上)穿過殼體15和介質(zhì)床16，并且接下來高溫廢氣在下一個(gè)燃燒循環(huán)中沿相反的方向穿過所述殼體，如圖1中的雙向箭頭A所示。
污染物的沉積最終降低介質(zhì)床16的空隙率并減弱穿過該床的氣流。這降低了設(shè)備的效率并可在極端的情況下導(dǎo)致完全的堵塞。通常，殼體15可具有一個(gè)或多個(gè)通道門，以允許對(duì)介質(zhì)床16進(jìn)行周期性的維護(hù)和清潔。盡管它們未在圖1中示出，這種門應(yīng)當(dāng)仍然優(yōu)選地提供于本發(fā)明的燃燒設(shè)備中，這是因?yàn)樽罱K仍然需要它們?nèi)デ鍧嵒蚋鼡Q介質(zhì)床。然而，本發(fā)明的燃燒設(shè)備還具有周期性地清除介質(zhì)污染的裝置，該裝置通過向介質(zhì)床提供具有足夠的力的除污氣體快速氣流(脈沖)，從而驅(qū)除聚集在所述截至長中的污染物。
在圖1所示的實(shí)施例中，用于提供除污氣體快速氣流的裝置包括連接到輸送管道31上的氣炮30(有時(shí)被稱為氣爆器)，所述通道31延伸進(jìn)入氣室20并具有面對(duì)著介質(zhì)床16的多孔支撐板19的底側(cè)的單一出口32。所述氣炮具有裝有高壓(例如，85至95psi)空氣(或其它氣體)的容器33，所述空氣在螺線管操作的開關(guān)閥34打開時(shí)可實(shí)際上瞬間地進(jìn)入輸送通道31。閥34的打開以脈沖的形式提供氣流，即具有這樣一種壓力的氣波，該壓力由零升至高壓，然后在短時(shí)間內(nèi)快速降回零。在這種情況下，所述脈沖具有大致方形的脈沖外形(以壓力-時(shí)間曲線觀察時(shí))。所述氣炮30具有相關(guān)聯(lián)的氣泵35(由電力或其它手段驅(qū)動(dòng))，該氣泵35用于在閥34再次關(guān)閉時(shí)再次向容器充氣達(dá)到所需的壓力。適當(dāng)?shù)臍馀?，例如可由美國阿肯色州小石?Little Rock，Arkansas)的Global Manufacturing，Inc.獲得(例如，工作于90psi的Model 6400-40-50，或工組于60-90psi的Model 6400-40-150)。
輸送管道31的出口32優(yōu)選地定向?yàn)榕c輸送管道的軸線(如圖所述)成直角，從而以特定距離直接地面對(duì)支撐板19的底側(cè)。該距離優(yōu)選地大于5英寸。最大間距典型地由氣室的尺寸控制，其依次由整個(gè)燃燒器-燃燒爐的結(jié)構(gòu)控制。它典型地小于15英寸。由于氣流被定向，因此該范圍內(nèi)的間隔將會(huì)在基本上不降低力的情況下將氣體脈沖輸送到介質(zhì)床。支撐板19本身優(yōu)選地具有相當(dāng)開放的設(shè)計(jì)。也就是說，通常最好采用網(wǎng)眼金屬板(具有緊密間隔的橫排細(xì)長切口的板，然后將所述切口拉開形成擴(kuò)大的孔)，而不是鉆有小孔的實(shí)心板。當(dāng)然，所述孔必須足夠小，以放置介質(zhì)顆粒的損失，但應(yīng)當(dāng)足夠大，以避免在氣體脈沖進(jìn)入介質(zhì)床之前將其減弱。
優(yōu)選的是提供多于一個(gè)出口32和/或多于一個(gè)輸送管道31，以向介質(zhì)床的更大的面積輸送所述脈沖或允許床的部分在不同的時(shí)間被處理。
圖2示出了輸送通道31的一個(gè)端部，即將氣體脈沖輸送至介質(zhì)床的端部。該管道具有兩個(gè)出口，即端部出口32和中間出口32’，每個(gè)出口被定向?yàn)橛诠艿赖目v軸成90度?？梢姡鲋虚g出口32’具有延伸進(jìn)入管道31內(nèi)部的部分36。該部分形成隔板37，所述隔板阻擋管道內(nèi)部約50％的橫截面積并轉(zhuǎn)化大約相同百分比的氣體脈沖進(jìn)入中間出口32’。隔板下方的管道橫截面積的其余部分仍然打開，以便氣體脈沖的其余部分穿過并通過端部出口32輸送。類似地，在沿管道的長度上可具有更多的出口，每個(gè)出擴(kuò)具有類似于37的隔板，將適當(dāng)百分比的氣體脈沖轉(zhuǎn)為進(jìn)入相關(guān)聯(lián)的出口，從而從每個(gè)出口可輸送具有大約相同的力和體積的氣體脈沖。
圖3a和3b示出了脈沖分配器40，其可用于將單個(gè)氣體脈沖送入多個(gè)(在本情況下為5個(gè))輸送管道，每個(gè)管道具有單獨(dú)的或多個(gè)出口(未示出)。所述脈沖分配器40具有從前述公開類型的氣炮(未示出)接受氣體脈沖的主管道31’，與主管道31’對(duì)準(zhǔn)的中部分支41，和從主管道以相對(duì)于主管道的縱軸成約135度延伸的四個(gè)分支管道42，43，44和45。所述分支管道繞主管道外圍等間距布置，即彼此成90度。分支管道的直徑相同并且每一個(gè)都小于主管道，這是因?yàn)闅饬髟诜指铧c(diǎn)處被四等分，因此每個(gè)分支需要輸送更少的氣體量。每個(gè)管道端部的開口基本上是與引導(dǎo)氣流的管道相同的，以避免任何的壓降。
圖4示出了另一種類型的設(shè)備(只描繪了氣炮30，管道和氣室20)，其中脈沖分配器40’用于將管道分割為兩個(gè)具有不同長度的輸送管道31’，31”。短管道31’的端部39具有比長管道31”的直徑(4英寸)更小的直徑(3英寸)，以平衡和補(bǔ)償穿過兩個(gè)管道的氣流。兩個(gè)管道的端部開口32”和32與引導(dǎo)至相應(yīng)開口的管道具有相同的直徑，以避免在出口的上游出現(xiàn)任何額外的壓降。
實(shí)例根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在具有由3/4英寸鋁球構(gòu)成的床的蓄熱式燃燒系統(tǒng)中測試。該床的深度為12至13英寸并且面積為2520平方英寸。圖4中描繪的具有兩個(gè)出口的單獨(dú)的輸送管道用于每3分鐘從容器33輸送氣體脈沖，其中所述容器33具有50升的容量并且被充至95psi。通過使用這樣一種系統(tǒng)，床更換的時(shí)間間隔增加了22倍。
權(quán)利要求
1.燃燒爐的蓄熱式燃燒設(shè)備，包括燃燒器，在點(diǎn)燃過程中，當(dāng)提供燃料和燃燒氣體時(shí)，所述燃燒器周期性地引導(dǎo)加熱氣體和廢氣進(jìn)入燃燒爐，介質(zhì)床，包括耐火顆粒，管道，用于在所述點(diǎn)燃過程中將燃燒氣體輸送至所述燃燒器，和用于在所述點(diǎn)燃終止時(shí)從所述燃燒爐中抽出廢氣，所述管道使所述燃燒氣體和所述廢氣連續(xù)地穿過所述介質(zhì)床；和用于周期性地輸送除污氣體脈沖進(jìn)入所述介質(zhì)床的裝置，所述脈沖具有足夠的力以驅(qū)除來自廢氣并聚集在所述介質(zhì)床中的污染物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述裝置包括所述除污氣體源，用于將所述除污氣體從所述源傳遞到所述介質(zhì)床的管道，和用于從所述源通過所述管道釋放所述除污氣體的快速氣流的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述管道具有至少一個(gè)設(shè)置在所述介質(zhì)床附近的出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述介質(zhì)床被支撐于氣室上方的多孔支撐上，并且其中，所述至少一個(gè)出口被設(shè)置在面對(duì)著所述多孔支撐的氣室中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述除污氣體源是在壓力下容納所述除污氣體的容器，用于釋放所述快速氣流的裝置是可基本上瞬間排空所述容器的開關(guān)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)出口的橫截面積與引導(dǎo)至所述出口的管道的橫截面積基本相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述管道在遠(yuǎn)離所述源的管道端部上具有端部出口，并且在所述端部出口和所述源之間具有至少一個(gè)中間出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)中間出口在所述管道內(nèi)具有相關(guān)聯(lián)的隔板，用于將所述管道中的除污氣流的一部分偏轉(zhuǎn)進(jìn)入所述至少一個(gè)中間出口，同時(shí)允許所述除污氣流的其它部分穿過所述管道至所述端部出口，所述隔板和所述出口的橫截面積被設(shè)置為，使全部出口輸送基本上等量的所述氣流。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述管道具有與所述源相鄰的主要部分和從所述主要部分分出的至少兩個(gè)分支，每個(gè)分支具有至少一個(gè)靠近所述介質(zhì)床的出口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述分支和出口用于同時(shí)輸送所述氣流至所述介質(zhì)床的不同部分。
11.燃燒爐的蓄熱式燃燒器的介質(zhì)床設(shè)備，包括介質(zhì)床，包括耐火顆粒，管道，將來自燃燒爐的廢氣和燃燒氣體連續(xù)地穿過所述床到達(dá)燃燒器；和輸送除污氣體脈沖進(jìn)入所述介質(zhì)床的裝置，所述脈沖具有足夠的力以驅(qū)除來自廢氣并聚集在所述介質(zhì)床中的污染物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述顆粒被支撐在透氣的支撐上，并且所述裝置被設(shè)置為穿過所述支撐輸送所述氣體脈沖。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述用于輸送除污氣流的裝置具有強(qiáng)度和耐久性，以產(chǎn)生所述顆粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述裝置包括處于壓力下的氣源和將所述處于壓力下的氣體從所述氣源輸送至所述介質(zhì)床附近位置的輸送管道。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述輸送管道具有設(shè)置在所述介質(zhì)床附近的單一出口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述單一出口的橫截面積基本上與引導(dǎo)至所述出口的管道的橫截面積相同。
17.燃燒爐的蓄熱式燃燒器的介質(zhì)床的除污方法，其中該方法包括向所述介質(zhì)床周期性地施加一氣體脈沖，所述脈沖具有足夠的力以驅(qū)除來自廢氣并聚集在所述介質(zhì)床中的污染物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述施加于介質(zhì)床的氣體脈沖傳遞介于1至5千牛之間的力。
19.燃燒爐的蓄熱式燃燒器的介質(zhì)床的除污設(shè)備，包括產(chǎn)生氣體脈沖的裝置和管道，所述管道用于接收和傳遞氣體脈沖至該管道上的至少一個(gè)出口，其中，所述至少一個(gè)出口的橫截面積與引導(dǎo)至所述出口的管道的橫截面積基本相同。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，用于產(chǎn)生氣體脈沖的所述裝置是氣炮。
全文摘要
燃燒爐的蓄熱式燃燒設(shè)備和從該設(shè)備中移除污染物的方法。所述設(shè)備包括在點(diǎn)燃過程中當(dāng)提供燃料和燃燒氣體時(shí)可周期性地引導(dǎo)加熱氣體和廢氣進(jìn)入燃燒爐的燃燒器，包括耐火顆粒的介質(zhì)床，和用于在所述點(diǎn)燃過程中將燃燒氣體輸送至所述燃燒器以及用于在所述點(diǎn)燃終止時(shí)從所述燃燒爐中抽出廢氣的管道。所述管道使所述燃燒氣體和所述廢氣連續(xù)地穿過所述介質(zhì)床。提供了周期性地輸送除污氣體的快速氣流進(jìn)入所述介質(zhì)床的裝置。所述快速氣流具有足夠的力以驅(qū)除來自廢氣并聚集在所述介質(zhì)床中的污染物。
文檔編號(hào)F27D17/00GK101057103SQ200580037886
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者C·西馬德, S·梅納德, W·D·史蒂文斯, E·J·威爾遜, P·班克斯, L·貝萊, B·D·伯里奇, T·I·費(fèi)爾普斯 申請(qǐng)人:諾韋利斯公司