CN109642726A

CN109642726A - 用于在炉上游预热流体的方法

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Publication number: CN109642726A
Application number: CN201780050878.8A
Authority: CN
Inventors: 吕克·雅里; 彼得·范坎彭
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-04-16
Also published as: EP3482131A1; BR112019000124A2; MX2019000111A; RU2738154C2; JP7005537B2; EP3482131B1; WO2018007723A1; US20190390856A1; ES2871545T3; FR3053767A1; FR3053767B1; RU2019103451A3; RU2019103451A; JP2019520542A; US10788208B2; BR112019000124B1; PL3482131T3

Abstract

一种用于在炉上游间接地预热流体40的方法，其中通过经由腔室20中的介质31与从该炉排出的烟气10进行间接热交换来预热该流体，并且其中基于以下温度中的至少一个来调整该腔室20中的介质31的流速：这些排出的烟气10的温度、该腔室20中的介质32的温度、被预热的流体42的温度、以及将这些排出的烟气31与该腔室20中的介质31分开的壁21的温度。

Description

用于在炉上游预热流体的方法

本发明涉及在炉上游通过与从炉中排出的烟道气体进行热交换来预热流体。

液化空气(Air Liquide)公司已经开发出一种在炉中的氧燃料燃烧技术并使其工业化，根据该技术，用于燃烧的氧气以及在适当情况下燃料通过与从炉中排出的烟道气体进行间接热交换而在炉的上游被预热。

直接热交换与间接热交换之间有所区别。

在直接热交换期间，利用更热的流体通过跨越将待加热的流体与该更热的流体隔开的壁进行热交换来加热流体。

间接热交换应被理解成是指经由中间流体在两个步骤的直接交换中进行的热交换。

因此，在液化空气公司的已知氧燃料燃烧技术中：

·在第一步骤中，通过跨越第一壁与烟道气体进行直接热交换来加热中间流体，以及

·在第二步骤中，通过跨越第二壁与在第一步骤中加热的中间流体进行直接热交换来预热用于燃烧的氧气(以及在适当情况下燃料)。

WO 2006/054015在用于燃烧炉的交换器的背景下具体地描述这样的技术。

这种技术的开发已证明，在持续操作且没有频繁地显著更改炉的操作模式并且不断地产生足以将氧气和/或燃料预热到期望温度的热烟道气体流的炉的情况下，它实现相当大的效率节约。因此，由这样的炉产生的烟道气体的流速和温度在炉的操作期间通常不会显著或突然改变。

间接热交换也在具有燃烧器的水锅炉领域中已知，见EP-A-0231962，并且还在用于锅炉的烟道气体的残热回收的热交换器领域中已知，见CN-U-201680745。

本发明的目标是提供一种基于上述原理的间接预热技术，该间接预热技术更适合于产生热烟道气体且这些烟道气体的流速和/或温度在炉的操作期间显著地改变的炉。

分批式炉的情况尤其是这样，这些分批式炉的燃烧和因此热烟道气体的产生在炉的两个活动阶段之间的炉的关闭阶段期间被中断并且根据炉的活动阶段而改变。

出于这个目的，本发明提出一种用于在炉上游通过与经由管道从炉中排出的烟道气体进行热交换来预热流体的改进方法。

根据这种方法，液体或气体介质以第一流速穿过腔室。这个介质用作热烟道气体与待预热的流体之间的热传递介质。

管道中的烟道气体通过跨越将腔室中的中间介质与排出管道中的烟道气体分开的壁(被称为“第一壁”)进行热交换来加热腔室中的中间介质，其中得到被加热的介质。

待预热的流体以第二流速穿过至少一根管线。被称为“第二壁”的壁将一方面在至少一根管线中的待预热的流体与另一方面腔室内部的介质分开。

因此，待预热的流体可以穿过单根这样的管线或一束这样的管线。当待预热的流体穿过若干根这样的管线时，第二流速对应于待预热的流体的总流速，即，待预热的流体穿过各根管线的流速之和。

待预热的流体穿过的至少一根管线可以例如位于腔室内部。在这种情况下，腔室内部的至少一根管线的外壁构成第二壁。

腔室中的被加热的介质通过跨越第二壁进行热交换来预热至少一根管线中的流体。因此，得到输送到炉中的被预热的流体，以便将其引入到该炉中。

根据本发明，根据以下温度中的至少一个来调节第一流速，即，腔室中的介质(热传递流体)的流速：

-管道中的烟道气体的温度，

-被加热的介质的温度，

-被预热的流体的温度，以及

-第一壁的温度。

根据本发明，可以根据所述温度中的单个温度来调节第一流速。还有可能且通常有利的是根据所述温度中的若干个温度来调节第一流速，例如，根据：

-管道中的烟道气体的温度和被加热的介质的温度；

-管道中的烟道气体的温度和被预热的流体的温度；

-管道中的烟道气体的温度和第一壁的温度；

-被加热的介质的温度和被预热的流体的温度；

-被加热的介质的温度和第一壁的温度；

-被预热的流体的温度和第一壁的温度；

-管道中的烟道气体的温度、被加热的介质的温度和被预热的流体的温度；

-管道中的烟道气体的温度、被加热的介质的温度和第一壁的温度；

-管道中的烟道气体的温度、被预热的流体的温度和第一壁的温度；

-被加热的介质的温度、被预热的流体的温度以及作为函数和第一壁的温度；

-管道中的烟道气体的温度、被加热的介质的温度、被预热的流体的温度和第一壁的温度。

因此，根据本发明的方法使用腔室中的介质的可变流速。这使得有可能使热回收和流体的预热适于炉的操作。

当炉是例如分批式炉时，本发明使得有可能根据炉的操作步骤或状态来调节热回收和流体的预热。

待预热的流体可以是用于燃烧的氧化剂，并且具体地，具有从50％vol％至100％vol％的含氧量的这种氧化剂、燃料、或者将要在高温下供应到炉的任何其他流体。本发明尤其有利于预热用于燃烧的氧化剂。在这种情况下，用于燃烧的氧化剂有利地具有至少80vol％和优选地至少90vol％的含氧量。

本发明还使得有可能将待预热的若干流体(例如，用于燃烧的氧化剂和燃料)的预热相结合，每种待预热的流体然后穿过专用于所述待预热的流体的至少一根管线。

穿过腔室的介质(热传递流体)优选地是气体介质，诸如空气、氮气、CO₂或蒸汽。归因于其可用性和其无害性，将空气用作介质通常是优选的。

在腔室下游，通常仍具有高于环境温度的温度的介质可以用于其他应用(例如，作为用于加热设备或建筑物的热源，在干燥设备中，用于在朗肯循环中产生电力，或者当介质是氧化剂时，作为用于燃烧的氧化剂)。另一可能性是使流体再循环到腔室。

在缺少具体措施(诸如在腔室上游将冷空气喷射到管道中)的情况下，所排出的烟道气体的温度和流速由在炉中进行的过程决定。

至少一根管线中的待预热的流体的流速通常也由炉中的过程的要求决定。

另一方面，可以通过改变腔室中的介质的流速(第一流速)来改变被加热的介质的温度、被预热的流体的温度和第一壁的温度。具体地，在(a)管道中的烟道气体和(b)待预热的流体的相同流速和温度下，第一流速(腔室中的介质的流速)增加会导致将烟道气体与介质分开的第一壁的温度下降、被预热的介质的温度下降、以及被预热的流体的温度下降。类似地，在管道中的烟道气体和待预热的流体的相同流速和温度下，第一流速减小会导致第一壁的温度上升、被预热的介质的温度上升、以及被预热的流体的温度上升。

经由烟道气体从炉中排出的借助被预热的流体再循环到炉中的热能的百分比随着所述流体的预热温度Tf而增加。

本发明使得有可能在保证高安全水平的同时实现高预热温度Tf。

一般地，调节第一流速使得被预热的流体具有至少等于预定最低温度Tfmin的温度Tf。当温度Tf下降低于Tfmin时，减小第一流速以便增加被加热的介质的温度并且因此也增加被预热的流体的温度Tf。这个最低温度Tfmin可以是恒定的或者可以随时间推移(Tfmin(t))根据炉中进行的过程的变化/进展而改变。典型地确定Tfmin以便由于流体的预热而确保能量效率的某一程度的改进。

根据第一实施例，调节第一流速使得第一壁的温度Tpp保持低于或等于第一预定最高温度Tppmax。这个温度Tppmax典型地是常量。Tppmax通常取决于第一壁的(多种)组成材料的性质。更具体地，当第一壁的温度Tpp超过这个值Tppmax时，增大第一流速以便降低第一壁的温度Tpp。实际上，建议腔室和具体地第一壁的温度不达到这个结构的物理完整性存在被破坏的风险所处的温度。

根据第二实施例，调节第一流速以便维持被预热的流体的温度Tf低于第二预定最高温度Tfmax。

当被预热的流体的温度Tf达到这个最高温度Tfmax时，增大第一流速以便降低被预热的流体的温度Tf。这个第二最高温度Tfmax典型地也是常量。它一般取决于待预热的流体的性质。

因此，当待预热的流体是具有在50vol％与100vol％之间的含氧量的氧化剂时，有可能调节第一流速以便维持被预热的氧化剂的温度Tox(＝Tf)低于预定最高氧化剂温度Toxmax。这特别有用，以便保护至少一根管线/第二壁以及在至少一根管线下游的与被预热氧化剂接触的元件免受结构改变，这些结构改变可能会引起被预热的氧化剂所造成的加速腐蚀或甚至在某些压力条件下引起自燃。例如当被预热的氧化剂在其中流动的(多根)管线由非常耐氧化的材料(诸如具体地，INCONEL)制成时，Toxmax可以为550℃，或者当该材料是诸如不锈钢的不太耐受材料时为400℃。如上文所述，待预热的氧化剂可以具体地具有至少80vol％或甚至至少90vol％的含氧量。

当待预热的流体是燃料时，有可能调节第一流速以便根据燃料的性质来维持被预热的燃料的温度Tcomb(＝Tf)低于预定最高燃料温度Tcombmax。通过这种方式，有可能避免燃料例如通过裂化而产生的热降解。对于天然气，例如，Tcombmax可以是大约450℃，以便避免天然气在更高温度下分解从而产生烟灰沉积物的任何风险。

优选地以自动化方式借助于控制单元来执行第一流速的调节。

当调节第一流速使得被预热的流体的温度Tf大于或等于Tfmin和/或小于Tfmax(诸如，对于氧化剂而言的Toxmax，或对于燃料而言的Tcombmax)时，有用的是测量被预热的流体的温度Tf并且通过将测量温度Tf分别与预定温度Tfmin、Tfmax进行比较来调节如上所述的第一流速。

类似地，当调节第一流速以便维持第一壁的温度Tpp低于第一最高温度Tppmax时，有可能测量第一壁的温度并且通过将测量温度Tpp与第一最高温度Tppmax进行比较来调节如上所述的第一流速。

考虑到通过与腔室中的介质进行热交换来预热流体，还有可能测量腔室中的被加热的介质的温度Tmil并且根据测量温度Tmil来调节第一流速使得被预热的流体的温度Tf是至少Tfmin和/或小于Tfmax。例如，当被加热的介质的测量温度Tmil超过第三预定最高温度Tmilmax时，将增加第一流速以便降低被加热的介质的温度Tmil和因此被预热的流体的温度Tf，和/或当被加热的介质的测量温度Tmil下降低于预定最低温度Tmilmin时，减小第一流速以便增加被加热的介质的温度Tmil并且增加被预热的流体的温度Tf。

为了调节第一流速，还有可能检测管道中的与第一壁接触的烟道气体的温度Tfum。

具体地，如先前所述，对于给定的设备而言，被加热的介质和被预热的流体的温度是由与第一壁接触的排出的烟道气体的温度以及引入到腔室中的热传递介质的温度的流速(第一流速)决定。

因此，有可能通过根据与第一壁接触的排出的烟道气体的温度Tfum的测量值而调节第一流速来确保被预热的流体的温度Tf是至少Tfmin和/或小于Tfmax和/或第一壁的温度Tpp不超过Tppmax。

例如，当与第一壁接触的排出的烟道气体的温度Tfum超过第四预定最高温度Tfummax时，将增大第一流速以便降低第一壁的温度Tpp、降低被加热的介质的温度Tmil和/或降低被预热的流体的温度Tf。

如已经指出，还有可能例如通过测量各种温度并且通过根据各种温度而调节第一流速来将上述各种实施例进行组合，以便满足所有先前选择的应用标准。

从现有技术中已知，当存在排出的烟道气体使第一壁过热的风险时，在热交换器上游通过将环境空气喷射到所述排出的烟道气体中来冷却从炉中排出的烟道气体。

根据按照本发明的方法的一个实施例，测量炉的排出管道中的烟道气体的温度，并且通过在将排出的烟道气体与腔室中的介质分开的第一壁的上游将冷却气体喷射到烟道气体中来调节与第一壁接触的烟道气体的温度。冷却气体可以源于与引入到腔室中的介质相同的来源。这样冷却排出的烟道气体是确保第一壁的温度Tpp保持低于预定温度Tppmax的替代方式。

如已经指出，优选地以自动化方式借助于控制单元来执行第一流速的调节。当基于一个或多个测量温度来执行第一流速的调节时，将(多个)测量温度供应到所述控制单元。

当根据本发明的方法包括通过在第一壁的上游将冷却气体喷射到烟道气体中来冷却排出的烟道气体的步骤时，冷却气体的流速有利地也由所述控制单元调节，或者当介质与冷却气体源于相同来源时，甚至由运送到腔室的介质的流速与喷射到烟道气体中的冷却气体的流速之间的分配调节。

有利地调节第一流速和/或冷却气体的流速不仅如上所述以便将温度Tf和/或温度Tpp维持在期望的温度范围内，而且以便避免腔室中(和具体地第一壁中)的热冲击。

腔室中的介质的流速(第一流速)可以采用各种方式来调节，并且具体地通过以下方式来调节：

·调节确保介质流过腔室的变速泵或鼓风机的速度，或者

·调节控制阀(例如，将介质输送到腔室的管道上的控制阀、将被加热的介质从腔室中排出的管道上的控制阀)或者直接或间接地确定介质到腔室的流速的另一阀的开度。

从中排出烟道气体并向其运送被预热的流体的炉可以是“连续式”炉。如上文指出，本发明具体地意图用于产生热烟道气体且这些热烟道气体的流速和/或温度在炉的操作期间显著地变化的炉/方法。在连续式炉的情况下，这些变化可以是用于炉的方法所固有的、可能与生产中的变化(流速、所处理或产生的产品的性质)有关联，和/或可以是设备的进展现象(诸如磨损、污垢等)的结果。

该炉也可以是分批式炉，例如：

·用于熔化铸铁的旋转炉，

·用于熔化和回收非铁金属的旋转炉，

·用于熔化和回收非铁金属的倾转炉，

·用于熔化搪瓷的旋转炉或倾转炉，

·电弧炉(EAF)类型的用于熔化和回收金属的炉。

参考图1和图2在下文的示例中更详细地描述根据本发明的方法及其优点，这些图是根据本发明的方法以及用于实施该方法的设备(横截面)的两个局部示意图。

根据图1所示的示例，在炉(未呈现)中产生的热烟道气体10通过管道11从炉中排出。

腔室20围绕烟道气体排出管道11。

变速环境空气鼓风机30将经调节流速的环境空气31引入到腔室20中，以便在腔室20中形成与烟道气体10在管道11中的流动并流的空气流。

第一壁21物理地将管道11中的烟道气体10与腔室20中的空气分开，以便使得管道11中的烟道气体10与腔室20中的空气之间能够跨越这个第一壁21进行热交换。因此，腔室20中的空气吸收从炉中随烟道气体排出的热量的一部分。因此，在腔室20中得到被加热的空气。

将待预热的流体40引入到穿过腔室20的一束管线41中。所述管线41的外壁(被称为第二壁)将管线41中的流体与腔室20中的介质(空气)物理地分开。这个第二壁作为空气与待预热的流体之间的热交换表面操作，以便得到被预热的流体42。因此，腔室20中的空气充当管道11中的热烟道气体10与管线41中的待预热的流体之间的热传递流体。

被预热的流体42然后从该束管线41排出并且输送到炉中。

当被预热的流体42是用于燃烧的氧化剂或者燃料时，典型地将被预热的氧化剂或燃料输送到炉的一个或多个燃烧器和/或喷射器中，通过这个或这些燃烧器和/或喷射器将被预热的流体喷射到炉中。

在将流体预热之后，空气32从腔室20排出，典型地以便用作热源或用作下游设备中的燃料氧化剂。

如上文所述，在某些情况下，与第一壁21接触的热烟道气体10的温度非常高，使得第一壁21有可能过热并且必须提供措施以便防止这样的过热(具体地，将冷却气体喷射到热烟道气体10中和/或增大第一流速)。

在其他情况下，热烟道气体10中存在且可用于将待预热的流体预热的热能不足以在炉上游将该流体预热到最佳温度。从腔室20排出的被加热的空气32然后可以在腔室20处喷射到热烟道气体10中，以便引起烟道气体10中的CO和/或其他未燃烧材料和/或部分燃烧产物的燃烧(被称为后燃烧)。这样的后燃烧使得有可能增加腔室20处的烟道气体10的温度并且因此将流体40(例如，氧气或天然气)加热到更高温度。

在图1所示的示例中，待预热的流体是具有至少97vol％的含氧量的用于燃烧的氧化剂(燃料助燃剂)，该氧化剂在管线41中与腔室20中的空气并流地流动。

第一温度检测器(热电偶)50检测在腔室20正上游的管道11中的热烟道气体10的温度Tfum。

第二检测器51检测在腔室20的被加热的空气出口附近的被加热的空气的温度Tmil。在所示实施例中，第二检测器51更具体地检测与这个位置处的被加热的空气接触的腔室20的壁的温度Tg，因此温度Tg是这个被加热的空气的温度Tmil的测量值。

第三检测器52检测在该束管线41的出口处的被预热的流体的温度Tf。

三个检测器50、51和52中的每一个连接到控制单元60，该控制单元调节空气鼓风机30的速度和因此供应到腔室20的环境空气31的流速。

单元60的软件至少大体上基于由第一检测器50检测到的热烟道气体10的温度以及环境空气的已知流速和温度来计算第一壁的温度。控制单元60然后验证由鼓风机30产生的环境空气的流速是否使得第一壁21的温度Tpp不超过预定最高温度Tppmax(通过将计算的值与值Tppmax进行比较)。如果实际环境空气流速(第一流速)不足以提供第一壁21的必要冷却，使得存在第一壁21过热的风险，那么控制单元增加空气鼓风机30的速度并且因此也增加环境空气31到腔室20的流速。

控制单元60还将由第三检测器52检测到的被预热的流体的温度Tf(更具体地，所示实施例中的Tox)与预定最大值Tfmax(更具体地Toxmax)进行比较。当检测到的温度Tf达到最大值Tfmax时，控制单元60增加空气鼓风机30的速度并且因此也增加环境空气31到腔室20的流速，这最终导致被预热的流体的温度Tf下降。

控制单元60还将由检测器52检测到的温度Tf与被预热的流体的最低温度Tfmin进行比较，该最低温度可以随时间推移根据炉中进行的过程的要求而变化。如果检测到的温度Tf低于最低温度Tfmin，那么控制单元减小空气鼓风机30的速度并且因此也减小环境空气31到腔室20的流速，以便在该束管线41的出口处实现流体的较高预热温度Tf。然而，出于安全原因，与最高温度Tppmax和Tfmax关联的设定点优先。因此，控制单元60始终维持空气鼓风机30的速度高于温度Tpp将超过预定最高温度Tppmax所处的速度并且高于温度Tf将达到或超过温度Tfmax所处的速度。

基于由第二检测器51检测到的温度Tg，控制单元验证腔室20和两个检测器50和52的正确操作。出于这个目的，控制单元60验证由第二检测器51检测到的腔室的温度Tg实质上是否对应于鉴于热烟道气体的检测温度Tfum、鼓风机30的速度和环境空气的已知温度、待预热的流体的流速和管线41的出口处的被预热的流体的检测温度Tf而在理论上/数学上预期的温度。当检测到的温度Tg与这个理论/数学温度明显不同时，控制单元60发出警告信号。具体地，检测到的温度Tg与理论/数学温度之间的显著差异可以表明检测器50和52中的一个的故障，或者腔室20或管线41中的泄漏。

也可以借助于检测腔室20中或腔室20下游的介质的压力的压力检测器(未示出)来验证/监测腔室20的密封性。控制单元60将检测到的压力与鉴于腔室20的入口处的介质60的压力和流速而预期的介质的理论/数学压力进行比较。控制单元60在检测到的压力与理论/数学压力明显不同时发出警告信号。

还可以使用检测器51，以便避免腔室20、管线41和第一壁21中的热冲击，已知这样的热冲击可能会使所述结构变弱。因此，根据一个实施例，控制单元60：(a)验证被加热的介质的温度Tmil的梯度(变化率)ΔTmil/Δt(或者与这个被加热的介质接触的腔室20的一部分的温度Tg的梯度ΔTg/Δt)，并且(b)调节第一流速的变化以便维持这个梯度ΔTmil/Δt(或ΔTg/Δt)低于预定ΔT/Δt阈值，具体地通过限制鼓风机30的速度的梯度和因此第一流速的梯度。

由于腔室20的入口处的介质(在本示例中为环境空气)的温度可以随时间推移而显著改变，因此有用的是提供也与控制单元60关联的附加温度检测器(未示出)，该温度检测器检测腔室20的入口处的介质31的温度。实际上，如上文已经指出，腔室20的入口处的介质31的温度还对第一壁的温度Tpp、被加热的介质的温度Tmil和被预热的流体的温度Tf有影响。在介质31在腔室20的入口处具有显著可变温度(例如，根据环境温度或者当介质在闭合回路中循环时变化)的情况下，控制单元60还必须考虑到腔室20的入口处的介质31的温度的任何显著变化，以便(例如，通过调节鼓风机30的速度)确定介质31必须供应到腔室20的流速(第一流速)，使得满足如上文公开的标准。另一方面，在腔室20的入口处的介质31的温度不显著变化的情况下，没有必要调节第一流速。

因此，有用的是设定ΔTs阈值(例如，大约10℃)，在本段的意义内，低于该阈值，腔室20的入口处的介质31的温度的变化被视作不显著，并且从该阈值开始(≥ΔTs)，温度变化被视作显著。

根据图2所示的一个替代实施例，鼓风机30是恒速空气鼓风机，因此产生恒定总流速的环境空气。

根据图2的实施例，通过在腔室20上游降低热烟道气体10的温度来保护第一壁21免受过高温度(高于Tppmax)。出于这个目的，温度检测器50检测在腔室20上游的管道11中的热烟道气体10的温度Tfum。当由检测器50检测到的热烟道气体的温度Tfum使得它可以导致第一壁21的温度Tpp超过最高温度Tppmax时，考虑到引入到腔室20中的介质的流速(和温度)，控制单元命令在腔室20上游冷却所述热烟道气体10。当由检测器50检测到的热烟道气体的温度使得第一壁21的温度Tpp将不超过最高温度Tppmax时，控制单元60命令关闭在腔室20上游对热烟道气体10的此类冷却。控制单元60可以更具体地通过调节以受控流速将冷却气体33喷射到这些热烟道气体10中，例如通过调节将冷却气体33输送到管道11的管道上的阀34的开度来命令在腔室20上游冷却热烟道气体10。

在图2所示的实施例中，冷却气体33是由鼓风机30供应的环境空气的一部分。可调开度的阀34安装在鼓风机30的空气出口的旁路上，该旁路将环境空气33运送到腔室20上游的排出管道11，以用于调节温度Tfum。

第一流速(环境空气31引入到腔室20中的流速)由控制单元60借助于鼓风机30的空气出口的第二分支上的阀35进行调节。控制单元60调节这个第一空气流速，以便通过被预热的流体42与腔室20中的介质(空气)31进行热交换来实现合适的温度Tf，如结合图1详细地描述。

鼓风机30的空气出口的另一分支将由鼓风机30产生的其余流速的环境空气运送到腔室20下游的管道11。

这个最后部分的环境空气用于在腔室20下游冷却烟道气体10，例如，以便在滤尘器(未示出)上游将所述烟道气体冷却到大约170℃的温度。

尽管在这两个图中介质与管道11中的烟道气体10并流地穿过腔室20，但该介质也可以与管道11中的烟道气体10逆流地穿过腔室20。

类似地，尽管在这两个图中，待加热的流体在该束管线41中与腔室中的介质逆流地流动，但待预热的流体也可以与腔室20中的介质并流地流动。

Tf 被预热的流体的温度

Tfmin 流体的预定最低预热温度

Tfmax 流体的预定最高预热温度

Tox 被预热的氧化剂的温度

Toxmax 氧化剂的预定最高预热温度

Tcomb 被预热的燃料的温度

Tcombmax 燃料的预定最高预热温度

Tpp 第一壁的温度

Tppmax 第一壁的预定最高温度

Tmil 腔室中的被加热的介质的温度

Tmilmin 腔室中的被加热的介质的预定最低温度

Tmilmax 腔室中的被加热的介质的预定最高温度

Tfum 从炉中排出的烟道气体的温度

Tfummax 从炉中排出的烟道气体的预定最高温度

Tg 与被加热的介质接触的腔室的壁的温度

Claims

1.一种用于在炉上游通过与经由管道(11)从该炉中排出的烟道气体(10)进行热交换来预热流体(40)的方法；在该方法中：

-液体或气体介质(31)以第一流速穿过腔室(20)；

-该管道(11)中的烟道气体(10)通过跨越将该腔室(20)中的介质(31)与该管道(11)中的烟道气体(10)分开的第一壁(21)进行热交换来加热该腔室(20)中的介质(31)，其中得到被加热的介质(32)；

-该流体(40)以第二速率穿过至少一根管线(41)，该至少一根管线(41)具有将该至少一根管线(41)内部的流体(40)与该腔室(20)内部的介质(31)分开的第二壁；

-在该腔室(20)中被加热的介质(31)通过跨越该第二壁进行热交换来预热该至少一根管线(41)中的流体(40)，其中得到被预热的流体(42)；并且

-将该被预热的流体(42)输送到该炉中；

该方法的特征在于，根据以下温度中的至少一个来调节该第一流速：

-该管道(11)中的烟道气体(10)的温度Tfum，

-该被加热的介质(32)的温度Tmil，

-该被预热的流体(42)的温度Tf，以及

-该第一壁(21)的温度Tpp。

2.如权利要求1所述的方法，其中该介质(31)是气体介质。

3.如权利要求2所述的方法，其中该介质(31)是空气、氮气、CO₂或蒸汽，优选空气。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中调节该第一流速，使得该第一壁(21)的温度Tpp保持低于或等于第一预定最高温度Tppmax。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中调节该第一流速，使得该被预热的流体(42)具有至少等于预定最低温度Tfmin的温度Tf。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该流体(40)是用于燃烧的氧化剂或燃料，优选地具有从50vol％至100vol％的含氧量的氧化剂。

7.如权利要求6所述的方法，其中将该被预热的流体(42)输送到该炉的一个或多个燃烧器和/或喷射器中，通过这个或这些燃烧器和/或喷射器将该被预热的流体(42)喷射到该炉中。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该待预热的流体(40)是具有50vol％与100vol％之间的含氧量的氧化剂，并且其中调节该第一流速以便维持该被预热的流体(42)的温度Tox低于第二预定最高温度Toxmax。

9.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中该待预热的流体(40)是燃料，并且其中调节该第一流速以便维持该被预热的流体(42)的温度Tcomb低于第三预定最高温度Tcombmax。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过调节确保该介质(31)流过该腔室(20)的泵或鼓风机(30)的速度来调节该第一流速。

11.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中借助于在将该介质(31)输送到该腔室(20)的管道上的控制阀(35)来调节该第一流速。

12.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中借助于在将该被加热的介质(32)从该腔室(20)排出的管道上的阀来调节该第一流速。