JP7005537B2 - 炉の上流の流体を予熱する方法 - Google Patents

Description

本発明は炉から排出される煙道ガスとの熱交換による炉の上流の流体の予熱に関する。

Ａｉｒ Ｌｉｑｕｉｄｅ社は、炉内での酸素燃料燃焼技術を開発し、そして工業化した。その技術によれば、燃焼用酸素、および適切な場合同じく燃料が、炉から排出される煙道ガスとの間接熱交換によって、炉の上流で予熱される。

直接熱交換と間接熱交換は区別される。

直接熱交換の間、加熱されるべき流体をより高温の流体から分離する壁を通しての熱交換によって、流体はより高温の流体により加熱される。

間接熱交換は、中間流体を介した２つの直接交換ステップにおける熱交換を意味するように理解される。

したがって、Ａｉｒ Ｌｉｑｕｉｄｅ社の既知の酸素燃料燃焼技術において、
・中間流体は、第１ステップにおいて第１の壁を通して煙道ガスと直接熱交換することによって加熱され、
・第２ステップにおいて、第１ステップで加熱された中間流体との第２の壁を通した直接熱交換によって燃焼用酸素が（適切であれば燃料も）予熱される。

そのような技術は、特に国際公開第２００６／０５４０１５号パンフレットにおいて、燃焼炉用の交換器の文脈内で記載されている。

この技術の活用は、炉の運転モード中に連続的にかつ頻繁な大幅な修正なく運転する炉であって酸素および／または燃料を所望の温度まで予熱するために十分な量の高温煙道ガスの流れを連続的に発生させる炉の場合にかなりの効率の向上を可能にすることを実証してきた。したがって、そのような炉によって発生される煙道ガスの流量および温度は通常、炉の運転の間、大幅に変わることもなければ突然変わることもない。

間接熱交換は、バーナを備えた水ボイラの分野において（欧州特許出願公開第Ａ－０２３１９６２号明細書参照）、およびまたボイラの煙道ガスの残留熱の回収用の熱交換器の分野において（ＣＮ－Ｕ－２０１６８０７４５号明細書参照）、同じく知られている。

本発明の目的は、炉の運転中にその流量および／または温度が著しく変化する高温煙道ガスを発生する炉により適している、上述の原理に基づく間接予熱技術を提供することである。

これは特に、その燃焼が、したがって高温煙道ガスの発生が炉の２つの活動的な段階の間の炉の停止段階の間に中断され、そして炉の活動的な段階にしたがって変化するバッチ炉の場合である。

この目的のために、本発明は、ダクトを介して炉から排出される煙道ガスとの熱交換によって炉の上流の流体を予熱するための改良された方法を提案する。

本方法によれば、液体または気体媒体が第１の流量でチャンバを通過する。この媒体は、高温煙道ガスと予熱されるべき流体との間の伝熱媒体として使用される。

ダクト内の煙道ガスは、チャンバ内の中間媒体を排出ダクト内にある煙道ガスから分離する「第１壁」と呼ばれる壁を通した熱交換によってチャンバ内の中間媒体を加熱し、これにより加熱された媒体が得られる。

予熱されるべき流体は、第２の流量で少なくとも１つの導管を通過する。「第２の壁」と呼ばれる壁は、少なくとも１つの導管内にある予熱されるべき流体を、チャンバ内の媒体から分離する。

したがって予熱されるべき流体は単一のそのような導管またはそのような導管の束を通過することができる。予熱されるべき流体がいくつかのそのような導管を通過するとき、第２の流量は予熱されるべき流体の全流量、すなわち様々な導管を通過する予熱されるべき流体の流量の合計に一致する。

予熱されるべき流体が通過する少なくとも１つの導管は、例えば、チャンバの内側に配置することができる。この場合、チャンバ内の少なくとも１つの導管の外壁は第２の壁を構成する。

チャンバ内にある加熱された媒体は、第２の壁を通した熱交換によって少なくとも１つの導管内の流体を予熱する。かくして予熱された流体が得られ、これは炉に導入するために炉に搬送される。

本発明によれば、第１の流量、すなわちチャンバ内の媒体（伝熱流体）の流量は、以下の温度のうちの少なくとも１つに応じて調整される。
・ダクト内の煙道ガスの温度、
・加熱された媒体の温度、
・予熱された流体の温度、および
・第１の壁の温度。

本発明によれば、第１の流速は前記温度のうちの１つのみに応じて調節することができる。第１の流量を前記温度のいくつかに応じて、例えば以下に応じて調節することも可能であり、一般的に有利である。
・ダクト内の煙道ガスの温度および加熱された媒体の温度、
・ダクト内の煙道ガスの温度および予熱された流体の温度、
・ダクト内の煙道ガスの温度および第１の壁の温度、
・加熱された媒体の温度および予熱された流体の温度、
・加熱された媒体の温度および第１の壁の温度、
・予熱された流体の温度および第１の壁の温度、
・ダクト内の煙道ガスの温度、加熱された媒体の温度および予熱された流体の温度、
・ダクト内の煙道ガスの温度、加熱された媒体の温度および第１の壁の温度、
・ダクト内の煙道ガスの温度、予熱された流体の温度および第１の壁の温度、
・加熱された媒体の温度、予熱された流体の温度および第１の壁に応じておよびその温度、
・ダクト内の煙道ガスの温度、加熱された媒体の温度、予熱された流体の温度、および第１の壁の温度。

したがって、本発明による方法は、チャンバ内の媒体の可変流量を使用する。これにより、熱の回収および流体の予熱を炉の運転に適合させることが可能になる。

炉が例えばバッチ炉である場合、本発明は炉の運転ステップまたは状態に応じて熱の回収および流体の予熱を調整することを可能にする。

予熱されるべき流体は燃焼用酸化剤、特に５０体積％～１００体積％の酸素含有量を有するそのような酸化剤、高温で炉に供給されるべき燃料または他の任意の流体であることができる。本発明は、燃焼用酸化剤の予熱に特に有利である。この場合、燃焼用酸化剤は、有利に少なくとも８０体積％、好ましくは少なくとも９０体積％の酸素含有量を有する。

本発明はまた、予熱されるべきいくつかの流体、例えば燃焼用酸化剤および燃料の予熱を組み合わせることを可能にし、予熱されるべき各流体は予熱されるべき前記流体専用の少なくとも１つの導管を通過する。

チャンバを通過する媒体（伝熱流体）は、例えば空気、窒素、ＣＯ_２または水蒸気などの気体媒体であることが好ましい。利用可能性および安全性のために、媒体として空気を使用することがしばしば好ましい。

チャンバの下流では、周囲温度よりも高い温度を一般になおも有する媒体を他の用途に使用することができる（例えばプラントまたは建物を暖める熱源として、乾燥プラントにおいて、ランキンサイクルでの発電用に、または媒体が酸化剤である場合は燃焼用酸化剤として）。他の可能性は流体をチャンバに再循環させることである。

チャンバの上流のダクトへの冷気の注入などの特別な対策がない場合、排出される煙道ガスの温度および流量は炉内で行われる方法によって決定される。

少なくとも１つの導管内で予熱されるべき流体の流量は、通常、炉内の方法の要件によっても決定される。

加熱された媒体の温度、予熱された流体の温度、および第１の壁の温度は、しかしながら、チャンバ内の媒体の流量（第１の流量）を変えることによって修正することができる。具体的に、（ａ）ダクト内の煙道ガスの、および（ｂ）予熱されるべき流体の同一の流量および温度において、第１の流量（チャンバ内の媒体の流量）の増加は、煙道ガスを媒体から分離する第１の壁の温度の低下、予熱された媒体の温度の低下、および予熱された流体の温度の低下を引き起こす。同様に、ダクト内の煙道ガスのおよび予熱されるべき流体の同一の流量および温度において、第１の流量の減少は第１の壁の温度の上昇、予熱された媒体の温度の上昇および予熱された流体の温度の上昇をもたらす。

予熱された流体によって炉に再循環される煙道ガスによって炉から排出される熱エネルギーの割合は、前記流体の予熱温度Ｔｆとともに増加する。

本発明は、高い安全レベルを保証しながら高い予熱温度Ｔｆを達成することを可能にする。

原則として、第１の流量は、予熱された流体が少なくとも所定の最低温度Ｔｆｍｉｎに等しい温度Ｔｆを有するように調整される。温度ＴｆがＴｆｍｉｎを下回ると、加熱された媒体の温度、したがって予熱された流体の温度Ｔｆも上昇させるように第１の流量が減少される。この最低温度Ｔｆｍｉｎは一定であってもよいし、炉内で行われる方法の変化／進行に応じて経時的に変化してもよい（Ｔｆｍｉｎ（ｔ））。Ｔｆｍｉｎは典型的に、流体の予熱によりエネルギー効率の特定の改善度を保証するように決定される。

第１の実施形態によれば、第１の壁の温度Ｔｐｐが第１の所定の最高温度Ｔｐｐｍａｘ以下に維持されるように、第１の流量が調整される。この温度Ｔｐｐｍａｘは典型的には一定である。Ｔｐｐｍａｘは、通常、第１の壁の構成材料の性質に依存する。より具体的には、第１の壁の温度Ｔｐｐがこの値Ｔｐｐｍａｘを超えると、第１の壁の温度Ｔｐｐを下げるように第１の流量が増加される。実際、チャンバの温度、特に第１の壁の温度が、この構造の物理的一体性が損なわれる可能性がある温度に到達しないことを保証することが望ましい。

第２の実施形態によれば、第１の流量は、予熱された流体の温度Ｔｆを第２の所定の最高温度Ｔｆｍａｘ未満に維持するように調整される。

予熱された流体の温度Ｔｆがこの最高温度Ｔｆｍａｘに達すると、予熱された流体の温度Ｔｆを下げるように第１の流量が増加される。この第２の最高温度Ｔｆｍａｘもまた典型的には一定である。それは通常、予熱されるべき流体の性質に依存する。

したがって、予熱されるべき流体が５０体積％～１００体積％の酸素含有量を有する酸化剤である場合、予熱された酸化剤の温度Ｔｏｘ（＝Ｔｆ）を予め決定された最高酸化剤温度Ｔｏｘｍａｘ未満に維持するように第１の流量を調節することが可能である。これは、少なくとも１つの導管／第２の壁、ならびに少なくとも１つの導管の下流の予熱された酸化剤と接触する要素を、予熱された酸化剤による加速された腐食を、さらには特定の圧力条件下での自己発火を引き起こす可能性がある構造的変形から保護するために特に有用である。Ｔｏｘｍａｘは、予熱された酸化剤が中を流れる導管が特にＩＮＣＯＮＥＬなどの耐酸化性の高い材料から作られている場合には例えば５５０℃であり得、ステンレス鋼など材料がそれほど耐性がない材料の場合には４００℃でさえあり得る。上記のように、予熱されるべき酸化剤は、特に少なくとも８０体積％、さらには少なくとも９０体積％の酸素含有量を有することができる。

予熱されるべき流体が燃料である場合、予熱された燃料の温度Ｔｃｏｍｂ（＝Ｔｆ）を、燃料の性質に応じて所定の最高燃料温度Ｔｃｏｍｂｍａｘ未満に維持するように第１の流量を調節することが可能である。このようにして、例えばクラッキングによる燃料の熱劣化を回避することができる。例えば、天然ガスの場合、Ｔｃｏｍｂｍａｘは約４５０℃にして、より高い温度で天然ガスが分解して煤の堆積物が生じる危険性を回避するようにすることができる。

第１の流量の調整は好ましくは制御ユニットによって自動的に実行される。

予熱された流体の温度ＴｆがＴｆｍｉｎ以上および／またはＴｆｍａｘ（酸化剤の場合はＴｏｘｍａｘ、燃料の場合はＴｃｏｍｂｍａｘなど）未満となるように第１の流量を調節するとき、予熱された流体の温度Ｔｆを測定すること、および、測定された温度Ｔｆをそれぞれ所定の温度Ｔｆｍｉｎ、Ｔｆｍａｘと比較することによって上述のように第１の流量を調整することが有益である。

同様に、第１の壁の温度Ｔｐｐを第１の最高温度Ｔｐｐｍａｘ未満に維持するように第１の流量を調整するとき、第１の壁の温度を測定すること、および、測定した温度Ｔｐｐを、第１の最高温度Ｔｐｐｍａｘと比較することによって上述のように第１の流量を調整することが可能である。

流体はチャンバ内の媒体との熱交換によって予熱されることを考慮すると、チャンバ内の加熱された媒体の温度Ｔｍｉｌを測定すること、および予熱された流体の温度Ｔｆが、測定された温度Ｔｍｉｌに応じて、少なくともＴｆｍｉｎであるように、および／またはＴｆｍａｘ未満であるように第１の流量を調整することも可能である。例えば、加熱された媒体の測定された温度Ｔｍｉｌが第３の所定の最高温度Ｔｍｉｌｍａｘを超える場合、加熱された媒体の温度Ｔｍｉｌひいては予熱された流体の温度Ｔｆを下げるために第１の流量は増加され、および／または、加熱された媒体の測定された温度Ｔｍｉｌが所定の最低温度Ｔｍｉｌｍｉｎを下回る場合、加熱された媒体の温度Ｔｍｉｌを上昇させかつ予熱された流体の温度Ｔｆを上昇させるように第１の流量が減少される。

第１の流量を調整するために、第１の壁と接触しているダクト内の煙道ガスの温度Ｔｆｕｍを検出することも可能である。

具体的には、上述のように、加熱された媒体および予熱された流体の温度は、所与のプラントに対しては、第１の壁と接触する排出された煙道ガスの温度によって、およびチャンバに導入される伝熱媒体の温度および流量（第１の流量）によって、決定される。

したがって、予熱された流体の温度Ｔｆが少なくともＴｆｍｉｎであること、および／またはＴｆｍａｘ未満であること、および／または、第１の流量を、第１の壁と接触する排出された煙道ガスの温度Ｔｆｕｍの測定された値に応じて調整することによって、第１の壁の温度ＴｐｐがＴｐｐｍａｘを超えないことを保証することも可能である。

例えば、第１の壁と接触する排出された煙道ガスの温度Ｔｆｕｍが第４の所定の最高温度Ｔｆｕｍｍａｘを超える場合、第１の流量は、第１の壁の温度Ｔｐｐを下げるように、加熱された媒体の温度Ｔｍｉｌを下げるように、および／または予熱された流体の温度Ｔｆを下げるように増大される。

既に示したように、例えば様々な温度を測定することによって、および予め選択された適用される基準のすべてを満たすように様々な温度に応じて第１の流量を調節することによって、上述の様々な実施形態を組み合わせることも可能である。

排出された煙道ガスによる第１の壁の過熱の危険性があるとき、前記排出された煙道ガスに周囲空気を注入することによって熱交換器の上流の炉から排出された煙道ガスを冷却することが従来技術から知られている。

本発明による方法の一実施形態によれば、炉の排出ダクト内の煙道ガスの温度が測定され、第１の壁と接触する煙道ガスの温度は、排出された煙道ガスをチャンバ内の媒体から分離する第１の壁の上流の煙道ガスに冷却ガスを注入することによって調節される。冷却ガスは、チャンバ内に導入される媒体と同じ供給源に由来するものであってもよい。排出された煙道ガスのそのような冷却は、第１の壁の温度Ｔｐｐが確実に所定の温度Ｔｐｐｍａｘ未満に維持されることを保証するための代替方法である。

既に示したように、第１の流量の調整は好ましくは制御ユニットによって自動的に行われる。第１の流量の調整が１つまたは複数の測定された温度に基づいて行われる場合、測定された温度は前記制御ユニットに提供される。

本発明による方法が第１の壁の上流の煙道ガスに冷却ガスを注入することによって排出された煙道ガスを冷却するステップを含む場合、冷却ガスの流量も前記制御ユニットによって有利に調整され、または媒体および冷却ガスが同じ源に由来する場合、チャンバに送られる媒体の流量と煙道ガスに注入される冷却ガスの流量との間の配分さえも有利に調整される。

第１の流量および／または冷却ガスの流量は、上記のように温度Ｔｆおよび／または温度Ｔｐｐを所望の温度範囲内に維持するように有利に調節されるだけでなく、チャンバ内の（特に第１の壁の）熱衝撃を回避するように有利に調節される。

チャンバ内の媒体の流量（第１の流量）は、様々な方法で調整することができ、特に、
・チャンバを通る媒体の流れを保証する可変速ポンプまたは送風機の速度を調整することによって、または
・制御弁、例えば媒体をチャンバに搬送するダクト上の制御弁、チャンバから加熱された媒体を排出するダクト上の制御弁、またはチャンバへの媒体の流量を直接的または間接的に決定する別の弁の開放を調整することによって、
調整することができる。

煙道ガスが排出され、予熱された流体が送られる炉は「連続」炉であることができる。上記のように、本発明は特に、その流量および／または温度が炉の運転の間に著しく変動する高温の煙道ガスを発生する炉／方法での使用が意図される。連続炉の場合、これらの変動は炉内で実施される方法に固有のものであり得、製造（流量、処理または生成される生成物の特性）の変化に関連し得、および／またはプラントの磨耗、付着物等などの漸進的現象の結果であり得る。

炉は例えば以下のようなバッチ炉であってもよい。
・鋳鉄を溶融するための回転炉、
・非鉄金属の溶融およびリサイクルのための回転炉、
・非鉄金属の溶融およびリサイクルのための傾斜炉、
・エナメルを溶融させるための回転または傾斜炉、
・電気アーク炉（ＥＡＦ）型の金属の溶融およびリサイクルのための炉。

本発明による方法およびその利点を以下で図１および２を参照して例の中でより詳細に記載する。

本発明による方法およびそれを実行するための（断面における）プラントの部分概略図である。 本発明による方法およびそれを実行するための（断面における）プラントの部分概略図である。

図１に示す例によれば、炉（図示せず）内で発生した高温の煙道ガス１０は、炉からダクト１１を通して排出される。

チャンバ２０は煙道ガス排出ダクト１１を取り囲む。

可変速周囲空気送風機３０が、ダクト１１内の煙道ガス１０の流れと並流である空気流をチャンバ２０内に生成するように、チャンバ２０内に周囲空気３１の調整された流量を導入する。

第１の壁２１は、この第１の壁２１を介したダクト１１内の煙道ガス１０とチャンバ２０内の空気との間の熱交換を可能にするように、ダクト１１内の煙道ガス１０をチャンバ２０内の空気から物理的に分離する。したがって、チャンバ２０内の空気は、煙道ガスによって炉から排出された熱の一部を吸収する。したがって加熱された空気がチャンバ２０内で得られる。

予熱されるべき流体４０が、チャンバ２０を通過する導管４１の束に導入される。前記導管４１の外壁（第２の壁と呼ばれる）は、導管４１内の流体をチャンバ２０内の媒体（空気）から物理的に分離する。この第２の壁は、予熱された流体４２を得るために、空気と予熱されるべき流体との間の熱交換面として機能する。したがって、チャンバ２０内の空気は、ダクト１１内の高温煙道ガス１０と導管４１内の予熱されるべき流体との間の伝熱流体として作用する。

次いで、予熱された流体４２は、導管４１の束から排出され、炉まで運ばれる。

予熱された流体４２が燃焼用酸化剤または燃料である場合、予熱された酸化剤または燃料は典型的に、炉の１つまたは複数のバーナまで、および／または予熱された流体が炉に注入される注入装置まで運ばれる。

流体の予熱後、空気３２は、典型的に下流プラント内の熱源としてまたは燃料酸化剤として使用されるために、チャンバ２０から排出される。

上述のように、場合によっては、第１の壁２１と接触している高温煙道ガス１０の温度が非常に高いので、第１の壁２１の過熱が生じる可能性があり、そのような過熱を防ぐための対策を講じなければならない（具体的には冷却ガスの高温煙道ガス１０への注入および／または第１の流量の上昇）。

他の場合には、高温煙道ガス１０内に存在し、予熱されるべき流体を予熱するために利用可能な熱エネルギーは、その流体を炉の上流側で最適温度まで予熱するのに十分ではない。チャンバ２０から排出された加熱空気３２はその後、高温煙道ガス１０中のＣＯおよび／または他の未燃材料および／または部分燃焼生成物の燃焼（後燃焼と呼ばれる）を生じさせるために、チャンバ２０において高温煙道ガス１０に注入されてもよい。そのような後燃焼によりチャンバ２０において煙道ガス１０の温度が上昇し、したがって流体４０（例えば酸素または天然ガス）をより高い温度まで加熱することができる。

図１に示す例において、予熱されるべき流体は、チャンバ２０内の空気と向流で導管４１内を流れる少なくとも９７体積％の酸素含有量を有する燃焼用酸化剤（燃料酸化剤）である。

第１の温度検出器（熱電対）５０が、チャンバ２０のすぐ上流でダクト１１内の高温煙道ガス１０の温度Ｔｆｕｍを検出する。

第２の検出器５１が、チャンバ２０の加熱空気出口付近で加熱空気の温度Ｔｍｉｌを検出する。示される実施形態では、第２の検出器５１は、この位置で加熱空気と接触するチャンバ２０の壁の温度Ｔｇをより具体的に検出する。したがって温度Ｔｇはこの加熱空気の温度Ｔｍｉｌの測定値である。

第３の検出器５２は、導管４１の束の出口で予熱された流体の温度Ｔｆを検出する。

３つの検出器５０、５１および５２のそれぞれは制御ユニット６０に接続される。制御ユニット６０は、送風機３０の速度を、ひいてはチャンバ２０に供給される周囲空気３１の流量も調整する。

ユニット６０のソフトウェアは、第１の検出器５０によって検出された高温煙道ガス１０の温度と周囲空気の既知の流量および温度とに基づいて第１の壁の温度を少なくともおおよそ計算する。次に、制御ユニット６０は、送風機３０によって生成された周囲空気の流量が、第１の壁２１の温度Ｔｐｐが所定の最高温度Ｔｐｐｍａｘを超えないようなものかどうかを（計算された値を値Ｔｐｐｍａｘと比較することによって）調べる。実際の周囲空気流量（第１の流量）が第１の壁２１の必要な冷却を実現するのに十分ではなく、その結果第１の壁２１の過熱の危険がある場合、制御ユニットは送風機３０の速度を、かくしてチャンバ２０への周囲空気３１の流量も上昇させる。

制御ユニット６０はまた、第３の検出器５２によって検出された予熱された流体の温度Ｔｆ（より具体的には示される実施形態ではＴｏｘ）を所定の最大値Ｔｆｍａｘ（より具体的にはＴｏｘｍａｘ）と比較する。検出された温度Ｔｆが最大値Ｔｆｍａｘに達すると、制御ユニット６０は送風機３０の速度を、ひいては周囲空気３１のチャンバ２０への流量も上昇させ、これは最終的に予熱された流体の温度Ｔｆの低下をもたらす。

制御ユニット６０はまた、検出器５２によって検出された温度Ｔｆを予熱された流体の最低温度Ｔｆｍｉｎと比較する。この最低温度は炉内で行われる方法の要件に応じて経時的に変化し得る。検出された温度Ｔｆが最低温度Ｔｆｍｉｎよりも低い場合、制御ユニットは、導管４１の束の出口でより高い流体の予熱温度Ｔｆを達成するために、送風機３０の速度、ひいてはチャンバ２０への周囲空気３１の流量も減少させる。しかしながら、最高温度ＴｐｐｍａｘおよびＴｆｍａｘに関する設定値が安全上の理由から優先される。したがって、制御ユニット６０は、送風機３０の速度を、温度Ｔｐｐが所定の最高温度Ｔｐｐｍａｘを超え得る速度より上に、および温度Ｔｆが温度Ｔｆｍａｘに達するかまたはそれを超え得る速度より上に、常に維持する。

第２の検出器５１により検出された温度Ｔｇに基づいて、制御ユニットは、チャンバ２０および２つの検出器５０および５２の正確な動作を検証する。このため、制御ユニット６０は、第２の検出器５１によって検出されたチャンバの温度Ｔｇが、高温煙道ガスの検出された温度Ｔｆｕｍ、送風機３０の速度および既知の周囲空気の温度、予熱されるべき流体の流速、および導管４１の出口における予熱された流体の検出された温度Ｔｆから見て理論的／数学的に予想された温度に実質的に対応するかどうかを検証する。検出された温度Ｔｇがこの理論的／数学的温度と著しく異なるとき、制御ユニット６０は警告信号を発する。実際、検出された温度Ｔｇと理論的／数学的温度との間の著しい差は、検出器５０および５２のうちの１つの故障、またはチャンバ２０内または導管４１内の漏れを意味し得る。

チャンバ２０の耐漏れ性もまた、チャンバ２０内のまたはチャンバ２０の下流の媒体の圧力を検出する圧力検出器（図示せず）によって検証／監視可能である。制御ユニット６０は、検出された圧力を、チャンバ２０の入口の媒体６０の圧力および流量から見て予想される媒体の理論的／数学的圧力と比較する。検出された圧力が理論的／数学的圧力と著しく異なるとき、制御ユニット６０は警告信号を発する。

検出器５１はまた、チャンバ２０、導管４１、および第１の壁２１内の熱衝撃を回避するためにも用いられる。このような熱衝撃は前記構造を弱める可能性があることが知られているからである。したがって、一実施形態によれば、制御ユニット６０は、（ａ）加熱された媒体の温度Ｔｍｉｌの勾配（変化率）ΔＴｍｉｌ／Δｔ（またはこの加熱された媒体と接触しているチャンバ２０の部分の温度Ｔｇの勾配ΔＴｇ／Δｔ）を検証し、（ｂ）特に送風機３０の速度の勾配、それ故にしたがって第１の流量の勾配を制限することによって、この勾配ΔＴｍｉｌ／Δｔ（またはΔＴｇ／Δｔ）を所定の閾値ΔＴ／Δｔより低く維持するように第１の流量の変動を調整する。

チャンバ２０の入口における媒体（この例では周囲空気）の温度は時間とともに著しく変化する可能性があるので、チャンバ２０の入口における媒体３１の温度を検出する、制御ユニット６０に同じく連結された追加の温度検出器（図示せず）を設けることは有用である。実際には、上で既に示したように、チャンバ２０の入口における媒体３１の温度も同じく、第１の壁の温度Ｔｐｐ、加熱された媒体の温度Ｔｍｉｌおよび予熱された流体の温度Ｔｆに影響を与える。媒体３１がチャンバ２０の入口で著しく変動し得る温度を有する場合（例えばそれが周囲温度の関数として変動するか、または媒体が閉回路を循環するとき）、チャンバ２０の入口における媒体３１の温度の著しい変動はいずれも、上に開示したような基準を満たすように（例えば送風機３０の速度を調整することによって）媒体３１がチャンバ２０に供給されなければならない流量（第１の流量）を決定するために、制御ユニット６０によって考慮されなければならない。他方、チャンバ２０の入口での媒体３１の温度の著しい変動がない場合には、第１の流量を調整する必要はない。

したがって、閾値ΔＴｓ（例えば約１０℃）を設定することは有用である。これより下では、チャンバ２０の入口での媒体３１の温度の変動は重要ではないと考えられ、これから（≧ΔＴｓ）温度変動はこの段落の意味の範囲内で重要であると見なされる。

図２に示す１つの代替実施形態によれば、送風機３０は定速空気送風機であり、したがって周囲空気の一定の全体的な流量を生成する。

図２の実施形態によれば、第１の壁２１は、チャンバ２０の上流の高温煙道ガス１０の温度を下げることによって過度の温度（Ｔｐｐｍａｘを超える）から保護される。この目的のために、温度検出器５０はチャンバ２０の上流のダクト１１内の高温煙道ガス１０の温度Ｔｆｕｍを感知する。検出器５０によって検出された高温煙道ガスの温度Ｔｆｕｍが、最高温度Ｔｐｐｍａｘを超える第１の壁２１の温度Ｔｐｐをもたらし得るようなものであるとき、チャンバ２０に導入される媒体の流量（および温度）を考慮して、制御ユニットは、チャンバ２０の上流の前記高温煙道ガス１０の冷却を命令する。検出器５０によって検出された高温煙道ガスの温度が第１の壁２１の温度Ｔｐｐが最高温度Ｔｐｐｍａｘを超えないようなものであるとき、制御ユニット６０は、チャンバ２０の上流の高温煙道ガス１０のそのような冷却を停止するように命令する。制御ユニット６０は、より詳細には、例えば冷却ガス３３をダクト１１に搬送するダクト上の弁３４の開度を調整することによって、これらの高温煙道ガス１０内への冷却ガス３３の制御された流量での注入を調整することによって、チャンバ２０の上流での高温煙道ガス１０の冷却を命令し得る。

図２に示す実施形態では、冷却ガス３３は送風機３０によって供給される周囲空気の一部である。調節可能な開放弁３４が送風機３０の空気出口のバイパスに取り付けられ、このバイパスは温度Ｔｆｕｍの調整のためにチャンバ２０の上流の排気管１１に周囲空気３３を送る。

第１の流量（チャンバ２０内に導入される周囲空気３１の流量）は、送風機３０の空気出口の第２の分岐管上の弁３５によって制御ユニット６０によって調整される。図１に関して詳細に記載したように、制御ユニット６０は、チャンバ２０内の媒体（空気）３１との熱交換によって予熱された流体４２の適切な温度Ｔｆに達するように、この第１の空気流量を調整する。

送風機３０の空気出口のもう１つの分岐管は、送風機３０によって生成された周囲空気の流量の残りをチャンバ２０の下流のダクト１１に送る。

周囲空気のこの最後の部分は、チャンバ２０の下流の煙道ガス１０を、例えば前記煙道ガスをダストフィルタ（図示せず）の上流で約１７０℃の温度まで冷却するために使用される。

２つの図において、媒体はダクト１１内の煙道ガス１０と並流式にチャンバ２０を通過するが、媒体はダクト１１内の煙道ガス１０と向流式にチャンバ２０を通過することもできる。

同様に、２つの図において、加熱されるべき流体は、チャンバ内の媒体と向流式に導管４１の束の中を流れるが、予熱されるべき流体は、チャンバ２０内の媒体と並流式に流れることもできる。

Ｔｆ 予熱される流体の温度
Ｔｆｍｉｎ 流体の予め決定された最低予熱温度
Ｔｆｍａｘ 流体の予め決定された最高予熱温度
Ｔｏｘ 予熱される酸化剤の温度
Ｔｏｘｍａｘ 酸化剤の予め決定された最高予熱温度
Ｔｃｏｍｂ 予熱される燃料の温度
Ｔｃｏｍｂｍａｘ 燃料の予め決定された最高予熱温度
Ｔｐｐ 第１の壁の温度
Ｔｐｐｍａｘ 第１の壁の予め決定された最高温度
Ｔｍｉｌ チャンバ内の加熱される媒体の温度
Ｔｍｉｌｍｉｎ チャンバ内の加熱される媒体の予め決定された最低温度
Ｔｍｉｌｍａｘ チャンバ内の加熱される媒体の予め決定された最高温度
Ｔｆｕｍ 炉から排出される煙道ガスの温度
Ｔｆｕｍｍａｘ 炉から排出される煙道ガスの予め決定された最高温度
Ｔｇ 加熱された媒体と接触するチャンバの壁の温度
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ ダクト（１１）を介して炉から排出される煙道ガス（１０）との熱交換によって前記炉の上流の流体（４０）を予熱するための方法であって、
・液体または気体の媒体（３１）は第１の流量でチャンバ（２０）を通過し、
・前記ダクト（１１）内の前記煙道ガス（１０）は、前記チャンバ（２０）内の前記媒体（３１）を前記ダクト（１１）内の前記煙道ガス（１０）から分離する第１の壁（２１）を通した熱交換によって前記チャンバ（２０）内の前記媒体（３１）を加熱し、これにより加熱された媒体（３２）が得られ、
・前記流体（４０）は、第２の流量で少なくとも１つの導管（４１）を通過し、前記少なくとも１つの導管（４１）は、前記少なくとも１つの導管（４１）内の前記流体（４０）を前記チャンバ（２０）内の前記媒体（３１）から分離する第２の壁を有し、
・前記チャンバ（２０）内で加熱された前記媒体（３１）は、前記第２の壁を通した熱交換によって前記少なくとも１つの導管（４１）内の前記流体（４０）を予熱し、これにより予熱された流体（４２）が得られ、
・前記予熱された流体（４２）は前記炉に搬送される、方法において、
前記第１の流量が、以下の温度：
・前記ダクト（１１）内の前記煙道ガス（１０）の温度Ｔｆｕｍ、
・前記加熱された媒体（３２）の温度Ｔｍｉｌ、
・前記予熱された流体（４２）の温度Ｔｆ、および
・前記第１の壁（２１）の温度Ｔｐｐ
のうちの少なくとも１つに応じて調整される
ことを特徴とする方法。
［２］ 前記媒体（３１）が気体媒体である、［１］に記載の方法。
［３］ 前記媒体（３１）が空気、窒素、ＣＯ _２ または水蒸気であり、好ましくは空気である、［２］に記載の方法。
［４］ 前記第１の流量が、前記第１の壁（２１）の前記温度Ｔｐｐが第１の所定の最高温度Ｔｐｐｍａｘ以下に留まるように調整される、［１］～［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］ 前記第１の流量が、前記予熱された流体（４２）が所定の最低温度Ｔｆｍｉｎに少なくとも等しい温度Ｔｆを有するように調整される、［１］～［４］のいずれか一項に記載の方法。
［６］ 前記流体（４０）が燃焼用酸化剤または燃料であり、好ましくは５０体積％～１００体積％の酸素含有量を有する酸化剤である、［１］～［５］のいずれか一項に記載の方法。
［７］ 前記予熱された流体（４２）が、１つまたは複数のバーナまで、および／または前記予熱された流体（４２）が前記炉に注入される前記炉の注入装置まで搬送される、［６］に記載の方法。
［８］ 予熱されるべき前記流体（４０）が５０体積％～１００体積％の酸素含有量を有する酸化剤であり、前記第１の流量が、前記予熱された流体（４２）の温度Ｔｏｘを第２の所定の最高温度Ｔｏｘｍａｘ未満に維持するように調整される、［１］～［７］のいずれか一項に記載の方法。
［９］ 予熱されるべき前記流体（４０）が燃料であり、前記第１の流量が、前記予熱された流体（４２）の温度Ｔｃｏｍｂを第３の所定の最高温度Ｔｃｏｍｂｍａｘ未満に維持するように調整される、［１］～［７］のいずれか一項に記載の方法。
［１０］ 前記第１の流量が、前記チャンバ（２０）を通る前記媒体（３１）の流れを保証するポンプまたは送風機（３０）の速度を調整することによって調整される、［１］～［９］のいずれか一項に記載の方法。
［１１］ 前記第１の流量が、前記チャンバ（２０）へ前記媒体（３１）を搬送するダクト上の制御弁（３５）によって調整される、［１］～［９］のいずれか一項に記載の方法。
［１２］ 前記第１の流量が、前記チャンバ（２０）から前記加熱された媒体（３２）を排出するダクト上の弁によって調整される、［１］～［９］のいずれか一項に記載の方法。

Claims (12)

1. ダクト（１１）を介して炉から排出される煙道ガス（１０）との熱交換によって前記炉の上流の流体（４０）を予熱するための方法であって、
   ・液体または気体の媒体（３１）は第１の流量でチャンバ（２０）を通過し、
   ・前記ダクト（１１）内の前記煙道ガス（１０）は、前記チャンバ（２０）内の前記媒体（３１）を前記ダクト（１１）内の前記煙道ガス（１０）から分離する第１の壁（２１）を通した熱交換によって前記チャンバ（２０）内の前記媒体（３１）を加熱し、これにより加熱された媒体（３２）が得られ、
   ・前記流体（４０）は、第２の流量で少なくとも１つの導管（４１）を通過し、前記少なくとも１つの導管（４１）は、前記少なくとも１つの導管（４１）内の前記流体（４０）を前記チャンバ（２０）内の前記媒体（３１）から分離する第２の壁を有し、
   ・前記チャンバ（２０）内で加熱された前記媒体（３１）は、前記第２の壁を通した熱交換によって前記少なくとも１つの導管（４１）内の前記流体（４０）を予熱し、これにより予熱された流体（４２）が得られ、
   ・前記予熱された流体（４２）は前記炉に搬送される、方法において、
   前記第１の流量が、以下の温度：
   ・前記ダクト（１１）内の前記煙道ガス（１０）の温度Ｔｆｕｍ、
   ・前記加熱された媒体（３２）の温度Ｔｍｉｌ、
   ・前記予熱された流体（４２）の温度Ｔｆ、および
   ・前記第１の壁（２１）の温度Ｔｐｐ
   のうちの少なくとも１つに応じて調整される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記媒体（３１）が気体媒体である、請求項１に記載の方法。
3. 前記媒体（３１）が空気、窒素、ＣＯ_２または水蒸気であり、好ましくは空気である、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の流量が、前記第１の壁（２１）の前記温度Ｔｐｐが第１の所定の最高温度Ｔｐｐｍａｘ以下に留まるように調整される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の流量が、前記予熱された流体（４２）が所定の最低温度Ｔｆｍｉｎ以上の温度Ｔｆを有するように調整される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記流体（４０）が燃焼用酸化剤または燃料であり、好ましくは５０体積％～１００体積％の酸素含有量を有する酸化剤である、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記予熱された流体（４２）が、１つまたは複数のバーナまで、および／または前記予熱された流体（４２）が前記炉に注入される前記炉の注入装置まで搬送される、請求項６に記載の方法。
8. 予熱されるべき前記流体（４０）が５０体積％～１００体積％の酸素含有量を有する酸化剤であり、前記第１の流量が、前記予熱された流体（４２）の温度Ｔｏｘを第２の所定の最高温度Ｔｏｘｍａｘ未満に維持するように調整される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 予熱されるべき前記流体（４０）が燃料であり、前記第１の流量が、前記予熱された流体（４２）の温度Ｔｃｏｍｂを第３の所定の最高温度Ｔｃｏｍｂｍａｘ未満に維持するように調整される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記第１の流量が、前記チャンバ（２０）を通る前記媒体（３１）の流れを保証するポンプまたは送風機（３０）の速度を調整することによって調整される、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記第１の流量が、前記チャンバ（２０）へ前記媒体（３１）を搬送するダクト上の制御弁（３５）によって調整される、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記第１の流量が、前記チャンバ（２０）から前記加熱された媒体（３２）を排出するダクト上の弁によって調整される、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

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