具有集成热回收利用辐射回流换热器用于使用烟道气的热量预热燃烧反应物的炉子的制作方法

文档序号:21829289发布日期:2020-08-11 21:55阅读:198来源:国知局
背景本发明涉及使用来自炉子中产生的烟道气的废热预热用于在炉子的一个或多个燃烧器中燃烧的一种或两种类型的燃烧反应物(即,氧化剂和/或燃料)。相关技术通过从烟道气中回收热能来预热用于高温炉中燃烧的空气已在玻璃熔炉中实现燃料节省。例如,如图1所图示的,燃料流f和已预热空气流ha被炉子f的燃烧器b燃烧,产生烟道气流fg。烟道气流fg通过导管c输送到金属回流换热器r,该金属回流换热器用于将烟道气fg的热量传递到空气流a,然后空气流成为预热的空气流ha。如图2所示,用于预热空气燃烧炉的一种类型的回流换热器具有双管构造,其中烟道气流fg容纳在金属内管ip内并跨内管ip与容纳在内管ip和外管op之间的环形空间中的空气流a进行热交换。如图3所图示的,用于预热空气燃烧炉的另一种类型的回流换热器包括容纳空气流a的多个内管ip,这些内管围绕圆柱形空间的外周布置,该圆柱形空间由容纳烟道气流fg的隔热耐火材料ir围成。据我们所知,由于安全原因,后两种技术(即,烟道气与氧气或天然气之间包括单个金属界面的技术)尚未在商业上应用于氧气和天然气的预热。这是因为预期单个金属内管或一圈金属内管将在适当的时候因烟道气fg对管p的金属的高温腐蚀作用而失效。氧气或天然气泄漏到烟道气流中可能导致灾难性的安全事故。预热燃烧空气的技术已一定程度成功地应用于氧气燃烧玻璃熔炉(即,通过燃烧器燃烧氧化剂来加热玻璃熔炉,氧化剂不是空气,而是某种形式的富氧气体,比如工业纯氧)。然而,加热氧气流是极具挑战性的,因为尤其是在高温下氧气的高反应性对热回收系统的设计和结构施加极大的限制。例如,虽然通常做法中使用回热器(烟道气和空气在交替循环中流动通过回热器以预热空气),但由于担心氧气会与烟道气中不可避免地存在并沉积在回热器中的污染物发生反应,通常认为这种技术无法与氧气一起使用。与玻璃熔炉类似,也已提出将燃料和/或氧化剂预热用于金属熔炉。为了避免前述问题,us6,250,916披露了一种解决方案,其中使用热燃烧气体来预热空气,空气进而被用于预热氧气。另外,等人描述了由液化空气公司(airliquide)提供的heatox系统的一个实施例,其中空气首先在回流换热器中通过与热烟道气进行热交换而被加热,随后,氧气或天然气用单独的管壳式热交换器中的热空气被预热(等人,“oxy-fueltablewarefurnacewithnoveloxygen-andnaturalgaspreheatingsystem[具有新型氧气和天然气预热系统的氧气燃料餐具炉]”,第77届玻璃问题会议)。尽管这些方法非常令人满意,但有时可能在两个方面受到限制。首先,由于需要有单独的热交换器(用于空气的预热和氧气或天然气的预热),在一定情况下,相关的资本成本在某些情况下会阻碍对此类项目的投资,因为需要增加投资回报时间。第二,氧气或天然气可以被预热到的温度受到预热的空气的温度的限制。因此,常规技术限于有多少热能可以从热烟道气回收并传递到氧气或天然气。通常,预热的空气温度不超过650℃。因此,需要通过从烟道气中回收热量来预热用于炉子的燃烧反应物,这展现出降低的灾难性安全故障的风险。还需要通过从烟道气中回收热量来预热用于炉子的燃烧反应物,这展现出改进的经济性。技术实现要素:披露了一种利用回流式换热通过烟道气的废热能量预热燃烧反应物的炉子,包括:燃烧室,该燃烧室包括由炉壁围成的燃烧空间,在该燃烧空间中,燃烧燃料和氧化剂以加热固体和/或熔化的玻璃或玻璃制造材料或固体和/或熔化的金属,从而产生烟道气;一个或多个燃烧器,该一个或多个燃烧器安装在该炉壁中,适于并被构造为将预热的燃料和/或预热的氧化剂注入该燃烧室内部以在其中燃烧;管道,该管道沿轴线延伸并且具有接收在该燃烧室中产生的烟道气的至少一部分的第一端部和排放所接收的烟道气的第二相反端部;一个或多个隔热壁,该一个或多个隔热壁平行于该管道轴线并邻近该管道的外表面延伸,该隔热壁由隔热材料构成,在该管道的外表面与该隔热壁的内表面之间限定非反应性气体空间,一个或多个金属管,该一个或多个金属管延伸穿过该非反应性气体空间,这些管接收该燃烧氧化剂或该燃烧燃料并在预热后排放该燃烧氧化剂或该燃烧燃料,其中,该管道的至少多个部分由热导率大于1w/(m·k)的材料构成。披露了利用回流式换热通过烟道气的废热能量预热燃烧反应物的另一种炉子,包括:燃烧室,该燃烧室包括由炉壁围成的燃烧空间,在该燃烧空间中,燃烧燃料和氧化剂以加热固体和/或熔化的玻璃或玻璃制造材料或固体和/或熔化的金属,从而产生烟道气;一个或多个燃烧器,该一个或多个燃烧器安装在该炉壁中,适于并被构造为将预热的燃料和/或预热的氧化剂注入该燃烧室内部以在其中燃烧;回流换热器,该回流换热器包括:管道,该管道包括设置在该管道的相应四个角处的四个结构支柱以及四个管道部分,每个管道部分在一对支柱之间延伸,这些管道部分由热导率大于1w/(m·k)的材料制成;一组四个隔热壁,每个隔热壁邻近并平行于这些管道部分中的相应一个延伸,在每对相邻并平行延伸的管道部分和隔热壁之间设置非反应性气体空间;一组或多组多个金属管,每组延伸穿过这些非反应性气体空间中的相应一个,这些金属管中的每一个适于并被构造为接收燃烧反应物流并在该金属管处预热后排放该燃烧反应物,其中,这些燃烧器与这些金属管流体地连通,以从其中收预热的燃烧反应物。还披露了一种用于使用炉子产生的烟道气的废热能量预热燃烧反应物的回流式换热方法。该方法包括以下步骤。从安装在炉子的炉壁中的一个或多个燃烧器将燃料和氧化剂注入到由该炉壁围成的燃烧室内的燃烧空间中,并在该燃烧空间中燃烧所注入的燃料和氧化剂,从而加热固体和/或熔化的玻璃或固体和/或熔化的金属并产生烟道气,其中该燃料和氧化剂中的至少一个被预热。在沿轴线延伸的管道的第一端部接收该烟道气,其中该管道的至少多个部分由热导率大于1w/(m·k)的材料构成。从该管道的第二端部排放所接收的烟道气。通过辐射和对流热交换在该烟道气与该管道之间进行热交换。通过穿过填充非反应性气体的非反应性气体空间的辐射热交换在该管道的由热导率大于1w/(m·k)的材料构成的部分中的一个或多个与和所述部分相对的一个或多个和一个或多个金属管之间进行热交换,该一个或多个金属管延伸穿过该非反应性气体空间,该非反应性气体空间限定在该管道的外表面与隔热壁的内表面之间,该隔热壁平行于该管道轴线延伸并且邻近该管道的外表面延伸,该管道的外表面与由热导率大于1w/(m·k)的材料构成的部分相对。通过对流热交换在该一个或多个金属管与流过这些管的燃料或氧化剂之间进行热交换,以提供预热的燃料或预热的氧化剂。将该预热的燃料或该预热的氧化剂供给到该一个或多个燃烧器。这些炉子或方法中的任一个或多个可以包括以下方面中的一个或多个:-管道是陶瓷管道。-管道的由导热率大于1w/(m·k)的材料构成的部分与这些金属管中的一个或多个相对设置-该非反应性气体是空气,该非反应性气体空间可选地通过自然对流与环境空气自由连通,并且不使用任何机械装置来产生通过该非反应性气体空间的空气流动。-气态燃料源与所述一个或多个管处于流动连通。-氧化剂源与所述一个或多个管处于流动连通。-该氧化剂是富氧空气、工业纯氧、工业纯氧与再循环烟道气的混合物、或工业纯氧与二氧化碳的混合物-该氧化剂源是低温空气分离单元、蒸气变压吸附单元、或从液氧罐中被供以液氧的汽化器。-热导率大于1w/(m·k)的该材料是陶瓷材料或金属合金,-热导率大于1w/(m·k)的材料是sic含量优选为30%或以上或70%或以上的可浇铸耐火材料。-整个该管道由热导率大于1w/(m·k)的材料构成。-整个该管道由热导率大于3w/(m·k)的材料构成。-该管道的一些部分由热导率大于1w/(m·k)的材料构成,该管道的其余部分由热导率小于或等于1w/(m·k)的材料构成。-管道的壁厚为1-10cm。-热导率大于1w/(m·k)的材料是金属合金,并且管道的壁厚等于或小于10cm。-该管道具有矩形截面构造,具有第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面,并且一个或多个隔热壁包括相应的第一隔热壁、第二隔热壁、第三隔热壁和第四隔热壁;第一隔热壁设置成与所述侧面中的第一侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第一隔热壁与第一侧面之间的第一非反应性气体空间;第二隔热壁设置成与所述侧面中的第二侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第二隔热壁与第二侧面之间的第二非反应性气体空间;第三隔热壁设置成与所述侧面中的第三侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第三隔热壁与第三侧面之间的第三非反应性气体空间;并且第四隔热壁设置成与所述侧面中的第四侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第四隔热壁与第四侧面之间的第四非反应性气体空间。-每一个隔热壁可逆地安装到管道,并且与隔热壁相对的每个管道侧面包括由热导率大于1w/(m·k)的材料组成的部分;每个管道侧面还包括由热导率等于或小于1w/(m·k)的陶瓷材料组成的其余部分;并且将包括热导率大于1w/(m·k)的材料的部分可逆地安装在其余部分中形成的孔中,以允许包括热导率大于1w/(m·k)的材料的部分中的任何一个更换而无需关闭炉子。-该管道由设置在该管道的相应四个角处的四个支柱以及四个管道部分构成,每个管道部分在相应一对支柱之间延伸,使得这四个管道部分中的第一管道部分平行于这四个管道部分中的第三管道部分,并且这四个管道部分中的第二管道部分垂直于这四个管道部分中的第一管道部分并平行于这四个管道部分中的第四管道部分;该一个或多个隔热壁包括对应的第一隔热壁、第二隔热壁、第三隔热壁和第四隔热壁,这些隔热壁分别平行于该第一管道部分、该第二管道部分、该第三管道部分和该第四管道部分延伸,从而分别限定第一非反应性气体空间、第二非反应性气体空间、第三非反应性气体空间和第四非反应性气体空间;这些金属管中的第一组一个或多个金属管延伸穿过该第一非反应性气体空间;这些金属管中的第二组一个或多个金属管延伸穿过该第二非反应性气体空间;这些金属管中的第三组一个或多个金属管延伸穿过该第三非反应性气体空间;这些金属管中的第三组一个或多个金属管延伸穿过该第三非反应性气体空间;这四个管道部分中的每一个包括热导率大于1w/(m·k)的材料。-一个或多个隔热壁包括具有圆形截面构造的一个隔热壁,该隔热壁同心地包围该管道,该管道也具有圆形截面构造。-该非反应性气体是空气,该非反应性气体空间与环境空气自由连通,并且不使用任何机械装置来产生通过该非反应性气体空间的空气流动。-燃料流过该一个或多个管,并且预热的燃料被供给到该一个或多个燃烧器。-氧化剂流过该一个或多个管,预热的氧化剂被供给到该一个或多个燃烧器。-该氧化剂为富氧空气、工业纯氧、工业纯氧与再循环烟道气的混合物、或工业纯氧与二氧化碳的混合物。-该氧化剂是由低温空气分离单元、蒸气变压吸附单元、或从液氧罐中被供以液氧的汽化器产生的工业纯氧。-供给到该一个或多个燃烧器的所有氧化剂的总量的氧含量按体积计为至少24%。-热导率大于1w/(m·k)的材料是优选为sic、更优选的是sic含量为至少70%的可浇铸耐火材料。-整个管道由热导率大于1w/(m·k)的材料构成。-该管道的一些部分由热导率大于1w/(m·k)的材料构成,该管道的其余部分由热导率小于或等于1w/(m·k)的材料构成。-燃料流过这些管,并且预热的燃料被供给到该一个或多个燃烧器。-燃料流过这些管中的一些管,氧化剂流过这些管中的另一些管,并且预热的燃料和预热的氧化剂被供给到该一个或多个燃烧器。-该烟道气的温度为1,100℃-1,550℃。-热导率大于1w/(m·k)的该材料的热导率大于3w/(m·k)。-该炉子是玻璃熔炉,并且该燃料和该氧化剂燃烧以加热固体和/或熔化的玻璃或玻璃制造材料。-该炉子是金属熔炉,并且该燃料和该氧化剂燃烧以加热固体和/或熔化的金属。附图说明为了进一步理解本发明的性质和目的,应结合附图来参考以下详细说明,在附图中相似元件被给予相同或类似的附图标记,并且其中:图1是常规预热空气燃烧炉的俯视平面示意图。图2是在常规预热空气燃烧炉中使用的一种类型的回流换热器的俯视截面示意图。图3是在常规预热空气燃烧炉中使用的一种类型的回流换热器的俯视截面示意图。图4是利用预热的氧气或预热的燃料的新型炉子的实施例的俯视平面示意图。图5是新型炉子的回流换热器的一个实施例的俯视截面示意图。图6是新型炉子的回流换热器的另一个实施例的俯视截面示意图。图7是新型炉子的回流换热器的另一个实施例的侧视截面示意图。图8是新型炉子的回流换热器的又一个实施例的俯视截面示意图。图9a是新型炉子的回流换热器的又一个实施例的一部分的侧视截面示意图。图9b是新型炉子的回流换热器的另一个实施例的一部分的侧视截面示意图。图9c是新型炉子的回流换热器的另一个实施例的一部分的侧视截面示意图。图9d是新型炉子的回流换热器的另一个实施例的一部分的侧视截面示意图。图10是图8的回流换热器的透视示意图。图11是图8的回流换热器的透视示意图,其中多个部分被去除。图12是图8的回流换热器的透视示意图,其中多个部分被去除。图13a是新型炉子的回流换热器的另一各实施例的俯视截面示意图。图13b是新型炉子的回流换热器的又一个实施例的俯视截面示意图。图13c是新型炉子的回流换热器的又一个实施例的俯视截面示意图。图14a是图13a至图13c的实施例的一部分的分解俯视截面示意图。图14b是图13a至图13c的实施例的一部分的俯视截面示意图,包括用于固定管部分的可选垫片。图14c是图13a至图13c的实施例的前视示意图,其中多个部分被去除,其中管部分彼此上下堆叠。图14d是图14c的实施例的两个管部分的分解侧视示意图。图15a是常规传热方法的热量流动示意图。图15b是用于本发明的说明性实例的热量流动的示意图。具体实施方式一种或两种燃烧反应物(即,氧化剂和燃料)通过利用辐射回流换热器从燃烧反应物产生的烟道气中回收热量被预热,降低了因预热的燃烧反应物与烟道气直接接触而造成灾难性安全故障的风险。更具体地,氧化剂和燃料(包括预热的氧化剂和/或预热的燃料)通过安装在炉子中的一个或多个燃烧器被燃烧,从而产生热烟道气流。热烟道气流被管道封闭,该管道用于从炉子中抽出热烟道气。在管道的一侧或多侧或周围是由耐火隔热材料制成的隔热壁。在围绕管道的隔热壁的情况下,在管道的外表面和隔热壁的内表面之间设置非反应性气体空间(可选地与周围空气处于流体连通)。在管道的一侧或多侧上的隔热壁的情况下,在管道的外表面和对应的(多个)隔热壁的内表面之间设置一个或多个对应的非反应性气体空间(可选地与周围空气处于流体连通)。非反应性气体的类型的非限制性清单包括空气、二氧化碳、水蒸气和/或氮气。在任一情况下,多个金属管延伸穿过(多个)非反应性气体空间并容纳要预热的气态燃料或富氧氧化剂流。热烟道气的热量辐射地传递(并以较小程度对流地传递)到管道。作为主辐射介质,来自管道的热量跨(多个)非反应性气体空间辐射地传递到金属管。热量也跨(多个)非反应性气体空间辐射地传递至隔热壁,这些隔热壁通过将热辐射回到金属管而充当辅助辐射介质。为了增强热传递,管道的与金属管和隔热壁相对的一个或多个部分(即与非反应性气体空间接界的部分)由展现出大于1w/(m·k)、优选大于3w/(m·k)的热导率的材料构成。展现出大于1w/(m·k)的热导率的材料、优选地不止展现出大于3w/(m·k)的热导率的材料可以是陶瓷或金属材料。本领域普通技术人员将认识到,这种热导率显著高于用于构造或包围烟道气管道并防止过度加热烟道气管道周围的环境的常规耐火隔热材料的热导率。从管道和隔热壁到金属管的整个非反应性气体空间辐射的热量进而对流地传递到容纳在管中的气态燃料或富氧氧化剂流中。一个或多个部分是指整个管道可以由热导率大于1w/(m·k)的材料构成或不到整个管道可以由热导率大于1w/(m·k)的材料构成。下面将描述仅具有由这种材料构成的一个或多个部分(而不是整体)的管道的优点。与us6,250,916的燃烧反应物预热技术(利用风扇产生冷空气流以在金属回流换热器中进行预热并用作中间热交换流体)相比,不存在用于移动空气的鼓风机、风扇、增压器、压缩机或类似设备,目的是推动空气流在(多个)非反应性气体空间中跨过金属管,以在加热的空气与金属管之间实现优化的对流传热。而是,在本发明的传热技术中,空气一般是静态的,并且可选地允许空气流入和流出导管和耐火隔热材料所包含的空间。实际上,如果环境空气从相对较低的高度进入非反应性气体空间,并且允许加热的空气从相对较高的高度离开非反应性气体空间,则由于空气在非反应性气体空间内被加热后空气的浮力上升可以产生自然通风。因此,本领域普通技术人员将认识到,本发明的传热技术的空气一般不用作对流传热的热交换介质。然而,为了在燃烧氧化剂或燃烧燃料泄漏到(多个)非反应性气体空间中被检测到或被认为存在的情况下净化(多个)非反应性气体空间,可以可选地使用鼓风机或风扇来推动空气流入和流出非反应性气体空间。类似地,如果在过程温度异常的情况下需要冷却金属管,可以可选地使用鼓风机或风扇来推动空气流入和流出非反应性气体空间。在这两种情况中的任一种情况下,本领域普通技术人员都将认识到,这种鼓风机或风扇的例行使用并不是为了通过使用(多个)非反应性气体空间中的空气作为热交换介质而在管道与金属管之间实现对流传热的目的。另外,烟道气在炉子中产生,该炉子包括炉壁围成的燃烧空间,燃烧空间中安装一个或多个燃烧器。燃烧器将预热的燃料和/或预热的氧化剂注入燃烧空间中,它们在燃烧空间中燃烧以产生烟道气。由于氧化剂和/或燃料已预热,因此需要燃烧较少的燃料以在子炉内产生等量的热量。燃烧器可以注入未预热的燃料和预热的氧化剂、预热的燃料和未预热的氧化剂或者预热的燃料和预热的氧化剂。在熔化炉的情况下,通常存在一到十八个燃烧器。更特别地,在相对较大的玻璃熔化炉中通常存在多达十八个燃烧器,并且在马蹄焰玻璃熔炉中通常存在2个燃烧器。在预热的燃料(在本发明的回流换热器的金属管中被预热)的情况下,燃料是气态的,比如天然气、沼气、煤气、合成气或低热气体。对于在本发明的回流换热器的金属管中未预热的燃料,这类燃料可以处于环境温度或通过不同的技术被预热,并且包括固体燃料(比如煤、石油焦、生物质或废物)、液体燃料(比如燃油)和气态燃料(比如天然气、沼气、煤气、合成气或低热气体)。在本发明的回流换热器的金属管中预热氧化剂的情况下,氧化剂的氧含量高于空气,比如富氧空气、工业纯氧、工业纯氧和再循环烟道气的混合物、或工业纯氧和二氧化碳的混合物。富氧空气通常通过将空气与工业纯氧混合或通过将工业纯氧与工业纯氮混合而得到。工业纯氧是从低温空气分离单元、蒸气变压吸附(vsa)单元或从液氧罐中被供以液氧的汽化器中获得的氧气。氧气源的具体类型的选择将取决于对于附近炉子的燃烧器所需的流量。通常,通过炉子的(多个)燃烧器注入的所有氧化剂的总量中的总氧含量为至少24%,更特别地为至少29%。对于在本发明的回流换热器的金属管中未预热的氧化剂(由燃烧器或炉子的一个或多个燃烧器燃烧),这类氧化剂可以处于环境温度或通过不同的技术被预热并且包括如上所述的空气、富氧空气、工业纯氧、工业纯氧与再循环烟道气的混合物、或工业纯氧与二氧化碳的混合物。烟道气从燃烧空间朝向陶瓷或合金管道排放,在所述管道处烟道气的热能用于如上所述预热燃料或氧化剂。烟道气可以直接从燃烧空间被接收到管道中,或者烟道气可以穿过在燃烧空间与管道内部之间流体地连通的中间导管。烟道气的温度通常为600℃至1,550℃。尽管烟道气主要由co2、湿气和n2构成,但它可能包括腐蚀性材料(比如玻璃熔炉产生的碱蒸气或金属熔炉产生的腐蚀性物质),但当这类蒸气在炉子表面上冷凝时,会发生炉子的腐蚀。本领域普通技术人员将理解,这种碱蒸汽通常包括naoh和koh。如kobayashi总结的,碱蒸气与炉顶中的硅砖(尤其是硅灰石粘结剂)反应。kobayashi等人“tcftechnologyforoxy-fuelglassmelting[用于氧气-燃料玻璃熔化的tcf技术]”(第一部分),美国陶瓷学会公告,第84卷,第2期(2005年2月)。烟道气还可以包含一定量未燃烧的燃料。在燃烧空间中产生的烟道气在管道的一个端部被接收,并在管道的相反端部被排出。管道的截面可以被构造为任何规则的几何形状,包括但不限于圆形、卵形、矩形和方形。如上所述,管道的与金属管和隔热壁相对的一个或多个部分由热导率大于1w/(m·k)、优选大于3w/(m·k)的材料构成。合适的材料包括陶瓷和金属合金。在本上下文中,术语“陶瓷”在广义上使用并且是指当在炉中子发生的温度下被加热时保持固态并且不会软化或熔化的非金属无机固体。因此,如本文所使用的,术语“陶瓷材料”还包括狭义上的陶瓷,即:在制造期间经受高温(例如,高于1100℃)(也称为烧制)并且一旦被制造当在炉中子发生的温度下被加热时保持固态且不会软化或熔化的非金属无机固体。本领域普通技术人员将认识到,鉴于耐火材料主要由比如氧化铝、硅酸盐、碳化硅、氧化锆等陶瓷制成,这种材料包括耐火材料。特别合适的陶瓷包括可浇铸耐火材料和具有相对高sic含量(比如至少30%或至少70%)的熔铸耐火材料或烧结陶瓷(比如氮化物结合sic)。其他合适的陶瓷材料包括但不限于熔铸氧化铝、熔铸氧化铝-氧化锆-硅酸盐。合适的金属合金包括但不限于kanthal和高ni-cr含量,比如310ss、incoloy800/825和inconel600/625。相对高的热导率允许热量通过该部分与金属管之间以及该部分与隔热壁之间的辐射传热以及通过金属管与流过金属管的燃烧反应物之间的对流传热而令人满意地传递。如上所述,整个管道不需要由具有指定的最小热导率的陶瓷或金属材料制成。而是,管道的一些部分可以由热导率大于1w/(m·k)的材料构成,而导管的其余部分、尤其是不面向金属管或不邻近于金属管的部分可以由热导率等于或小于1w/(m·k)的材料制成。由热导率等于或小于1w/(m·k)的材料构成的管道部分也可以设置在管道的温度非常高(即,1250℃或更高)的区域,因为在如此高的温度下增加的热辐射可以帮助抵消相对较低的热导率。这在管道的由热导率等于或小于1w/(m·k)的材料构成的其余部分比热导率较高的材料(即大于1w/(m·k))便宜时或与热导率更高的材料相比具有其他优点时会是有利的。作为一个具体实例,如果仅需要一段相对短的金属管与管道形成辐射传热关系以充分预热氧化剂或燃料,则仅管道的面对相对短的这段的那些部分需要由具有所需热导率的材料制成。这样,管道的与金属管不具有辐射传热关系的其余部分不需要由具有所需热导率的材料制成。此外,如果管道的与(多个)金属管不相对的部分由热导率小于1w/(m·k)的材料制成,则这种材料将帮助避免管道周围环境过热。因此,这样的配置将相对更安全。尽管具有所需热导率的管道部分的材料不限于陶瓷,但与金属合金相比,陶瓷具有以下优点。回流式换热领域的技术人员将认识到,陶瓷材料展现出的耐腐蚀性可以显著优于各种金属。这很重要,因为如果管道的热导率大于1w/(m·k)的部分改为由金属材料构成,则通常可能多孔、处于更高的速率。这将不可避免地导致烟道气流过早地形成在气隙内部,并对输送燃烧反应物的金属管具有腐蚀作用。如果通过与腐蚀性高温烟道气接触而使管类似地受到腐蚀达到使它们不气密的程度,那么灾难性安全故障的风险增加。当(通过预热的)高温燃料在管道与金属管之间或在烟道气中存在任何残余氧气的管道内以不受控制的方式燃烧时,可能发生灾难性安全故障。当(通过预热的)高温氧化剂在管道与金属管之间或在烟道气中存在任何未燃烧或未完全燃烧的燃料的管道内以不受控制的方式燃烧,也可能发生灾难性安全故障。同样,如果热导率大于1w/(m·k)的部分由金属材料构成代替陶瓷材料,当可以频繁地更换这种金属部分以避免这样的安全故障时,这代表流程的中断,而且成本相对高。另外,尽管一些金属(比如哈氏合金)展现出一定程度的耐腐蚀性,但这类金属通常比回流式换热器中一般使用的其他金属贵得多。与由金属材料制成的热导率大于1w/(m·k)的部分相比,许多陶瓷材料展现出的相对较大的耐腐蚀性允许管道使用较长的时间后更换热导率大于1w/(m·k)的部分。实际上,与大多数金属材料相比,基于大多数陶瓷材料所展现出的良好的耐高温腐蚀性环境性,我们认为,热导率大于1w/(m·k)的陶瓷部分的使用寿命将是假设由金属材料制成的部分的使用寿命的数倍。另一方面,金属合金展现出陶瓷一般展现不出的一些优点。金属合金比许多陶瓷材料便宜。金属合金更容易制造,因为它们很容易成形或弯曲。由金属合金制成的管道更易于与同样是金属的其他部件配合。与陶瓷相比,金属合金在处理期间展现出较低的折断风险,因此,在管道构造期间易于处理。热导率大于1w/(m·k)的部分的外径(od)、内径(id)和壁厚将取决于烟道气的流量和温度、燃烧反应物的流量以及燃烧反应物期望预热到的温度。为了保持管道的令人满意的机械完整性,壁厚度通常为约1-10cm。多个金属管围绕管道布置,在热导率大于1w/(m·k)的部分与管之间、在每个管之间以及在管与对应的(多个)隔热壁之间都有间隙。金属管将燃烧反应物输送通过系统的回流式换热部分,在此处它们通过与烟道气的传热而被预热。管由金属材料制成,其中非限制性实例包括304不锈钢、310不锈钢、镍合金、以及任何inconel系列(比如600或625)。管是气密性的。由此,意味着管使来自管外部的非反应性气体不能泄漏到管内部与燃烧反应物混合,或者使燃烧反应物泄不能漏出管与管外的非反应性气体混合。来自所有管的预热的氧化剂(或燃料)流可以组合以提供单个预热的氧化剂(或燃料)流。替代地,预热的氧化剂(或燃料)的各个流可以保持分离且不组合。在又一个替代方案中,来自两个或更多个管(但来自少于所有管)的预热的氧化剂(或燃料)流可以组合。管的od、内径id和壁厚将取决于给定流量和烟道气温度所使用的管数量、燃烧反应物期望预热到的温度、以及热导率大于1w/(m·k)的部分的od、id和壁厚。如上所讨论的,金属管和热导率大于1w/(m·k)的陶瓷或金属部分可以被用作辅助辐射介质的隔热壁包围。在这种情况下,虽然隔热壁的截面通常与热导率大于1w/(m·k)的部分具有相同的规则几何形状,但是不需要如此。在这种相同情况下,通常将隔热壁和热导率大于1w/(m·k)的部分的截面构造为方形、矩形或圆形。同样如上所讨论的,可以存在两个或更多个隔热壁,每个隔热壁都设置在管道的相应侧上,并且给定的一对隔热壁和包括热导率大于1w/(m·k)的部分的相应管道侧之间设置相关联的非反应性气体空间(多个管中的一个或多个延伸穿过该非反应性气体空间)。在少于全部金属管或少至一个金属管需要被更换或维修的情况下,此实施例提供易于维护和炉子运行连续的优点。代替必须停止炉子的运行并去除围绕所有金属管的隔热壁以仅仅去除或更换一个管或少于所有管,仅需要去除与需要维修或更换的(多个)特定金属管相邻的隔热壁。以这种方式,其他隔热壁可以保持在位,并且不需要停止炉子的运行。本领域普通技术人员将认识到,上述实施例可以有许多排列。例如,管道可以具有带有四个侧面的方形截面构造,其中一个隔热壁与一个侧面成间隔关系设置,并且一个或多个金属管延伸穿过相关联的隔热壁/管道侧面之间的相应非反应性气体空间。作为另一个实例,管道可以具有带有四个侧面的方形截面构造,其中-第一隔热壁设置成与所述侧面中的第一侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第一隔热壁与第一侧面之间的第一非反应性气体空间,-第二隔热壁设置成与所述侧面中的第二侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第二隔热壁与第二侧面之间的第二非反应性气体空间,-第三隔热壁设置成与所述侧面中的第三侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第三隔热壁与第三侧面之间的第三非反应性气体空间,以及-第四隔热壁设置成与所述侧面中的第四侧面相邻并与其间隔开,并且一个或多个金属管延伸穿过第四隔热壁与第四侧面之间的第四非反应性气体空间,本领域的普通技术人员将进一步认识到,仅两个或仅三个管道侧面可以具有以间隔关系与它们相邻设置的相关联隔热壁。出于安全原因,外壁包括隔热材料,使得将不会损失热能,并且外壁外部的设备、过程和人员不会暴露在高温环境中。外壁的od、id、厚度和结构材料将取决于通过管道的烟道气的温度和流量以及传递给燃烧反应物的热量的量。通常,管道的外表面与隔热体的内表面之间的距离为10cm或更小。传热过程如下工作。热量主要通过辐射传热从烟道气传递到管道。充当辐射热介质,管道的热导率大于1w/(m·k)的部分于是主要通过跨管道与管之间的(多个)非反应性气体空间的辐射传热将热量传递给金属管。热量还通过跨管道与隔热壁之间的(多个)非反应性气体空间的辐射传热从管道传递至隔热壁。隔热壁还充当辐射热介质,于是将热量辐射回金属管。最后,热量主要通过对流传热从管传递到燃烧反应物(富氧氧化剂或气态燃料)。前述传热技术可以与本发明领域中的常规传热方法(比如us9,618,203的传热方法)区分开。在常规传热方法中,并且如图15a最佳所示,热量通过辐射(qr)从烟道气fg传递到金属制成的管t。然后,热量通过传导(qcond)在管t的整个宽度上传递。然后,热量通过对流(qconv)传递到空气ha以进行预热。通过放置隔热体i可以减少热量泄漏。在本发明中并且如图15b最佳所示,热量通过辐射(qr)从烟道气fg传递到管道d(管道的至少一部分的热导率大于1w/(m·k))。然后,热量通过传导(qcond)在管道d的整个宽度上传递。然后,热量通过辐射(qr)从管道d穿过非反应性气体空间nrg传递到金属管mp。然后,热量通过传导(qcond)在金属管mp的壁上传递,并且此后通过对流(qconv)传递到流过金属管mp的燃烧反应物cr。因为金属管mp没有完全阻止从管道d到隔热壁iw的路径,所以热量也通过辐射(qr)从管道d传递到隔热壁。因此,热量也通过辐射(qr)从隔热壁穿过非反应性气体空间nrg传递到金属管mp的另一个壁。随后,热量通过传导(qcond)传递穿过该金属管mp壁的宽度,此后通过对流(qconv)传递到燃烧反应物cr。当用us9,618,203的技术介绍时,本领域普通技术人员将认为在烟道气fg与管t之间包括管道是不利的。这是因为包括管道将显著降低从烟道气fg到空气的传热以预热ha的效率。在本发明中,由于在烟道气fg中有丰富的热能可用于最终传递给燃烧反应物cr,并且对安全性的关注增加,因此最终从烟道气fg到燃烧反应物cr的传热效率的显著降低被认为是可接受的。现在我们将讨论新型炉子和回流换热器的几个结构实施例。如图4最佳所示,第一燃烧反应物105(比如富氧氧化剂(或气态燃料))和第二预热的燃烧反应物103(比如气态燃料(或富氧氧化剂))的流分成多个子流并被安装在炉子100的壁中的多个燃烧器101接收。燃烧反应物在炉子100内的燃烧空间内被燃烧器101燃烧,以产生烟道气流fg。烟道气流被(可选地经由导管109)朝向回流换热器107输送,在回流换热器处,热量从温度相对较高的烟道气fg传递,而未预热的第二燃烧反应物109的温度相对较低(比如环境),从而产生第二预热的燃烧反应物103。本领域普通技术人员将认识到,当第一燃烧反应物105是富氧氧化剂时,第二燃烧反应物109是气态燃料。这样的人员还将认识到,当第一燃烧反应物105是燃料时,第二燃烧反应物109是富氧氧化剂。这样的人员将进一步认识到,在以与第二燃烧反应物109的流相同的方式将第一燃烧反应物105的流引入到燃烧器101之前,也可以在回流换热器107处对第一燃烧反应物进行预热。这可以在相同的回流换热器107中或在第二单独的回流换热器(未示出)中进行。最后,在第一燃烧反应物105是燃料(在回流换热器107中没有被预热)的情况下,可以可选地使用在燃烧领域中使用预热的燃料的任何已知技术将其预热。如在图5中最佳所示,回流换热器107包括管道1,该管道至少部分地由根据上述描述的材料制成,被根据上述描述的隔热壁3包围。管道1围成烟道气流过其中的空间fg。非反应性气体空间5由在隔热壁3的内表面与管道1之间的环形空间构成。多个金属管7(输送要预热的燃烧反应物)延伸穿过非反应性气体空间5。隔热壁3与部分1同心并且都具有圆形的截面构造。本领域普通技术人员将认识到,隔热壁3和管道1均可以具有卵形的截面构造。非反应气体空间5不需要在回流换热器107的顶部和底部被封闭,在这种情况下,空气在环境大气与非反应性气体空间5之间自由地连通。替代地,为了在回流换热器107的顶部和底部提供从管道1到金属管7的更有效的传热,隔热壁3可以在非反应性气体空间5上方和下方延伸,从而有效地封闭非反应性气体空间5,以使其中容纳的非反应性气体是静态的(即,一般不能离开非反应性气体空间5)。然而,可以在隔热壁3中形成一个或多个开口(比如在顶部和底部),以允许环境空气自由地流入和流出非反应性气体空间5。本领域普通技术人员将认识到,可以在隔热壁3的顶部和底部形成孔,以允许金属管7延伸穿过其中。如图6中最佳所示,回流换热器107包括管道11,该管道至少部分地由根据上述描述的材料制成,被根据上述描述的隔热壁13包围。管道11围成烟道气流过的空间fg。非反应性气体空间15由隔热壁13的内表面与管道11之间的空间构成。多个金属管17(输送要预热的燃烧反应物)延伸穿过非反应性气体空间15。由于管道11和隔热壁13中的每一个具有四个侧面,金属管17被分组为四个子组,以便将热量从流过管道11的热烟道气更均匀地传递到流过管17的燃烧反应物。隔热壁13与管道11同心,因为它们的截面构造共享共同的中心,但是与图4的实施例相比,两者均具有方形的截面构造。以这种方式,隔热壁13的四个侧面中的每一个平行于其相邻的管道11的相应侧面。本领域普通技术人员将认识到,隔热壁13和管道11均可以具有矩形的截面构造。类似于图5的实施例,非反应性气体空间15不需要在回流换热器107的顶部和底部被封闭,在这种情况下,空气在环境大气与非反应性气体空间15之间自由地连通。替代地,为了在回流换热器107的顶部和底部提供从管道11到金属管17的更有效的传热,隔热壁13可以在非反应性气体空间15上方和下方延伸,从而有效地封闭非反应性气体空间15,以使其中容纳的非反应性气体是静态的(即,一般不能离开非反应性气体空间15)。然而,可以在隔热壁13中形成一个或多个开口(比如在顶部和底部),以允许环境空气自由地流入和流出非反应性气体空间15。本领域普通技术人员将认识到,可以在隔热壁13的顶部和底部形成孔,以允许金属管17延伸穿过其中。如图7最佳所示,回流换热器107包括至少部分地由根据上述描述的材料制成的管道21、以及隔热壁23。(多个金属管27中的)金属管27延伸穿过管道21与隔热壁23之间的非反应性气体空间25。烟道气流过管道21的内部fg,而燃烧反应物29流过金属管27。类似于针对图5和图6的实施例所描述的变型,可以在回流换热器107的底部(和顶部)中形成一个或多个开口o,以允许来自环境大气的空气a自由地流入和流出非反应性气体空间25。在管道21中还形成有孔29,以允许空气从非反应性气体空间25流到管道21的内部22。通过烟道气流与空气a之间的流体连通在非反应性气体空间25中形成轻微真空,使得空气a通过孔29从非反应性气体空间25流到内部fg。更特别地,并不连续操作比如鼓风机或风扇等机械装置来推动空气a流过非反应性气体空间(考虑到上述例外)。如图8中最佳所示,回流换热器107包括具有方形截面构造的四面管道31。其还包括四个隔热壁33,每个隔热壁以间隔关系邻近管道31的四个侧面之一设置。在每对的管道31侧面和相应隔热壁3之间是相关的非反应性气体空间35。虽然在图8中将隔热壁33的侧面(邻近管道31的四个角)描绘为封闭的,但本领域的普通技术人员将认识到它们不需要完全封闭非反应性气体空间35。四个隔热壁33中的每一个平行于与之相邻的管道11的四个侧面中的相应一个。在图8的构造中,本领域普通技术人员将进一步认识到每对独立的绝缘壁33和特定组的金属管37设有其自己的腔室(容纳相关联的非反应性气体空间35),该腔室由隔热壁33的内表面和管道31的面对管的部分限定。这样的构造可以用于在不同组金属管37中更安全地预热不同气体。例如,第一组金属管37可以用于预热氧化剂,而第二组金属管37可以用于预热燃料。因为与第一组金属管37相关联的非反应性气体空间35被隔热壁33和管道31的面对这组管37的部分的组合完全封闭,所以它与和第二组金属管37相关联的非反应性气体空间(类似地,其通过其自己的相关联的隔热壁33和管道31的面对这组管37的相关联部分的组合完全被封闭)隔离。因此,在金属管37之一发生故障的情况下,降低了在不同组金属管中被预热的不同气体(比如氧化剂和燃料)之间的交叉污染的风险。应当注意,每个非反应性气体空间35不必完全封闭在非反应性气体空间35的上方和/或下方。而是,每个非反应性气体空间35可以与环境大气自由连通。以这种方式,在降低了交叉污染的风险的同时,由于非反应性气体空间35可以被自然通风被动地冲洗,因此降低了非反应性气体空间35内氧化剂或燃料的局部积累的风险,如上所述,自然通风通过加热非反应性气体空间35而产生。如在图9a中最佳示出的,回流换热器107包括隔热壁43和金属管47,这些金属管延伸穿过隔热壁43与管道(在图9a中未图示)之间的非反应性气体空间45。与其他图中描绘的回流换热器107相比之下,沿着隔热壁43的内表面设置有冷却面板44。冷却面板44包括冷却介质流过的多个冷却管46。冷却面板44的面对金属管47的面向内的表面可以设置有高发射率涂层。以前述方式,在金属管中加热的燃烧反应物的温度高于期望极限的情况下,冷却介质流过冷却管46以去除否则会传递到隔热壁43的一些热量,因此降低预热的燃烧反应物的温度。如图9b最佳所示,回流换热器107包括隔热壁43和金属管47,这些金属管延伸穿过隔热壁43与管道(图9b中未示出)之间的非反应性气体空间45。与在其他图中描绘的回流换热器107相比之下,在金属管47与隔热壁43之间设置有冷却介质流过的一系列冷却管46。在金属管中加热的燃烧反应物的温度高于期望极限的情况下,流过冷却管46的冷却介质冷却管道与隔热壁43之间的非反应性气体空间中的空气,空气进而冷却金属管47,从而降低预热的燃烧反应物的温度。可以通过为一系列冷却管46提供金属板48来可选地改善除热效果,从而增加冷却效果所发生的表面积。如在图9c中最佳所示,回流换热器107包括隔热壁43和金属管47,这些金属管延伸穿过隔热壁43与管道(图9b中未图示)之间的非反应性气体空间45。与在其他图中描绘的回流换热器107相比之下,在每个金属管47内设置有空气冷却管46。冷却介质流过空气冷却管46,使得在金属管中的加热的燃烧反应物的温度高于期望极限的情况下,冷却介质降低流过金属管47的预热的燃烧反应物的温度。如图9d中最佳所示,回流换热器107包括隔热壁43和金属管47,这些金属管延伸穿过隔热壁43与管道(图9a中未图示)之间的非反应性气体空间45。与其他图中所描绘的回流换热器107相比之下,沿着金属管47设置有传热面板144。传热面板144被设计成具有相对大的表面积,以便吸收由管道和隔热壁43辐射的大量热量,并且随后通过传导将该热量传递至金属管47,从而增强燃烧反应物的加热。如在图10至图12中最佳所示,回流换热器107包括顶部和底部敞口的陶瓷或金属管道51,以便可选地经由导管109与炉子100的内部流体地连通,并且导管输送预热的燃烧反应物103流。如下面将详细解释的,管道51包括展现出热导率大于1w/(m·k)的部分和展现出热导率小于1w/(m·k)的其他部分。虽然应理解的是,为了简化和清楚目的,可以在与包括这样的部分的管道51的一侧、两侧、三侧或四侧相邻地设置一个、两个、三个或四个隔热壁53,但是在图10至图12中,仅管道51的一侧被描绘为与隔热壁53相关联。多个金属管57延伸穿过隔热壁53与管道51之间的非反应性气体空间(未图示)。金属管57由入口歧管56进料,而入口歧管进而由输送相对较冷(例如环境温度)的燃烧反应物的入口导管54进料。预热的燃烧反应物通过出口歧管56’从金属管57中收回,并通过出口导管54’从出口歧管56’收回。如上所述,图10至图12的实施例具有的优点是,不需要为了维修或更换不到所有的金属管57而关闭炉子。而是,操作者仅需要移除与维修或更换所需的(多个)金属管57相邻的特定隔热壁53,而回流换热器107继续正常运作。图11与图10的不同之处在于,去除隔热壁53以露出管道51的由热导率大于1w/(m·k)的材料构成的部分58,而图12此外不同之处在于未图示金属管57的中间范围。这些具有大于1w/(m·k)的热导率的部分58中的每一个都可以可移除地插入到管道51中的相关联开口58’中。虽然包括部分58和其余部分(为清楚起见未编号)的整个管道51均可以由具有大于1w/(m·k)的热导率的材料构成,但是当仅部分58包括这种材料而其余部分由具有小于1w/(m·k)的热导率的材料构成时,图10至图12的实施例是尤其有利的。这是陶瓷管道(与金属管道相比)的特殊优点,因为与部分58的材料相比之下,陶瓷管道51的大部分中热导率相对较低的材料预期展现出更大的能力承受与流过陶瓷管道51内部的相对热的烟道气长时间接触而不会变得多孔,并且因此,在较长的时间段内展现出更大的能力防止热烟道气流进入隔热壁53与陶瓷管道51之间的非反应性气体空间。另一方面,由于展现出大于1w/(m·k)的热导率的陶瓷材料的可用选择可能受到相对限制,因此,在这种材料展现出降低的能力承受长时间与热烟道气接触(与陶瓷管道51的其余部分相比之下)而不会变得多孔的情况下,可以按规则时间间隔去除和更换部分58,以便更好地确保不会发生热烟道气泄漏到非反应性气体空间中。在展现出大于1w/(m·k)的热导率的材料比展现出较低热导率的材料相对更贵的情况下,这也可能是有利的。当管道51的部分58(由具有大于1w/(m·k)的导热率的材料构成)达到其使用寿命结束时,通过小心地将它们从相关联的开口58’中移除并用尚未暴露于热烟道气的新部分58来更换它们,可以容易地更换部分58。通过将每个部分58的重量保持在50kg或以下可以改善更换的容易性。通过将每个部分58分成在相关联的开口58’中彼此上下堆叠的多个件,可以甚至更容易地实现这一点。最后,每个部分58(或单个件)可以设置有一个或多个提升凸耳,以允许部分58(或单个件)更容易且安全地在相关联的开口58’中提升或移出位置。本发明的回流换热器的三个实施例分别在图13a、图13b和图13c中被图示。这三个实施例中的每一个共有的某些特征(一些可选的特征)也在图14a至图14d中被图示。三个实施例中的每一个包括一组四个结构支柱62。管道部分61在每对相邻的支柱之间延伸,该管道部分由具有必需的热导率的材料制成。支柱62和管道部分61的面向内部的表面围成烟道气流过的空间fg。支柱62提供机械支撑,通过机械支撑来固定管道部分61。更具体地,在管道部分61的每个端部处的台阶状表面72抵靠着设置在相邻支柱62的相应角处的相应台阶状表面74。因为管道部分61的台阶状表面72抵靠着支柱62的台阶状表面,所以防止管道部分61掉入烟道气流过的空间fg中。由于给定管道部分61的每个端面89向上抵靠相邻支柱62的对应侧面88,因此还防止管道部分61左右移动。本发明的每个回流换热器实施例还包括一组四个隔热壁63。每个隔热壁63平行于管道部分61中的相应一个延伸。非反应性气体空间65位于每对平行延伸的管道部分61和隔热壁63之间。多个金属管67延伸穿过非反应性气体空间65,燃烧反应物(氧化剂或燃料)流过这些金属管并在其中被预热。非反应性气体空间65填充有非反应性气体(比如空气、二氧化碳、水蒸气和/或氮气)。每个隔热壁63的长度大于相邻的非反应性气体空间65的长度,以便将非反应性气体空间65封闭在相邻管道部分61的外表面、隔热壁63的内表面与相邻支柱63的侧面88之间。每个隔热壁63包括其内表面的外围端部76,该外围端部抵靠相邻支柱62的外表面的部分78。尽管每个隔热壁63可以通过燃烧或传热领域中已知的任何技术被固定就位,但可选地,它们也可以通过支架68固定到相邻的支柱62。每个支架68包括外腿80,该外腿抵靠相邻支柱62的外表面的部分82并通过比如螺栓的紧固装置固定至该支柱62。每个支架68还包括内腿84,该内腿抵靠相邻隔热壁63的外表面的部分86并且将隔热壁63摩擦地保持抵靠这部分78。以上述方式,防止每个隔热壁63朝向或远离非反应性气体空间65下落。虽然可以固定每个管道部分61,以防止其以燃烧或传热领域中已知的任何方式朝向相邻的非反应性气体空间65掉落,但是可选地,垫片90可以部分地插入到形成在相邻支柱62的侧面88中的槽中。垫片90的未插入槽中的部分在所讨论的管道部分61的外面的外周部分上延伸,以防止该管道部分61朝向相邻的非反应性气体空间65掉落。图13a至图13c的回流换热器实施例不限于单组四个管道部分61。而是如图14c最佳所示,多个管道部分61可以彼此上下堆叠,以形成在相邻一对支柱62之间延伸的组合管道部分。尽管管道部分61可以以燃烧或传热领域中已知的任何方式堆叠,如图14d最佳所示,但是第一管道部分61的底部部分的突出部94配合在第一管道部分下方的第二管道部分61的相应空腔96内。在相邻一对支柱62之间延伸的组合管道部分的其他管道部分61,重复此模式。可选地并且如在图13b的实施例中最佳所示,除金属管67之外,多个冷却管70a也延伸穿过非反应性气体空间65。比如水或空气或氮气的冷却流体流过冷却管70a,以帮助缓和金属管67中的氧化剂或燃料的加热。替代地并且如在图13c的实施例中最佳所示,代替多个冷却管70a,冷却面板70b延伸穿过非反应性气体空间65。冷却面板70b是波纹状的,以增加用于接收辐射热的表面积。类似于图13b的实施例的冷却管70a,比如水或空气的冷却流体流过冷却面板70b,以帮助缓和金属管67中的氧化剂或燃料的加热。关于图13a至图13c的实施例,在操作期间,燃料和氧化剂从安装在炉子的炉壁中的一个或多个燃烧器被注入到由炉子的炉壁围成的燃烧室内的燃烧空间中。所注入的燃料和氧化剂在燃烧空间中燃烧以产生热能,该热能用于加热固体和/或熔化的玻璃或玻璃制造材料或固体和/或熔化的金属并还产生烟道气。燃料和氧化剂中的至少一种被预热。烟道气在回流换热器的第一端部从燃烧室被接收,并从回流换热器的第二相对端部被排出。烟道气流过由支柱62和管道部分61的内表面限定的空间fg。热量在烟道气与管道部分61之间进行辐射交换。通过穿过非反应性气体空间65的辐射热交换,在管道部分61与一个或多个金属管67之间进行热交换。通过对流热交换,在一个或多个金属管67与流过(多个)管67的燃料或氧化剂之间进行热交换,以分别提供预热的燃料或预热的氧化剂。将预热的燃料或预热的氧化剂供给至一个或多个燃烧器以借此注入。应当注意,所有金属管67不需要容纳仅氧化剂或仅燃料的流。而是,相关联的非反应性气体空间65的一组金属管67可以容纳氧化剂流,而不同相关联的非反应性气体空间65的另一组金属管67可以容纳燃料流。而且,在给定的非反应性气体空间65中的给定组的金属管67内,一个或多个管67可以容纳氧化剂流,而该组中的其余管67可以容纳燃料流。虽然已经结合本发明的具体实施例描述了本发明,但显然,鉴于前述说明,许多替代方案、修改、和变化对于本领域技术人员将是清楚的。因此,旨在包含落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有此类替代方案、修改和变化。本发明可以适当地包含所披露的要素、由所披露的要素组成或基本上由所披露的要素组成,并且可以在不存在未披露的要素下实施。此外,如果存在涉及顺序的语言,例如第一和第二,应在示例性意义上、而不是在限制性意义上进行理解。例如,本领域技术人员可以认识到,可以将某些步骤组合成单一步骤。单数形式“一个/种(a/an)”和“该”包括复数个指示物,除非上下文另外清楚地指出。权利要求书中的“包括(comprising)”是开放式过渡术语,其是指随后确定的权利要求要素是无排他性的清单,即,其他任何事物可以附加地被包括并且保持在“包括”的范围内。“包括”在此被定义为必要地涵盖更受限制的过渡术语“主要由……组成”和“由……组成”;因此“包括”可以被“主要由……组成”或“由……组成”代替并且保持在“包括”的清楚地限定的范围内。权利要求中的“提供”被定义为是指供给、供应、使可获得或制备某物。该步骤可以相反地由任何行动者在权利要求中没有明确的语言的情况下执行。任选的或任选地是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生。本说明包括其中所述事件或情况发生的实例以及其中所述事件或情况不发生的实例。在本文中范围可以表述为从大约一个具体值和/或到大约另一个具体值。当表述此范围时,应理解,另一个实施例是从所述一个具体值和/或到所述另一个具体值,以及在所述范围内的所有组合。在此确定的所有参考文件各自特此通过引用以其全文结合到本申请中,并且是为了具体的信息,各个参考文件被引用就是为了所述具体信息。当前第1页12当前第1页12
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