或非 金属材料制成。
[0040] 此外，在图1中显示了周围空气供应装置152,例如是具有合适的管路的传统风扇 的形式，优选与控制装置159协同工作并由其控制，该控制装置与空气供应装置152进行信 息通讯（例如有线信息通讯）。
[0041] 该装置152用于在第一热交换步骤150上游将周围空气供应至燃烧产物的流，以 对燃烧产物在进入步骤150之前进行冷却。经由控制阀153进行供应，该阀可以通过控制 装置159加以控制以实现流量控制。
[0042] 此外，该装置152用于基于燃烧产物在步骤150上游测量的温度和/或低级燃料 在步骤150下游测量的温度控制燃烧产物流入步骤150时的温度。这些温度分别使用适合 的温度传感器155和156进行测量。
[0043] 根据一个补充或替代性的实施方案，设置相同或不同的周围空气供应装置 152 (在图1中仅显示一个此类装置）用于在第一热交换步骤150下游但是在第二热交换 步骤151上游将周围空气优选经由控制阀154供应至燃烧产物的流，以对燃烧产物在进入 步骤151之前进行冷却，该阀也可以通过控制装置159加以控制。在此情况下，设置该装置 152用于基于燃烧产物在步骤151上游测量的温度和/或氧化剂在步骤151下游测量的温 度控制燃烧产物流入第二热交换步骤时的温度。这些温度分别使用适合的温度传感器157 和158进行测量。
[0044] 根据一个优选的实施方案，设置控制装置159用于由至少两个、优选至少三个温 度传感器155-158读取温度输入数据，这些温度传感器分别用于测量燃烧气体在步骤150 上游及在步骤150、151之间的温度；低级燃料在步骤150下游的温度；及氧化剂在步骤151 下游的温度。然后基于这些测量值，控制装置159用于控制供应装置152,以在第一热交换 步骤150上游将足够量的周围空气供应至燃烧产物，从而保持燃烧产物流入第二步骤151 时的温度等于或低于预定的最高允许的温度。该控制过程可以基于适当的控制算法，例如 要考虑与燃烧产物在流动通过第一热交换步骤150时的冷却相关的通过经验和/或理论确 定的参数。控制算法例如还可以基于低级燃料通过步骤150的流量。
[0045] 周围空气可以大致处于室温，但是至少比其所混合的燃烧气体更冷。
[0046] 如上所述，燃烧产物在离开管道116时的温度可以约为1000°C。根据一个优选的 实施方案，燃烧产物在可能与周围空气混合之后进入第一热交换步骤150时的温度为至少 800°C。类似地，燃烧产物在步骤150中冷却及可能额外与周围空气混合之后进入第二热交 换步骤151时的温度不大于400°C。这实现了有效的预热，但是仍然使安全风险最小化。
[0047] 通过首先预热低级燃料，及然后使用已经部分冷却的燃烧产物预热氧化剂，实现 了许多优点。
[0048] 首先，在许多应用中，与仅在一个单独的步骤中将热能热交换至燃料和/或氧化 剂可能实现的情况相比，可以将热的燃烧产物的更大比例的能量含量传递至燃料和氧化 剂。
[0049] 其次，热的燃烧产物在第一热交换步骤150中被燃料冷却时密度减小，因此将热 能传递至氧化剂的第二热交换步骤151可以设计成较小的容量。这又实现了成本更加低廉 的设备。
[0050] 再次，甚至可以预热高氧氧化剂，而不涉及安全风险。
[0051] 上面描述了优选的实施方案。然而，本领域技术人员应当清楚，可以在不背离本发 明的基本构思的情况下对所述的实施方案作出许多改变。
[0052] 例如，其可以认识到，热交换步骤150、201可以是与热交换步骤151、203相对应或 不同的类型，条件是符合在此所述的原则。
[0053] 还可以认识到，用预热的低级燃料和预热的氧化剂供应的燃烧器115可以用也加 热相同的炉110的其他燃烧器加以补充，例如传统的富氧燃料燃烧器。然而，燃烧器115优 选构成该炉110的唯一的热量来源。
[0054] 因此，本发明不应当被限制于所述的实施方案，而是可以在所附的权利要求的范 围内改变。
【主权项】
1. 使用至少一个工业燃烧器（115)燃烧燃料的方法，向该燃烧器（115)供应低热值 (LHV)为8MJ/Nm3或更低的低级气体燃料以及氧化剂，其特征在于，对来自燃料与氧化剂的 燃烧的燃烧产物首先实施将热能由燃烧产物传递至燃料并由此对其进行预热的第一热交 换步骤（150 ;201)，然后对如此冷却的燃烧产物实施将热能由冷却的燃烧产物传递至氧化 剂并由此对其进行预热的第二热交换步骤（151 ;203)。2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，氧化剂与低级燃料之间的燃烧反应加热工业 炉（IlO)03. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述低级燃料包含至少50重量％的来自 高炉（121)的炉顶煤气。4. 根据权利要求3的方法，其特征在于，低级燃料源自高炉（121)的运行，该高炉与燃 烧器（115)设置在相同的工业工厂中。5. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述氧化剂包含至少85重量％的氧。6. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述第二热交换步骤（151 ;203)包括 回流换热器型金属热交换器。7. 根据权利要求6的方法，其特征在于，在第二热交换步骤（151 ;203)中，将所述氧化 剂在一个或多个金属管（222)中输送通过一个室，燃烧产物流动通过该室，该管（222)用于 使氧化剂与燃烧产物分离并将热量由该室中的燃烧产物输送至所述管（222)中的氧化剂。8. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述燃烧产物在进入第一热交换步骤 (150 ;201)时的温度为至少800°C，所述燃烧产物在进入第二热交换步骤（151 ;203)时的 温度小于400°C。9. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，设置第一周围空气供应装置（152)以 在第一热交换步骤（150 ;201)上游将周围空气供应至燃烧产物的流，从而对燃烧产物在进 入第一热交换步骤（150 ;201)之前进行冷却，该第一空气供应装置（152)用于基于燃烧产 物在第一热交换步骤（150 ;201)上游测量的温度和/或燃料在第一热交换步骤（150 ;201) 下游测量的温度控制燃烧产物在流入第一热交换步骤（150 ;201)时的温度。10. 根据权利要求9的方法，其特征在于，设置第二周围空气供应装置（152)以在第一 热交换步骤（150 ;201)下游但是在第二热交换步骤（151 ;203)上游将周围空气供应至燃 烧产物的流，从而对燃烧产物在进入第二热交换步骤（152 ;203)之前进行冷却，该第二空 气供应装置（152)用于基于燃烧产物在第二热交换步骤（151 ;203)上游测量的温度和/或 氧化剂在第二热交换步骤（151 ;203)下游测量的温度控制燃烧产物在流入第二热交换步 骤（151 ; 203)时的温度。11. 用于预热具有8MJ/Nm 3或更低的低热值（LHV)的低级气体燃料以及氧化剂并将所 述预热的低级燃料和所述预热的氧化剂供应至至少一个工业燃烧器（115)的系统（100)， 该工业燃烧器用于使燃料与氧化剂燃烧生成热的燃烧产物，其特征在于，该系统（100)包 括将热量由热的燃烧产物传递至燃料并由此对其进行预热的第一热交换装置（150 ;201)， 该系统（100)还包括将热能由在第一热交换步骤（150 ;201)中冷却的燃烧产物传递至氧化 剂并由此对其进行预热的第二热交换器（151 ;203)。12. 根据权利要求11的系统（100)，其特征在于，所述氧化剂包含至少85重量％的氧。13. 根据权利要求11或12的系统（100)，其特征在于，所述第二热交换步骤（151 ;203) 包括回流换热器型金属热交换器。14. 根据权利要求13的系统（100)，其特征在于，在第二热交换步骤（151 ;203)中，将 所述氧化剂在一个或多个金属管（222)中输送通过一个室，燃烧产物流动通过该室，该管 (222)用于使氧化剂与燃烧产物分离并将热量由该室中的燃烧产物输送至所述管（222)中 的氧化剂。15. 根据权利要求11至14之一的系统（100)，其特征在于，设置有周围空气供应装置 (152)用于将周围空气在第一热交换步骤（150 ;201)上游供应至燃烧产物的流及在第一热 交换步骤（150 ;201)下游但是在第二热交换步骤（151 ;203)上游供应至燃烧产物的流，设 置有一个或多个温度传感器（155,156,157,158)用于在第一热交换步骤（150 ;201)上游 和/或在第一热交换步骤（150 ;201)下游测量燃烧气体的温度和/或在第一热交换步骤 (150 ;201)下游测量燃料的温度和/或在第二热交换步骤（151 ;203)下游测量氧化剂的温 度，设置有控制装置（159)用于基于来自所述至少一个温度传感器（155,156,157,158)的 测量数据控制由周围空气供应装置（152)提供的周围空气流。
【专利摘要】本发明涉及使用至少一个工业燃烧器(115)燃烧燃料的方法，向该燃烧器(115)供应低热值(LHV)为8MJ/Nm3或更低的低级气体燃料以及氧化剂。本发明的特征在于，对来自燃料与氧化剂的燃烧的燃烧产物首先实施将热能由燃烧产物传递至燃料并由此对其进行预热的第一热交换步骤(150；201)，然后对如此冷却的燃烧产物实施将热能由冷却的燃烧产物传递至氧化剂并由此对其进行预热的第二热交换步骤(151；203)。本发明还涉及用于预热燃料和氧化剂的系统。
【IPC分类】F23G7/06
【公开号】CN104981659
【申请号】CN201480007651
【发明人】T·埃克曼
【申请人】林德股份公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年1月14日
【公告号】EP2784388A1, EP2784388B1, WO2014154309A1