低NO_x排放自身再生式燃烧系统的利记博彩app

专利名称：低NO_x排放自身再生式燃烧系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及适合于加热熔炉(furnace)和热处理熔炉的低NOx排放自身再生式燃烧系统(low NOx_emission, self-regenerating combustion system)。
现有技术在工业设施中，加热熔炉通过辐射来加热填料，而热处理熔炉通过穿过环绕填料的高速烟的对流来加热在自由大气中的填料。近年来，对减小在加热熔炉中和在热处理熔炉中的气体消耗的需求已促使制造商设计出能够确保他们的设施的最大效率的解决方案。为了实现这样的结果，借助于热交换设备使用在熔炉内产生的烟来预加热助燃物质(supporter of combustion)是已知的。因此已经设计了用于预加热助燃物质的各种设备，其可分成两个主要类别:集中式回收器(centralized saver)和局部回收器。集中式回收器通常安装在烟管道中。然而，由于其材料限制、尺寸和成本，集中式回收器具有相对低的效率，且能够在约550-600°C的有限温度下预加热助燃物质。另一方面，局部回收器安装在燃烧器上，并具有使用直接离开燃烧室的烟的热、具有较高的温度的优点，并因此具有以更大的效率将助燃物质预加热到较高的水平的优点。因此，存在设置有局部内置式热恢复系统的两种类别的燃烧器:-恢复燃烧器；-再生燃烧器。恢复燃烧器使用逆流环状交换器，具有相对低的功率，并通常在热处理设施上使用。再生燃烧器能够生成适合于加热熔炉的较高功率。被称为再生器的热恢复系统安装在每个燃烧器上，燃烧器在第一步骤中存储由燃烧器所吸出的烟的热，并在第二步骤中将其转移到助燃物质。已知再生燃烧器成对地和交替地工作，当两个燃烧器中的一个燃烧器在燃烧步骤期间工作时，另一个燃烧器在吸出步骤期间工作以用于从燃烧室回收烟。因此考虑一对再生燃烧器，同时，当一个燃烧器内部的热从再生器转移到助燃物质时，另一燃烧器内部的热从烟转移到再生器。在预定的时间之后，燃烧器的再生循环和操作转向，且预先从烟转移到再生器的热被传输到助燃物质。使用再生系统，燃烧烟在几乎等于燃烧室温度的温度下与再生器交换燃烧烟的热，能够根据再生器的效率而获得助燃物质的比燃烧烟的温度低最多150-200°C的预加热温度。对于具有1200°C的室温度的加热熔炉来说，助燃物质温度因此达到1000-1050°C;然而，使用提供用于通过集中式回收器预加热的助燃物质的燃烧系统，助燃物质温度最多达到 550-600 0C ο与预热空气(通过集中式回收器预加热)燃烧器相比，再生燃烧器由于所包含的较大体积的助燃物质以及由于再生器的存在而具有大的尺寸，且再生燃烧器由于流体的复杂管理而意味着设施设计的难题:为每个燃烧器提供烟返回管和用于助燃物质的输送管以便执行再生转向循环。而且，从燃烧步骤到烟吸出步骤，每对燃烧器由用于在一个燃烧器和另一燃烧器之间循环该操作的阀管理，且反之亦然。加热熔炉和热处理熔炉依尺寸制造成将预定数量的材料加热到预定温度。这样的输入数据相应于所需的且因此在设施上建立的确定热功率。因为再生燃烧器成对地和交替地工作，当两个燃烧器中的一个燃烧器作为燃烧器工作时(燃烧步骤)，另一个燃烧器没有给系统热贡献(从室的烟吸出步骤)，所以与常规的燃烧器相比，必须建立所需的热功率两次以获得相同的装机功率。使用在上面的操作中从热势方面来说等于单个常规燃烧器的一对再生燃烧器，产生了下面的问题:a)由于燃烧器的尺寸而产生的定位燃烧器的困难；b)对于管道和控制系统的难题；c)通过助燃物质的较高温度而增加的NOx排放。关于问题a)，与具有常规燃烧器的熔炉相比，可在设计阶段中选择下面的选项来分配热功率:I)安装等于常规燃烧器的数量的两倍并具有与常规燃烧器相同的功率的多个再生燃烧器，即，在上面的操作中的一对再生燃烧器在功率方面等于一个常规燃烧器；2)安装等于常规燃烧器的数量并总的来说具有常规燃烧器的功率的两倍的多个再生燃烧器，即，在上面的操作中的一对再生燃烧器在功率方面等于两个常规燃烧器。已知的是，对于相同的功率，与等效的常规燃烧器相比，再生燃烧器具有较大的总尺寸。与常规燃烧系统(

图1a)相比，选项1(图1b)需要安装两倍的燃烧器，具有在室中实现高灵活性和良好的热均匀性的优点。然而，所述选项I从空间方面来说并不总是可行的，这是由于该对燃烧器的大的总尺寸和相同燃烧器的进料管的总尺寸。采用纵梁熔炉的侧部下区域作为基准，纵梁和立柱的间距和截面根据填料且因此根据其重量来限定。在相同填料的情况下，间距越大，在重压于每个立柱上上的重量就越高，且纵梁和立柱的横截面将必须更大。因此，在填料上将存在较强的滑动标志(skidmark)。间距越小，纵梁和立柱的截面就越小。通过增加立柱的数量，将有较高的热分散，这是由于冷却和较高的气体消耗。考虑到必须在常规燃烧器的空间中在熔炉的侧壁中安装一对再生燃烧器的这样的初步意见，可能必须增加立柱和纵梁的间距(以及相应地，因此的截面和滑动标志)以使这对燃烧器固定在一个立柱和另一立柱之间，这是非常可能的。否则，必须减小间距(并相应地增加气体消耗)以使单个燃烧器固定在纵梁的一个间距和另一间距之间。选项2(图1c)提供用于相对于常规燃烧器(图1a)的数量的相同数量的再生燃烧器的安装，所述再生燃烧器在这种情况下具有选项I的再生燃烧器的功率的两倍。因此，单个再生燃烧器的进料管具有非常大的截面，且熔炉内部的热分布不是最佳的。事实上，虽然运行的再生燃烧器在燃烧室中交替，但是一些区域并不能被热输入覆盖，结果是不完美地均匀的填料加热，如将在选项1(图1b)中发生的。
关于问题b)，当前的再生系统概念内在的一些重要设施的设计问题(图2)起因于两个选择(选项I和2)。虽然常规燃烧器具有两个管(图2a——助燃物质或燃料的供给)，对于一对再生燃烧器(图2b)来说需要六个管:用于助燃物质输送的两个管、用于燃料输送的两个管以及用于燃烧烟返回的两个管；所有管都设置有切换再生所需的相应的开关阀(on-offvalve)。如果使用循环阀，则对于一对再生燃烧器(图2c)需要四个管:用于助燃物质输送的一个管、用于燃料输送(以及相应的开关阀)的两个管以及用于燃烧烟返回的一个管。如果这样的燃烧器的控制装置提供用于开/关系统(图3)，则每个管必须进一步设置有自动开关阀。因此，虽然常规燃烧器具有两个开关阀(图3a——在助燃物质输送上的一个阀和在燃料输送上的一个阀)，但是一对再生燃烧器具有六个开关阀(图3b):在助燃物质输送上的两个阀、在燃料输送上的两个阀和在燃烧烟返回上的两个阀。如果循环阀被使用，则开关阀被减小到四个(图3c):在助燃物质输送上的一个阀、在燃料输送上的两个阀和在燃烧烟返回上的一个阀。关于问题c)，被更多地称为NOx的一氧化氮和二氧化氮的排放还根据助燃物质温度来改变:助燃物质的预加热温度越高，NOx排放就越高。因此，NOx排放在再生燃烧器中明显地较高是自然的，其中与具有冷助燃物质的燃烧器比较，助燃物质被预加热到1050-1100°C，或被预加热到 500-550°C。因此感受到提供允许克服上述缺点的自身再生式燃烧系统和相关燃烧过程的需要。发明概述本发明的主要目的是提供与已知的再生燃烧系统相比更简单且更紧凑的自身再生式燃烧系统，其同时允许NOx排放减少。本发明的另外的目的是提供自身再生式燃烧系统，其能够执行当前再生系统的两个步骤:燃烧和烟吸出，同时在其最低配置中使用单个燃烧器来代替目前所需的该对燃烧器。本发明的另一目的是提供总是允许获得非常低的NOx排放的相关燃烧过程。因此，本发明的目的在于通过提供低NOx排放自身再生式燃烧系统来实现上面的目的，根据权利要求1，该自身再生式燃烧系统包括:-单个燃烧器，其被配置成将燃料引入燃烧室中，并在内部设置有至少两个第一室，该至少两个第一室彼此分离且配置成分别将助燃物质引入所述燃烧室中并同时接收从所述燃烧室吸出的燃烧烟，或反之亦然；-再生主体，其连接到燃烧室，并设置有两个第二室，该两个第二室彼此分离且被分别配置成在助燃物质朝着燃烧器通过时预加热该助燃物质并从来自于燃烧器的燃烧烟回收(recover)热，或反之亦然；所述第二室中的第一个室与燃烧器的第一个室连通，且所述第二室中的第二个室与燃烧器的第二个室连通；-切换阀(switchingvalve)，其具有四个通路和三个位置，该切换阀设置有两个第三相互分开的室；该系统配置成使得该两个第三室中的一个、所述第二室中的第一个室和燃烧器的第一个室限定第一路径，而该两个第三室中的另一个、所述第二室中的第二个室和燃烧器的第二个室限定不同于第一路径的第二路径，并被配置成使得在切换阀的第一位置中，助燃物质遵循第一路径，且燃烧烟在相反的方向上遵循第二路径；在所述切换阀的第二位置中，助燃物质遵循第二路径，且燃烧烟在相反的方向上遵循第一路径；以及在切换阀的第三位置中，所述阀关闭第一路径和第二路径，确定燃烧系统的关闭。本发明的第二方面提供通过熔炉和上面的燃烧系统可执行的低NOx排放燃烧过程，所述系统与所述熔炉协作来限定燃烧室，根据权利要求15，该过程循环地包括下面的步骤:-提供配置在第一位置中的切换阀；-在所述室的至少一个燃烧区域中引入引起第一燃烧反应的助燃物质和燃料，助燃物质遵循所述第一路径，以便在其朝着燃烧器通过时在再生主体内被预加热；-在第一燃烧反应的同时，从所述至少一个燃烧区域吸出燃烧烟的部分，燃烧烟遵循所述第二路径，使得其热的部分在其朝着切换阀通过时被回收；-在预定的时间间隔之后，将切换阀的配置从第一位置更改到第二位置；-在所述至少一个燃烧区域中引入引起第二燃烧反应的助燃物质和燃料，助燃物质在相反的方向上遵循所述第二路径，以便在其朝着燃烧器通过时在再生主体内被预加
执.
-在所述第二燃烧反应的同时，从所述至少一个燃烧区域吸出燃烧烟的部分，燃烧烟在相反的方向上遵循所述第一路径，使得其热的部分在其朝着切换阀通过被回收；-在预定的时间间隔之后，将切换阀的配置从第二位置更改到第一位置。作为本发明的目的的自身再生式燃烧系统设置有单个燃烧器，该燃烧器能够执行再生循环的两个步骤，即，燃烧步骤和烟吸出步骤，同时用于通过再生主体或仅仅再生器和四通三位阀将助燃物质局部地预加热到最大效率。有利地，所述四通三位阀允许这样的步骤的切换和燃烧器的开/关控制(助燃物质端和烟端)被管理。由于各种燃烧技术的使用，所产生的燃烧确保非常低的NOx值。助燃物质的引入和燃烧烟的吸出由设备例如风扇和排气机来执行。这样的设备产生在助燃物质上的压力和在燃烧烟上的吸力，该压力和吸力分别直接作用在作为本发明的目的的再生系统上。这样的自身再生式燃烧系统具有下面的优点:-与基于该对再生燃烧器的系统相比更紧凑；-与基于该对再生燃烧器的系统相比更小的安装空间；-与具有相同的功率的常规燃烧器相比更有效率(更少的气体消耗)；-在室中的热分布的最大灵活性和最大均匀性；-与基于该对再生燃烧器的系统相比管理更简单；-更少的设施设计难题；-低污染NOx排放。有利地，连接到本发明的自身再生式燃烧系统的连接管被最小化:系统需要单个助燃物质输送管、单个燃料输送管和单个主动燃烧烟返回管。通过四通三位阀，系统不需要用于循环再生步骤或用于系统的开/关控制的另外的开关阀(助燃物质端和烟端)。与再生燃烧系统比较，本发明的系统的结构被大大地简化。已知的再生燃烧系统由下列部分形成:-两个再生燃烧器，每个再生燃烧器包括用于助燃物质的扩散器和燃料引入喷枪(fuel introduction lance)；-两个分离的再生主体，其中相应的再生床被插入；-四个开关阀，其用于切换再生步骤并执行燃烧器的开/关控制:事实上，每个燃烧器具有在助燃物质输送管上的一个阀和在燃料烟返回管上的一个阀；-用于燃料的两个开关阀:对每个燃烧器有一个阀。另一方面，本发明的自身再生式燃烧系统包括:-单个燃烧器，其包括用于助燃物质的扩散器和燃料引入喷枪；-单个再生主体，其中设置了两个再生床；-四通三位切换阀，其用于切换再生步骤并执行燃烧器的开/关控制:-用于燃料的单个开关阀。有利地，再生主体是分开的，并位于单个燃烧器的主体外部。该设备允许获得较高的功率，因为如在设置在燃烧器主体内部的再生器的实例中那样地限制再生器的尺寸不是必要的。本发明的系统直接连接到设施管，S卩，通过四通切换阀连接到设施的助燃物质输送管和烟返回管。这样的系统复制传统燃烧系统一般具有的紧凑性和简单性特征，具有以成对的相同的燃烧器所形成的再生系统一般所具有的优点，即，使用直接从燃烧室吸出的烟的热，通过具有高百分比的氧化铝的陶瓷元素所形成的再生床来以更大的效率预加热助燃物质。换句话说，与常规燃烧器比较，本发明的自身再生式燃烧系统减小了燃料消耗，复制常规燃烧器的紧凑性和简单性特征，因为其不需要用于预加热助燃物质的另外的集中式热回收设备。为了实现这样的结果，燃烧器主体、再生主体和四通切换阀每个在内部分成两个单独的室，其中助燃物质和燃烧烟分别平行地和在相反的方向上流动。燃烧器的每个室借助于在再生器与燃烧器之间和在切换阀与再生器之间的连接管而与再生器的相应室和四通切换阀的相应室连通。本发明的系统的两个操作步骤可被区分开，在下文中参考图5来解释，该两个操作步骤具有相同的持续时间且限定本发明的系统的操作循环。步骤1:这样的步骤相应于四通切换阀4的在图5a中的位置，其以一顺序允许室温下且来自于输送管的助燃物质填充切换阀的两个室中的第一个，从所述阀离开，进入将切换阀连接到再生主体3的两个管中的第一个，穿过再生器的两个室中的第一个，由两个再生床中的第一个预加热，流经燃烧器2的两个室中的第一个，并通过燃烧器扩散器孔的第一部分被注入到熔炉内部以被混合并使用燃料来执行燃烧，燃料通过位于燃烧器中的喷枪而注入到熔炉中；同时，该四通阀的在图5a中的位置以一顺序允许烟通过扩散器孔的第二部分从熔炉吸出，穿过燃烧器的两个室中的第二个，将热转移到两个再生床中的第二个，穿过将切换阀连接到再生主体的两个管中的第二个，进入切换阀，填充所述阀的两个室中的第二个，并流到烟返回管中。步骤2:这样的步骤相应于四通切换阀4的在图5b中的位置，其以一顺序允许室温下且来自于输送管的助燃物质填充切换阀的两个室中的第二个，从所述阀离开，进入将切换阀连接到再生主体3的两个管中的第二个，穿过再生器的两个室中的第二个，由所述两个再生床中的第二个预加热，流经燃烧器2的两个室中的第二个，并通过燃烧器扩散器孔的所述第二部分被注入到熔炉内部以被混合并使用燃料来执行燃烧，燃料通过位于燃烧器中的相同喷枪而注入到熔炉中；同时，该四通阀的在图5b中的相同位置以一顺序允许烟通过扩散器孔的所述第一部分从熔炉吸出，穿过燃烧器的两个室中的第一个，将热转移到两个再生床中的第一个，穿过将切换阀连接到再生主体的两个管中的第一个，进入切换阀，填充所述阀的两个室中的第一个，并流到烟返回管中。也提供了另外的步骤(步骤3)，其在自身再生式系统关闭时或在系统的热潜在控制提供开/关操作时开始起作用。在这种情况下，步骤I和2可被标识为“开”步骤，而步骤3被标识为“关”步骤。步骤3相应于四通切换阀4的在图5c中的位置，其不允许助燃物质以一顺序穿过阀的两个室中的一个、穿过再生器的两个室中的一个并穿过燃烧器的两个室中的一个并因此执行燃烧，或者不允许烟从熔炉被吸出、穿过燃烧器的两个室中的另一个、穿过再生器的两个室中的另一个并穿过切换阀的两个室中的另一个。在这样的步骤3期间，由于有根据设施热需求的可变持续时间，燃料不被注入熔炉中。同时,在单个再生主体的两个室中的两个再生床不被流体撞击，因而不交换热并保持准备在两个“开”步骤中的一个(步骤I或步骤2)中将热转移到助燃物质或从烟吸收热。在上面的步骤I和2期间，燃烧出现在燃烧室内部的助燃物质和燃料之间。考虑到助燃物质的高温且已知当助燃物质温度增加时NOx排放增加，引起NOx的大大减少的燃烧技术的使用对本发明来说已经成为必要的。由耐火材料制成的扩散器依尺寸制造成通过位于扩散器的轴上的单个孔将燃料注入室中，该轴与燃烧器的纵轴重合。扩散器也设置有布置在椭圆上的多个孔，椭圆的中心位于扩散器的所述轴上。布置在椭圆上的这样的多个孔用于注入助燃物质并抽取由这样的燃烧反应产生的燃烧烟。作为可选方案，根据操作步骤，沿着椭圆的孔中的一半用于注入助燃物质，而另一半用于抽取燃烧烟。为了减少NOx排放，自身再生式系统被配置成使用适合于减小烟温度和减少NOx排放并可选地适合于使燃烧器内部的烟再循环达到最大的燃烧技术来操作。从属权利要求描述本发明的优选实施方式。附图简述从对借助于附图以非限制性实例的方式阐示的自身再生式燃烧系统的优选但非排他的实施方式的详细描述，本发明的另外的特征和优点将显得更加清楚，在附图中:图1a示出了设置有具有常规燃烧器的已知燃烧系统的熔炉的示意性截面；图1b示出了设置有具有再生燃烧器的第一已知燃烧系统的熔炉的示意性截面；图1c示出了设置有具有再生燃烧器的第二已知燃烧系统的熔炉的示意性截面；图2a示出了与常规燃烧器有关的管的图示；图2b示出了与一对现有技术再生燃烧器有关的管的图示；图2c示出了与具有循环阀的一对现有技术再生燃烧器有关的管的图示；
图3a示出了与设置有开/关控制系统的常规燃烧器有关的管的图示；图3b示出了与设置有开/关控制系统的一对现有技术再生燃烧器有关的管的图示；图3c示出了与设置有循环阀和开/关控制系统的一对现有技术再生燃烧器有关的管的图示；图4示出了根据本发明的设置有燃烧系统的熔炉的示意性截面；图5a、5b和5c示出了在三种不同的操作模式下的根据本发明的燃烧系统的图示；图6示出了本发明的系统的第一透视图；图7示出了部分地打开的本发明的系统的第二透视图；图8示出了本发明的系统的第三透视图；图9示出了沿着本发明的系统的所有实施方式所共有的第一部件的第一水平面的截面图；图10示出了沿着本发明的系统的第一部件的第二水平面的截面图；图11示出了沿着本发明的系统的第一部件的第三水平面的截面图；图12示出了沿着本发明的系统的第一部件的第四水平面的截面图；图13示出了沿着本发明的系统的另外的部件的水平面的截面图；图14示出了沿着本发明的系统的第一实施方式的水平面的部分截面图；图15示出了沿着图14中的系统的第二部件的第一平面的截面图；图16示出了沿着图14中的系统的第二部件的第二平面的截面图；图17示出了沿着图14中的系统的第二部件的第三平面的截面图；图18示出了沿着本发明的系统的第二实施方式的水平面的部分截面图；图19示出了沿着图18中的系统的第二部件的第一平面的截面图；图20示出了沿着图18中的系统的第二部件的第二平面的截面图；图21示出了沿着本发明的所述第三实施方式的第二部件的第一平面的截面图；图22示出了沿着本发明的所述第三实施方式的第二部件的第二平面的截面图；图23示出了本发明的系统的所有实施方式所共有的第三部件的透视图；图24a、24b和24c示出了在三个不同的位置中的所述第三部件的截面。在附图中，相同的参考数字标识相同的元件或部件。本发明的优选实施方式的详细描述参考图4到24，示出了全局地使用参数数字I指示的自身再生式燃烧系统的优选实施方式，其适合于使用空气分级和/或内部烟再循环和/或火焰稀释技术的并行组合来实现具有高速火焰的低NOx排放燃烧。在其所有的实施方式中，作为本发明的目的的自身再生式燃烧系统I包括:-单个燃烧器2;-到燃烧器的单个燃料输送管(未示出)，其设置有相应的开关阀；-单个再生主体3，其中设置了优选地由具有高百分比的钒土或其它适当的陶瓷材料的球形成的两个再生床11、12 ;-四通三位切换阀，其用于切换再生步骤并执行燃烧器的开/关控制；
-在切换阀4和再生主体3之间的两个连接管13、14；-在再生主体3和燃烧器2之间的连接管9。本发明的系统直接连接到设施管，S卩，通过四通切换阀4连接到助燃物质例如空气的输送管15并连接到烟返回管16。 限定纵轴H的燃烧器2包括:-中空金属主体7，其具有实质上椭圆柱形形状；-凸缘51，其用于将燃烧器耦合到熔炉外壳；-燃烧头或扩散器5，其具有大体上平坦和椭圆的形状，用于使燃料气体和助燃物质从中空主体7进入熔炉的燃烧室中，所述扩散器5在中空主体7的第一端处容纳到所述中空主体7中；-盖8，其具有大体上平坦和椭圆的形状，在其中热绝缘，盖8在中空主体的第二端处关闭所述中空主体；-引入喷枪6，其用于燃料气体，纵向地横穿中空主体7并沿着燃烧器的纵轴H布置；-管50，其用于供给燃料气体，横穿盖8并连接到引入喷枪6。盖8被穿透以用于使燃料气体引入喷枪6通过。用于供给燃料气体的管50使燃料输送管(未示出)和燃料引入喷枪6处于连通。如将在下文中详细地解释的，燃料气体通过扩散器5被引导到燃烧室中，被引导到区域66、62和63中或仅仅到区域62和63中。有利地，燃烧器2的中空主体7设置有被耐火材料的壁43相互分离的至少两个室41、42，其中室41用于将助燃物质供给到扩散器5，且室42用于吸出燃烧烟，或根据本发明的系统的操作步骤反之亦然。一方面，所述室41、42分别与室38、39连通，室38、39也被耐火材料40相互分离并设置在再生主体3和燃烧器2之间的连接管9中。另一方面，替代地，室41、42直接地与燃烧室的区域66、62、63连通，或通过设置在扩散器5的主体中的相应孔间接地与燃烧室的区域66、62、63连通。使用导向器来执行燃烧器的点火，为此，在扩散器5上制造相应的专用孔。使用UV试池(UV cell)(未示出)执行火焰探测。UV试池通过扩散器5上的相应专用孔与火焰连通。具有大体上平行六面体形状的再生主体3包括:顶壁34，到燃烧器2的连接管9装配在顶壁34上；底壁35 ;以及侧壁10，其将底壁35连接到顶壁34。再生主体3被耐火材料的分隔壁33内部地分成相互不连通的两个室3’、3”。室3’包括通过再生床11相互分离的下空间29和上空间31。室3’的下空间29由三个侧壁10、底壁或底面35、分隔壁33和再生床11定界。所述下空间29通过设置在侧壁10中的孔27与管13连通。室3’的上空间31由三个侧壁10、顶壁34、分隔壁33和再生床11定界。所述上空间31通过设置在顶壁34中的孔36与管9连通。同样地，室3”包括通过再生床12相互分离的上空间30和下空间32。室3”的下空间30由三个侧壁10、底壁或底面35、分隔壁33和再生床12定界。
所述下空间30通过设置在侧壁10中的孔28与管14连通。室3”的上空间32由三个侧壁10、顶壁34、分隔壁33和再生床12定界。所述上空间32通过设置在顶壁34中的孔37与管9连通。在再生主体的顶壁34中的孔36和孔37由壁33分离。在再生主体3和切换阀4之间的连接管13在一端处连接到孔27且在另一端处连接到切换阀4的通路或管23 ;而连接管14在一端处连接到孔28且在另一端处连接到切换阀4的通路或管24。具有四个通路和三个位置的切换阀4包括阀主体17，其设置有:-两个室20、21，其由被称为遮挡板(shutter)的移动元件19分开,移动元件19可占据三个位置，确定室20、21的分别的不同位置；-通路或管25，其用于阀主体17的室21中的助燃物质的入口，所述管25连接到助燃物质的输送管15 ；-通路或管23，其用于在遮挡板19占据第一位置(图24a)时，将来自于室21的助燃物质引入到连接到再生主体3的室3’的管13中，并用于在遮挡板19占据第二位置(图24b)时，将来自于燃烧器2和来自于室3’的燃烧烟引入到阀主体17的室20中；-通路或管26，其用于将到达阀主体17的室20的燃烧烟排出到烟返回管16中；-通路或管24，其用于在遮挡板19占据第一位置(图24a)时，将来自于燃烧器2和来自于室3’的燃烧烟引入到阀主体17的室20中，或用于在遮挡板19占据以上第二位置(图24b)时将来自于室21的助燃物质引入到连接到再生主体3的室3”的管14中。另一方面，遮挡板19具有这样一种形状，使得当其占据第三位置(图24c)时，其完全地闭合管23和24，并从而闭和切换阀4和再生主体3之间的任何连接。以这种方式，助燃物质输送到再生主体3和燃烧烟从所述再生主体3的返回被完全地中断。考虑到经过管25的中心和经过管26的中心并将切换阀4分成两个部分的虚轴X、经过管23的中心和经过管24的中心并将切换阀分成两个另外的部分的虚轴Y以及与遮挡板19成整体并将遮挡板19分成两个纵向部分的虚轴Z，可能定义:-切换阀4的第一位置(图24a)，其中轴Z相对于轴X成-45°且相对于轴Y成+45。；-切换阀4的第二位置(图24b)，其中轴Z相对于轴X成+45°且相对于轴Y成-45。；-切换阀4的第三位置(图24c)，其中轴Z相对于轴X成90°且平行于轴Y。本发明的系统的操作过程可根据切换阀4的遮挡板19的位置来定义，遮挡板19在切换阀4内部物理地移动两个室20、21，使连接管13、14与再生主体3的功能反转。为了更清楚，在本发明的再生燃烧系统中提供了两个相互平行的路径。第一路径包括:切换阀4的室20或室21 ;阀4和再生主体3之间的连接管13 ;再生主体的室3’的下区域29、再生床11和上区域31 ;再生主体3和燃烧器2之间的连接管9的室38 ;燃烧器2的室41 ;燃烧器2的扩散器5的孔61。另一方面，第二路径包括:切换阀4的室20或室21 ;阀4和再生主体3之间的连接管14 ;再生主体的室3”的下区域30、再生床12和上区域32 ;管9的室39 ;燃烧器2的室42 ;燃烧器2的扩散器5的孔48。
在图6到17所示的本发明的第一优选实施方式中，燃烧器2的中空主体7设置有三个室41、42和45。室41布置在盖8附近，并由所述盖8、由在其中热绝缘的中空主体7的内表面且由平行于盖8的耐火材料的中间壁43定界。所述室41在一端通过设置在顶壁34中的孔36与管9的室38连通，且在另一端其通过至少一个管71 (图15)与设置在扩散器5中的至少一个孔73连通并通过管46 (图16)与设置在扩散器5上的孔61连通。室42是室41和室45之间的中间室，并由中间壁43、由中空主体7的内表面且由平行于壁43的耐火材料的另外的中间壁44定界。所述室42在一端通过设置在顶壁34中的孔37与管9的室39连通，且在另一端其通过至少一个管72 (图15)与设置在扩散器5中的至少一个孔74连通并通过管47 (图17)与设置在扩散器5上的孔48连通。管71、72和管46、47具有圆柱形形状，并由抵抗高温的材料，例如碳化硅制成。在数量上优选地在I和2之间的管71倾斜地穿过中间壁43、44和室42、45，并可具有小于扩散器5的相应孔73的直径的直径，在这种情况下限定通道冠或截面。在数量上优选地在I和2之间的管72倾斜地穿过中间壁44和室45，并可具有小于扩散器5的相应孔74的直径的直径，在这种情况下限定通道冠或截面。在数量上在2和8之间、优选地在4和6之间的管46穿过中间壁43、44和室42、45，并可在远离室41的其端部处设置有部分地插入扩散器5的相应孔61中的会聚段76，在这种情况下能够限定通道冠或截面。在数量上在2和8之间、优选地在4和6之间的管47穿过中间壁44和室45，并可在远离室42的其端部处设置有部分地插入扩散器5的相应孔48中的会聚段77，在这种情况下能够限定通道冠或截面。所述通道冠或截面因此由管46、47、71、72的端部部分内部地界定，并由相应的孔61、48、73、74外部地界定。室45布置在扩散器5附近，并由所述扩散器5、由中空主体7的内表面且由也平行于扩散器的中间壁44定界。所述室45直接与设置在扩散器5中的至少两个孔49连通，并且如果设置上面的通道冠或截面(图15到17)，则也与孔61、48、73、74连通。孔49以及通道冠或截面的功能是在图24a和24b中所示的切换阀4的遮挡板19的位置A和B中的系统操作期间允许在室45内部的燃烧烟再循环。在这个第一实施方式中，优选但不必需由耐火材料制成的扩散器5设置有限定主要燃烧区域66的中心腔75，并设置有下面的孔:-至少一个孔73，其使相应的管71和因而燃烧器的室41处于与主要燃烧区域66连通；-至少一个孔74，其使相应的管72和因而燃烧器的室42处于与主要燃烧区域66连通；-孔61，其使相应的管46和因而室41处于与次要燃烧区域62连通；-孔48，其使相应的管47和因而室42处于与次要燃烧区域62连通；-中心孔64，其沿着扩散器的轴线布置，其使燃料弓I入喷枪6处于与主要燃烧区域66连通，喷枪6与所述中心孔64同轴并部分地装配到孔64中；-至少两个孔49，其使燃烧器的室45处于与燃烧区域62、66连通。
有利地，用于注入助燃物质或吸出烟的孔61和48具有前端，即朝着次要燃烧区域62布置的前端，其沿着具有在燃烧器2的纵轴H上的中心的椭圆定位。由于在通过喷枪6注入燃烧室中的燃料和通过孔61或48注入的助燃物质之间的混合在离扩散器5的不同距离处发生的事实，这样的有利布置允许进行稀释的次要燃烧。这是由于孔61、48离与燃料注入方向重合的燃烧器的纵轴的距离不恒定的事实。燃烧因此被稀释，且当离扩散器的距离增加时，助燃物质和燃料之间的燃烧反应逐渐地进行。这引起NOx排放的进一步减少。孔61的数量、形状、相对于燃烧器的纵轴的可能倾斜度以及布置与孔48的相同。孔61和48在椭圆上的布置可以是交替的:1个接I个、2个接2个、3个接3个、4个接4个、5个接5个、6个接6个、7个接7个、8个接8个。优选地，该布置是I个接I个(图6)，以便更好地使用被扩散器吸出的烟的内部再循环。可选地，孔61、48具有在燃烧器的内部附近的第一圆柱段以及在次要燃烧区域62附近的第二截头圆锥段70、69。特别是，这样的第二截头圆锥段70、69在朝着所述区域62的方向上发散。这个技术解决方案有利于助燃物质的喷射效应，减小了混合区的下游的负载损耗，且因此其意味着燃烧烟的较高吸出。有利地，用于注入助燃物质或抽取烟的孔73和74具有朝着主要燃烧区域66布置的前端。这样的前端优选地沿着包含所述椭圆的长轴或短轴的至少一个平面定位。例如，在图6中，孔73和74总共是两个，并沿着包含所述椭圆的短轴的平面分别布置在中心孔64之上和之下。在两个孔73和两个孔74的情况下，第一对孔73、74的前端沿着包含椭圆的长轴的平面布置，而第二对孔73、74的前端沿着包含短轴的平面布置。孔73的数量和相对于燃烧器的长轴的倾斜度与孔74相同。有利地，用于将烟再循环到室45中的孔49具有沿着所述椭圆的长轴定位的前端。例如，在图6中，孔49是分别布置在腔75的侧部处的两个孔。考虑到本发明的这个第一实施方式，熔炉的燃烧室由主要燃烧区域66、次要燃烧区域62和区域62下游的其余区域63形成。特别地，为了进一步减少NOx排放，除了扩散器5和区域63以外，次要燃烧区域62也被朝着区域63发散的发散喇叭口 60定界。这样的喇叭口 60用来促进烟在这样的次要燃烧区域62内的再循环，以便减少N0X。下面是对本发明的自身再生式燃烧系统的所述第一实施方式的稳态操作的描述，其中过程步骤借助于遮挡板19在切换阀4内的运动而从位置A到位置B(图24a、24b)交替。遮挡板19以预定的时间间隔从位置A到位置B的这个连续运动(反之亦然)允许最多地使用燃烧烟的被交替地转移到再生主体或简单地再生器3的两个再生床11、12中的一个的热来预加热的助燃物质的连续优化。当必须关闭燃烧系统时，遮挡板19将移动到位置C(图24c)。为了执行根据本发明的过程，提供了用于处理和控制该过程的内置在系统中的装置，用于控制切换阀4的遮挡板19以及也用于控制燃料输送管上的切换阀。位置A(图 24a)步骤1-位置A来自于输送管15的助燃物质进入切换阀4，并穿过阀的管25或“第一通路”。助燃物质穿过由阀主体17和遮挡板19定界的室21。助燃物质被引导到阀的管23或“第二通路”中，并通过管13输送到再生器3。助燃物质在室温下通过孔27进入再生器3，并填充室3’的下空间29。助燃物质在高温下穿过再生床11被预加热(在还没有描述的前一步骤中通过使燃烧烟通过而被预加热)，从再生床11离开，并填充室3’的上空间31。预加热的助燃物质因此从室3’穿过顶壁34的孔36，进入与燃烧器2内部的室41连通的管9的室38中。一旦填充了室41的容积，助燃物质就穿过管71和管46以分别到达扩散器5的孔73和孔61。助燃物质的被称为主要助燃物质的一部分进入管71中，穿过孔73并通往主要燃烧区域66中。助燃物质的被称为次要助燃物质的另一部分进入管46中，穿过孔61并通往区66下游的次要燃烧区域62中。同时，独立于切换阀4来自于相应的输送管(未示出)的燃料填充管50内部的容积65，并被引入到燃烧器2内部的引入喷枪6中。穿过喷枪6并穿过扩散器5的中心孔64，燃料通往主要燃烧区域66中。燃料与区域66内的主要助燃物质混合，产生燃烧的被称为主要燃烧的第一部分，这在燃料过量时发生。燃烧反应通过来自于主要燃烧的过量燃料、次要助燃物质和由主要燃烧反应产生的烟在与区域66相邻的区域62中完成。这样的次要燃烧在助燃物质过量时发生。在这个步骤中，管71和孔73可被定义为“主要的”，因为其对主要燃烧作贡献，而管46和孔61可被定义为“次要的”，因为其对次要燃烧作贡献。这样的燃烧技术(空气分级)减小了火焰温度和NOx排放，Nox排放也由于通过助燃物质的喷射效应促进的燃烧烟的一部分的内部再循环而进一步减少，这产生影响室45的真空，其中烟被吸出并接着由进入管46和71的助燃物质朝着扩散器5的孔61和73拉出。再循环效应用来使助燃物质进入具有低于原始含氧百分比(大约21%)的含氧百分比的燃烧室中。步骤2-位置A与步骤I)同时，由上面描述的燃烧反应产生的燃烧烟的一部分被如下文中所述的本发明的系统吸收。在高温下，燃烧烟穿过扩散器5的分别具有与孔73和61相同的几何结构的孔74和48，并进入管72和47中。烟填充燃烧器2内部的室42并进入管的室39中。穿过再生器3的顶壁34的孔37进入再生器3中，烟填充室3”的上容积32。一旦上容积32已经被填充，烟就穿过低温下的再生床12冷却下来(在还没有描述的前一步骤中通过使助燃物质在室温下通过而被冷却)。一旦穿过再生床12，冷却的烟就填充室3”的下容积30。冷却的烟接着穿过孔28并进入管14中，一直到达切换阀4的管24或“第三通路”中。因此通往由阀主体17和由遮挡板19定界的室20中的冷却的烟被引导到阀的管26或“第四通路”中，并被输送到将本发明的系统连接到设施的烟返回管16中。位置B(图 24b)步骤1-位置B来自于输送管15的助燃物质进入切换阀4，并穿过阀的管25或“第一通路”。助燃物质穿过由阀主体17和由遮挡板19定界的室21。助燃物质被引导到阀的管24或“第三通路”中，并通过管14输送到再生器3。助燃物质在室温下通过孔28进入再生器3，并填充室3”的下空间30。助燃物质在高温下穿过再生床12被预加热(在与切换阀4的位置A有关的前一步骤2中通过使燃烧烟通过而被预加热)，从再生床12离开，并填充室3”的上空间32。预加热的助燃物质因此从室3”穿过顶壁34的孔37进入与燃烧器2内部的室42连通的管9的室39中。一旦填充了室42的容积，助燃物质就穿过管72和管47以分别到达扩散器5的孔74和孔48。助燃物质的被称为主要助燃物质的一部分进入管72中，穿过孔74并通往主要燃烧区域66中。助燃物质的被称为次要助燃物质的另一部分进入管47中，穿过孔48并通往在区域66下游的次要燃烧区域62中。同时，独立于切换阀4来自于相应的输送管(未示出)的燃料填充管50内部的容积65，并被引入到燃烧器2内部的引入喷枪6中。穿过喷枪6并穿过扩散器5的中心孔64，燃料通往主要燃烧区域66中。燃料与区域66内的主要助燃物质混合，产生燃烧的被称为主要燃烧的第一部分，这在燃料过量时发生。燃烧反应通过来自于主要助燃物质的过量燃料、次要助燃物质和由主要燃烧反应产生的烟在与区域66相邻的区域62中完成。这样的次要燃烧在助燃物质过量时发生。在这个步骤中，管72和孔74可被定义为“主要的”，因为其对主要燃烧作贡献，而管47和孔48可被定义为“次要的”，因为其对次要燃烧作贡献。这样的燃烧技术(空气分级)减小了火焰温度和NOx排放，Nox排放也由于通过助燃物质的喷射效应促进的燃烧烟的一部分的内部再循环而进一步减少，这产生影响室45的真空，其中烟被吸出并接着由进入管47和72的助燃物质朝着扩散器5的孔48和74拉出。再循环效应用来使助燃物质进入具有低于原始含氧百分比(大约21%)的含氧百分比的燃烧室中。步骤2-位置B与步骤I)同时，由上面描述的燃烧反应产生的燃烧烟的一部分被如下文中所述的本发明的系统吸收。在高温下，燃烧烟穿过扩散器5的孔73和61，并进入管71和46中。烟填充燃烧器2内部的室41并进入管9的室38中。穿过顶壁34的孔36进入再生器3中的烟填充室3’的上容积31。一旦上容积31已经被填充，烟就穿过低温下的再生床11冷却下来(在与切换阀4的位置A有关的前一步骤I中通过使助燃物质在室温下通过而被冷却)。一旦穿过再生床11，冷却的烟就填充室3’的下容积29。冷却的烟接着穿过孔27并进入管13中一直到达切换阀4的管23或“第二通路”中。因此通往室20中的冷却的烟被引导到阀的管26或“第四通路”中，并被输送到将本发明的系统连接到设施的烟返回管16中。位置C(图 24c)当必须关闭燃烧系统时，遮挡板19将被移动到位置C。来自于输送管15的助燃物质穿过阀的管25或“第一通路”进入切换阀4。助燃物质填充由阀主体17和遮挡板19定界的室21。因为遮挡板19闭合两个管23、24(第二通路和第三通路)，所以助燃物质不能继续其朝着再生器3和燃烧器2的行进，并被迫停止到阀4的室21中。事实上，输送管15未连接到阀4和再生器3之间的连接管13、14中的任一个。如在与位置A有关的步骤2中和在与位置B有关的步骤2中所述的，吸出的燃烧烟也被位置C中的遮挡板19的位置停止。因此，由在自身再生式系统外部的烟吸出设备，例如连接到烟返回管16的排气机对所述系统引起的真空不再有影响，因为返回管16未连接到在阀4和再生器3之间的连接管13、14中的任一个。
同时，燃料由设置在燃料输送管(未示出)上的开关阀停止，且因此其不再填充管50的容积65且不继续其朝着燃烧室的行进。通过上面提到的动行的效应，没有燃烧反应且没有通过再生系统I的烟吸出在燃烧室内部发生。在图8-13和18-21中示出了本发明的燃烧系统的第二实施方式。除了中心腔75未设置在扩散器5中且因此未设置主要燃烧区域66以外，该第二实施方式与第一实施方式相同。在这种情况下，中心孔64在扩散器5的整个厚度中产生，且沿着燃烧器的纵轴H布置的燃料气体引入喷枪6被部分地和同轴地装配到所述孔64中，孔64直接使燃料气体引入喷枪6与燃烧室的区域62处于连通。在这种情况下，燃料气体通过区域62和63中的扩散器5被引导到燃烧室中。因此，未提供燃烧器内部的管71和72以及扩散器5中的孔73和74。该解决方案具有较高的燃烧简单性的优点，并使用在比燃料自点火温度高的燃烧室温度下操作的系统来允许NOx排放的进一步减少。参考本发明的第一实施方式和第二实施方式，由于燃烧器2内部的室45的提供，燃烧烟的内部再循环被有利地提供，室45通过孔49以及由管46、47、71、72的端部部分内部地界定的和由相应的孔61、48、73、74外部地界定的通道冠或截面与燃烧室连通。孔49的功能与在使用位置A和B中的遮挡板19的系统操作期间所述室45内部的燃烧烟再循环的功能有关。特别地，这样的再循环烟与进入孔73、61的助燃物质的混合在与遮挡板的位置A有关的步骤I期间发生，或与进入孔74、48的助燃物质的混合在与遮挡板的位置B有关的步骤I期间发生。由于通过管71、46和相应的孔73、61限定的通道冠或截面(位置A)或者由于通过管72、47和相应的孔74、48限定的通道冠或截面(位置B)，由助燃物质产生的注入效应在室45中实现，使得燃烧烟从燃烧室62、66被吸出，进入孔49中，填充室45并与进入燃烧室中的助燃物质混合。换句话说，燃烧烟再循环由助燃物质的喷射效应促进，这产生影响室45的真空，其中烟被吸出并接着由进入管46、47、71、72中的助燃物质朝着扩散器5的孔61、48、73、74拉出。再循环效应用来使助燃物质进入具有低于原始含氧百分比(大约21% )的含氧百分比的燃烧室中。这样的百分比的降低有利于由燃烧器产生的火焰温度的减小，由燃烧产生的NOx排放随之减少。有利地根据下面的因素来定义燃烧烟再循环:-孔49的直径和孔48或61的直径之间的比率小于或等于2.5以使再循环效应达到最大，该比率优选地在从1.25到1.8的范围内；-孔49的数量在从2到4的范围内，以使再循环效应达到最大，该数量优选地等于2 ；-管71、72、46、47与扩散器5的相应孔73、74、61、48同轴；-管71和72的端通道截面分别与孔73和74的直径的比率小于或等于0.8，以使再循环效应达到最大，该比率优选地在从0.66到0.71的范围内；-管46的会聚段76的端通道截面与孔61的直径的比率小于或等于0.8，以使再循环效应达到最大，该比率优选地在从0.66到0.71的范围内；
-管47的会聚段77的端通道截面与孔48的直径的比率小于或等于0.8，以使再循环效应达到最大，该比率优选地在从0.66到0.71的范围内；-助燃物质到管71、72中的速度在80_140m/S的范围内，以使再循环效应达到最大。优选地，这样的速度是90-110m/s ;-助燃物质在管46、47的会聚段76、77中的速度在80_140m/S的范围内，以使再循环效应达到最大。优选地，这样的速度是90-120m/s ；-分别的孔48、61的截头圆锥段69、70的长度与孔48、61的圆柱段的长度的比率小于或等于1.5，以使再循环效应达到最大。优选地，这样的长度的比率是I ;-分别的孔48、61的截头圆锥段69、70相对于所述孔的轴线的角度小于或等于5°，以使再循环效应达到最大。被吸收到室45中并被单个管46或47在相应的孔61或48内部再循环的烟的量相对于进入管46或47中的助燃物质小于或等于30%。在烟的数等于30%的情况下，再循环效应被最大化。在图21和22中示出了本发明的燃烧系统的第三实施方式，其中未提供到燃烧器2中的烟再循环室45。除了燃烧器2的配置以外，该第三实施方式与前面的实施方式相同。有利地，燃烧器2的中空主体7仅仅设置有被耐火材料的中间壁43’相互分开的两个室41、42，其被相对于燃烧器2纵向地定位。燃料气体引入喷枪6设置在壁43内部。室41用于将助燃物质供给到扩散器5且室42用于吸出燃烧烟，或根据本发明的系统的操作步骤反之亦然。室41由燃烧器的中空主体7的涂有耐火材料的内表面、由扩散器5的第一部分、由燃烧器的盖8的也由耐火材料制成的第一部分以及由耐火材料的壁43’定界。其中助燃物质和燃烧烟交替地流动的所述室41在一端通过设置在顶壁34中的孔36与管9的室38连通，且在另一端其直接与设置在扩散器5中并通往主要燃烧区域66 (图21)的至少一个孔73连通，并且直接与设置在扩散器5上并通往次要燃烧区域62 (图22)的孔61连通。另一方面，室42由中空主体7的内表面、由扩散器5的第二部分、由燃烧器的盖8的第二部分且由壁43’定界。其中燃烧烟和助燃物质交替地流动的所述室42在一端通过设置在顶壁34中的孔37与管9的室39连通，且在另一端其直接与设置在扩散器5中并通往主要燃烧区域66 (图21)的至少一个孔74连通，并且直接与设置在扩散器5上并通往次要燃烧区域62 (图22)的孔48连通。室41和42因此被布置成与彼此和与燃料引入喷枪6平行。在该第三实施方式中，从结构观点看更简单地，烟再循环是不可行的，因为不再提供室45和烟再循环所需的喷射过程经过其而发生的管71、72、46、47。因此，在扩散器5中不再设置烟再循环孔49。孔73和74如在前面的实施方式中地布置在扩散器5的腔75中。同样地，用于注入助燃物质或吸出烟的孔61和48具有前端，即，朝着次要燃烧区域62布置的前端，沿着具有在燃烧器2的纵轴上的中心的椭圆定位。由于由喷枪6注入燃烧室中的燃料与通过孔61或48注入的助燃物质之间的混合在离扩散器5的不同距离处发生的事实，这样的有利布置允许完成稀释的次要燃烧。这引起NOx排放的进一步减少。孔61的数量、形状和相对于燃烧器的纵轴的任何倾斜度以及布置与孔48相同。孔61和48在椭圆上的布置不能如在前面的实施方式中地交替。在这种情况下，孔61都将是相邻的，并沿着半椭圆布置在扩散器的第一部分中。相同的布置被提供用于在扩散器的第二部分中的孔48。可选地，孔61、48具有在燃烧器的内部附近的第一圆柱段和在次要燃烧区域62附近的第二截头圆锥段。特别地，这样的第二截头圆锥段在朝着所述区域62的方向上发散。该技术解决方案有利于助燃物质的喷射效应，减少了混合区的下游的负载损耗，且因此其意味着燃烧烟的较高吸出。如果燃烧器在低于自点火温度的室温度下操作，则在孔73或74中的助燃物质的速度和在孔61或48中的助燃物质的速度在60-120m/s的范围内。最后，除了中心腔75未设置在扩散器5中且因此未设置主要燃烧区域66未以外，第四实施方式(未不出)与第三实施方式相同。在这种情况下，中心孔64在扩散器5的整个厚度中产生，且沿着燃烧器的纵轴H布置的燃料气体引入喷枪6被部分地且同轴地装配到所述孔64中，孔64直接使燃料气体引入喷枪6与燃烧室的区域62处于连通。在这种情况下，燃料气体通过区域62和63中的扩散器5被引导到燃烧室中。因此，未提供扩散器5中的孔73和74。该解决方案具有较高的燃烧简单性的优点，并使用在比燃料自点火温度高的燃烧室温度下操作的系统来允许NOx排放的进一步减少。下面是燃烧过程的确保有效燃烧的一些参数和根据本发明的燃烧器的一些设计数据:-主要助燃物质的百分比可从O变化到30%。如果燃烧器在低于燃料自点火温度的温度下操作，则主要助燃物质(空气)百分比优选为30%，否则其优选为0% ；-次要助燃物质百分比可从70%变化到100%。如果燃烧器在低于燃料自点火温度的温度下操作，则次要助燃物质(空气)百分比优选为70%，否则其优选为100% ；-对主要燃烧区域66定界的腔75的直径与喷枪6的直径之间的比率在从O到5的范围内；如果燃烧器在低于燃料自点火温度的温度下操作，则比率在从4到5的范围内，否则其为O ;-孔73的数量可从O变化到2;如果燃烧器在低于燃料自点火温度的温度下操作，则数量是I或2，否则其为O;-孔74的数量可从O变化到2;如果燃烧器在低于燃料自点火温度的温度下操作，则数量是I或2，否则其为O;-孔73相对于燃烧器的纵轴H的倾斜度可从O变化到+30°，优选地，倾斜度是25。；-孔74相对于燃烧器的纵轴H的倾斜度可从O变化到+30°，优选地，倾斜度是25。；-孔73的数量和倾斜度与孔74相同；-孔61的数量可从2变化到8,优选地从4变化到6；-孔61相对于燃烧器的纵轴H的倾斜度可从-10°变化到+10°，优选地，倾斜度是O。；-孔48的数量可从2变化到8，优选地从4变化到6；-孔48相对于燃烧器的纵轴H的倾斜度可从-10°变化到+10°，优选地，倾斜度是O。；-孔61的数量、形状、倾斜度和布置与孔48相同；-扩散器5和燃烧器2的主体的横截面被大体上成形为椭圆；-在其上布置孔48、61的椭圆的短半轴和长半轴的比率在从0.5到0.9的范围内，优选地在从0.65到0.75的范围内；-到孔48、61中的助燃物质的速度在从30到180m/s的范围内，优选地在从70到130m/s的范围内；-孔64中的燃料的速度在从20到200m/s的范围内；如果燃烧器在低于燃料自点火温度的温度下操作，则速度在从20到30m/s的范围内，否则其在从100到200m/s的范围内；-喇叭状表面60相对于燃烧器的纵轴H的倾斜度可从20°变化到40 °，优选地从25。变化到35°。下面是关于本发明的自身再生式燃烧系统的一些有利细节的列表:-系统需要单个助燃物质输送管、单个燃烧烟返回管和单个燃料输送管:与当前的再生系统相比简化了条件；-在燃烧器操作步骤期间，燃料注入经常是主动的，因为其需要不被中断；-具有由耐火材料的壁分离的相同容积的至少两个室设置在燃烧器内部；-具有由耐火材料的壁分离的相同容积的至少两个室38和39设置在再生器3和燃烧器2之间的连接管9内部；-具有由耐火材料的壁分离的相同容积和形状的两个再生床设置在再生器3内部;-为了获得再生床的最大热交换和最大效率，由自身再生式系统I吸出的烟流速与所注入的助燃物质的流速之间的比率在从0.7到I的范围内，优选地在从0.75到0.9的范围内；-与三位致动器组合的切换阀4允许再生步骤和燃烧器关闭步骤都被执行，而不需要在助燃物质端和在烟端上的另外的开关阀。在本发明的所有实施方式中，管13和4应被认为是可选的，因为切换阀4可直接连接到再生主体3的室3’、3”的下容积29、30的孔27和28。
权利要求
1.一种自身再生式燃烧系统，包括: -单个燃烧器(2)，其被配置成将燃料引入燃烧室中并在内部设置有至少两个第一室(41、42)，所述至少两个第一室(41、42)彼此分离且被配置成分别将助燃物质引入到所述燃烧室中并同时接收从所述燃烧室吸出的燃烧烟，或反之亦然； -再生主体(3)，其连接到所述燃烧室(2)并设置有两个第二室(3'、3")，所述两个第二室(3'、3")彼此分离且被分别配置成在所述助燃物质朝着所述燃烧器(2)通过时预加热所述助燃物质并从来自于所述燃烧器的所述燃烧烟回收热，或反之亦然；所述两个第二室中的第一个室(3')与所述燃烧器的第一个室(41)连通，且所述第二室中的第二个室(3")与所述燃烧器的第二个室(42)连通； -切换阀(4)，其具有四个通路(23、24、25、26)和三个位置(A、B、C)，所述切换阀(4)设置有两个相互分开的第三室(20、21)； 所述系统被配置成使得所述两个第三室(20、21)中的一个室、所述第二室中的第一个室(3')和所述燃烧器的第一个室(41)限定第一路径，而所述两个第三室(20、21)中的另一个室、所述第二室中的第二个室(3")和所述燃烧器的第二个室(42)限定不同于所述第一路径的第二路径， 并且所述系统被配置成使得 在所述切换阀(4)的第一位置(A)中，所述助燃物质遵循所述第一路径，且所述燃烧烟在相反的方向上遵循所述第二路径； 在所述切换阀(4)的第二位置(B)中，所述助燃物质遵循所述第二路径，且所述燃烧烟在相反的方向上遵循所述第一路径； 以及在所述切换阀( 4)的第三位置(C)中，所述阀(4)关闭所述第一路径和所述第二路径，确定所述燃烧系统的关闭。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第三室(20、21)由适合于限定所述第三室(20,21)的三个位置的移动元件(19)来分开。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述四通(23、24、25、26)切换阀(4)包括连接到所述助燃物质的输送管(15)的第一通路(25)、连接到所述第二室的所述第一个室(3')的第二通路(23)、连接到所述燃烧烟的返回管(16)的第三通路(26)以及连接到所述第二室的所述第二个室(3")的第四通路(24)。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述移动元件(19)被成形为使得在所述第三位置(C)中关闭所述第二通路(23)和所述第四通路(24)，确定所述燃烧系统的关闭。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述燃烧器(2)包括:中空主体(7)；扩散器(5)，其用于使所述燃料和所述助燃物质从所述中空主体(7)进入所述燃烧室中；燃料引入喷枪￠)，其纵向地穿过所述中空主体(7)并沿着所述燃烧器的纵轴(H)布置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述扩散器(5)设置有下面的孔: -第一孔(61)，其使所述第一个室(41)与第一燃烧区域￠2)处于连通； -第二孔(48)，其使所述第二个室(42)与所述第一燃烧区域￠2)处于连通； -中心孔(64)，其使所述燃料引入喷枪(6)与至少所述第一燃烧区域￠2)处于连通；其中所述第一孔￠1)和所述第二孔(48)沿着具有在所述燃烧器(2)的所述纵轴(H)上的中心的椭圆布置在所述扩散器(5)的外表面上。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述燃烧器的所述第一个室(41)和所述第二个室(42)布置成横向于所述纵轴(H)并与第一壁(43)相互分开；其中包括所述燃烧器的第三个室(45)，所述第三个室(45)被布置成与所述扩散器(5)相邻、平行于所述第一个室(41)和所述第二个室(42)并通过第二壁(44)与所述第二个室(41)分开；并且其中在所述扩散器(5)中包括第三孔(49)，所述第三孔(49)使所述第三个室(45)与所述第一燃烧区域(62)处于连通。
8.根据权利要求7所述的系统，其中设置了将所述第一个室(41)连接到所述第一孔(61)的第一管(46)、将所述第二个室(42)连接到所述第二孔(48)的第二管(47);并且其中优选地，所述第一管(46)和所述第二管(47)具有部分地插入在相应的第一孔￠1)和第二孔(48)中的相应的会聚端段(76、77)，限定使所述第三个室(45)与所述第一孔￠1)和所述第二孔(48)处于连通的通道部分。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其中所述扩散器(5)设置有限定第二燃烧区域(66)的中心腔(75)，并设置有使所述燃烧器的所述第一个室(41)与所述第二燃烧区域(66)处于连通的至少一个第四孔(73)以及使所述燃烧器的所述第二个室(42)与所述第二燃烧区域(66)处于连通的至少一个第五孔(74);并且其中所述中心孔(64)使所述燃料引入喷枪(6)与所述中心腔(75)处于连通。
10.根据权利要求9所述的系统，其中设置了将所述第一个室(41)连接到所述至少一个第四孔(73)的至少一个第三管(71)以及将所述第二个室(42)连接到所述至少一个第五孔(74)的至少一个第四管(72);且其中优选地，所述第三管(71)和所述第四管(72)具有比相应的第四孔(73)和第五孔(74)小的直径，限定使所述第三个室(45)与所述第四孔(73)和第五孔(74)处于连通的通道部分。
11.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一个室(41)和所述第二个室(42)是平行于所述纵轴(H)布置的纵向室。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述扩散器(5)设置有限定第二燃烧区域(66)的中心腔(75)，并设置有使所述燃烧器的所述第一个室(41)与所述第二燃烧区域￠6)处于连通的至少一个第三孔(73)以及使所述燃烧器的所述第二个室(42)与所述第二燃烧区域(66)处于连通的至少一个第四孔(74);并且其中所述中心孔(64)使所述燃料引入喷枪(6)与所述中心腔(75)处于连通。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中对于所述燃烧器只包括一个燃料输送管，所述燃料输送管设置有相应的开关阀；并且其中所述再生主体(3)的所述两个第二室(3’、3”)中的每个设置有相应的再生床(11、12)，所述再生床(11、12)优选地由具有高百分比的氧化铝或其它合适的陶瓷材料的球形成。
14.一种熔炉，包括燃烧室(62、63)和至少一个根据前述权利要求中任一项所述的自身再生式燃烧系统(I)。
15.一种燃烧过程，其借助于熔炉和根据权利要求1所述的系统可执行，所述系统与所述熔炉协作来限定燃烧室，所述过程循环地包括下面的步骤: -提供配置在第一位置(A)中的所述切换阀(4)；-在所述室的至少一个燃烧区域出6、62)中引入引起第一燃烧反应的助燃物质和燃料，所述助燃物质遵循所述第一路径，以便在其朝着所述燃烧器(2)通过时在所述再生主体⑶中被预加热； -在第一燃烧反应的同时，从所述至少一个燃烧区域(66、62)吸出所述燃烧烟的部分，所述燃烧烟遵循所述第二路径，使得所述燃烧烟的热的部分在其朝着所述切换阀(4)通过时被回收； -在预定的时间间隔之后将所述切换阀(4)的配置从所述第一位置(A)更改到第二位置⑶； -在所述至少一个燃烧区域出6、62)中引入引起第二燃烧反应的助燃物质和燃料，所述助燃物质在相反的方向上遵循所述第二路径，以便在其朝着所述燃烧器(2)通过时在所述再生主体(3)内被预加热； -在所述第二燃烧反应的同时，从所述至少一个燃烧区域(66、62)吸出所述燃烧烟的部分，所述燃烧烟在 相反的方向上遵循所述第一路径，使得所述燃烧烟的热的部分在其朝着所述切换阀(4)通过时被回收； -在预定的时间间隔之后将所述切换阀(4)的配置从所述第二位置(B)改变到第一位置㈧。
16.根据权利要求15所述的燃烧过程，其中包括所述切换阀(4)的配置从所述第一位置(A)或所述第二位置(B)到第三位置(C)的改变，其中移动元件(19)阻断所述第一路径和所述第二路径，确定所述燃烧系统的关闭。
全文摘要
本发明涉及低NOx排放自身再生式燃烧系统。自身再生式燃烧系统包括能够在燃烧步骤和烟吸出步骤期间操作的单个燃烧器以及能够切换再生和开/关控制(助燃物质端和烟端)的具有四个通路和三个位置的阀。该系统被提供用于获得最大效率、灵活性、最小燃料消耗和具有减少的NOx排放的最小环境影响。
文档编号F23D14/66GK103175193SQ20121056434
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月21日 优先权日2011年12月23日
发明者达维德·阿斯特斯亚诺, 克劳迪奥·莱翁奇尼 申请人:丹尼尔和科菲森梅克尼齐有限公司, 丹尼尔森特罗卡姆布什股份公司