NO340544B1 - Apparat og fremgangsmåte for rensing av regenerativ-brenner mediesjikt - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår regenerative brennere anvendt for oppvarming av ovner tiltenkt for smelting av metaller, slik som skrapaluminium, glass og andre materialer. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen mediesjikt anvendt for slike brennere og måter for å opprettholde maksimal luftstrøm gjennom slike mediesjikt.

Regenerative brennere, som har blitt anvendt for oppvarming av ovner i mange år, er utformet til å forbedre brenseleffektivitet fordi de resirkulerer varme som på annen måte ville gå til spille. Vanligvis anvendes to brenselbrennere i tandem og er forbundet med to regenerative mediesjikt. Hvert mediesjikt utgjøres av varmeresistente partikler som kan absorbere varme fra, eller levere varme til, en gass som passerer gjennom sjiktet avhengig av de relative temperaturene av gassen og sjiktet på den tiden. Brennerne produserer varme ved å brenne et brensel i en forbrenningsgass (normalt luft), som derved genererer en varm gass som ledes inn i ovnen og til slutt trekkes ut fra ovnen som en varm avgass. Når en første av de to brennerne er i drift, trekkes avgassen som den genererer, fra ovnen og passeres gjennom en andre av mediesjiktene for å oppvarme mediet. Forbrenningsgass for den første brenneren trekkes gjennom et første mediesjikt hvor den oppvarmes av media som allerede er varm fra en tidligere brennersyklus. Etter et tidsrom tiltenkt for å maksimalisere effektivitet (ofte 30 sekunder til tre minutter), slås den første brenneren av og den andre brenneren antennes. Forbrenningsgass for den andre brenneren trekkes gjennom det andre mediesjiktet (den som tidligere har blitt oppvarmet av avgassen fra den første brenneren), og avgass fra den andre brenneren trekkes ut fra ovnen og passeres gjennom det første mediesjiktet slik at den oppvarmes nok en gang. Ved å sirkulere brennerne på denne måten fanges spillvarme i stor grad og føres på nytt tilbake til ovnen slik at ovnen drives med forbedret effektivitet. Det er klart at det er mulig å anvende mer enn to brennere per ovn forutsatt at avgassene fra en gruppe brennere anvendes for å foroppvarme forbrenningsgassene fra en annen gruppe ved hjelp av forbundne regenerative mediesjikt.

En ulempe med regenerative brennere anvendt på denne måten er at deres forbundne mediesjikt normalt blir kontaminert av komponenter av avgassene tatt fra ovnen og passert gjennom sjiktene. Beskaffenheten av kontaminantene avhenger av materialet som blir oppvarmet i ovnen. For eksempel når ovnen anvendes for ny smelting av skrapaluminium, kan kontaminantene være saltflukser. Kontamineringen har formen av avsetninger av faststoffer eller noen ganger væsker som akkumulerer i sjiktet og til slutt reduserer strømmen av gass gjennom sjiktet. Disse kontaminantene er vanligvis i gass-eller væskeform i de varme avgassene, men de kondenserer når gassen kjøler i det regenerative mediesjiktet. I andre tilfeller kan kontaminantene være i form av støv eller andre faststoffer som er til stede i avgassene og som blir fanget i sjiktmediet. Overtid danner kontaminantene en blokkering som er vanskelig å fjerne. Dette problemet er vel kjent innen teknikkens stand, og det er gjort mange forsøk for å løse problemet ved å fjerne de kontaminerende avsetningene på den ene eller andre måten.

US patentsøknad 2002-0072020 (Crane et al.) beskriver en typisk brenner/mediesjikt-kombinasjon av typen anvendt i metallsmeltende ovner. Publikasjonen beskriver en passende måte å erstatte et fullstendig mediesjikt på når det har blitt forurenset i uakseptabel grad. Mediesjiktet som således blir fjernet erstattes med minimal forsinking av et reservemediesjikt som inneholder nye, renoverte, eller på annen måte behandlede media.

US 4 944 670 (Watson) beskriver en to-brennerovn med regenerasjonssjikt som kan anvendes i et aluminiumssmeltende anlegg. Patentet beskriver at sjiktene blir kontaminert med salter, etc, og beskriver et kontrollsystem som periodisk gjør det mulig for sjiktene å bli styrt til en forøkt temperatur for å smelte de adsorberte saltene som deretter kan oppsamles og kastes.

US 4 807 695 (Ward) beskriver en regeneratorutforming for anvendelse i et regenerativt brennersystem for smelting av gass eller ikke-jernholdige metaller. Oppfinnelsen tilveiebringer et innlegg for tilsetning av rene, ildfaste kuler (mediepartiklene i sjiktet) ved en ende av sjiktet, og midler for fjerning av kontaminerte kuler ved den andre enden. På denne måten fjernes kontaminanter etter hvert som sjiktet oppfriskes.

US 4 923 391 (Gitman) beskriver et regenerativt brennerkontrollsystem for aluminiumssmelting hvor foranstaltning kan gjøres for forbiføring av det regenerative sjiktet på visse stadier av oppvarmingssyklusen når kontaminanter er spesielt høy. Kontaminasjon av sjiktet kan derfor reduseres.

GB 2 209 386 A (Wills et al.) beskriver et regenerativt brennersystem for gassmelting hvor foranstaltning gjøres for anvendelse av et mellomkjøletrinn (mellom to regenerative sjikt) slik at kontaminanter kan kondenseres i en kanaldel som er lett å rense.

GB 2 192 264 A (Goodfellow) beskriver et regenerativt brennersystem hvor et regenerativt sjikt er anordnet i to deler på en slik måte at gassen passerer nedover gjennom den første delen og deretter oppover gjennom den andre delen. Temperaturprofilen er anvendt slik at den kontaminerte sonen er plassert nær det nederste laget av den første delen av sjiktet, hvorpå relativt små endringer i temperaturprofilen resulterer i bevegelse av blokkeringsmaterialet fra den første delen av sjiktet i en smeltet tilstand. Kontaminantene oppsamles og kastes.

US 2004/123880 A1 beskriver en metode og et apparat for on-line avspyling av et kjølelegememediesjikt i et regenerativt brennersystem i en regenerativ varmeveksler av en regenerativ røykforbrenningsovn ved bruk av en kontinuerlig strøm av en rensevæske.

Mens disse løsningene på problemet kan være effektive på noen måter, kan de ikke desto mindre ha ulemper, slik som å nødvendiggjøre dyre apparatmodifikasjoner eller hyppig utbytting av mediet. Det er derfor et behov for andre måter å håndtere kontaminasjon av mediet som reduserer gasstrøm gjennom regenerative sjikt.

Dette formål er oppnådd ved trekkene ifølge kravene 1, 7 og 18.

Særlige utførelsesform er angitt i henholdsvis kravene 2-6, 8-17 og 19.

Den foreliggende oppfinnelsen anvender en rask strøm av gass som opererer over et kort tidsrom for å fordrive kontaminanter fra et regenerativt mediesjikt anvendt med regenerative brennere for ovner av forskjellige typer, spesielt de anvendt for omsmelting av aluminium og aluminiumslegeringer.

Den raske strømmen av gass over et kort tidsrom kan henvises til som en gass"puls", og den bør produsere tilstrekkelig kraft og være av tilstrekkelig volum til at kontaminantene blir fordrevet fra sjiktet. I en form av oppfinnelsen forårsaker pulsen relativ bevegelse av partiklene innenfor sjiktet, og pluggen av kontaminanter brytes opp eller fordrives fra partiklene og føres bort av pulsen av gass og/eller ved tyngdekraft, som lar sjiktet være igjen med forbedret porøsitet for god gasstrømning under påfølgende regenerative sykluser. Kontaminanten omdannes til et pulver som enten er blåst tilbake gjennom mediet til ovnen, eller passerer gjennom mediet til en oppsamlingssone i apparatet. Mest foretrukket leveres gasspulsen på en slik måte at kraft fordeles stort sett ensartet over hele sjiktet, eller et forhåndsbestemt område av sjiktet, slik at fordrivelsen av kontaminanter er utstrakt i stedet for begrenset til et lite område av sjiktet.

I noen utførelsesformer, skjønt andre anordninger er mulige, er sjiktet båret på en horisontal porøs plate (for eksempel en stanset hullplate eller en ekspandert metallplate) over et plenum, og gasspulsen leveres fra plenumet inn i sjiktet gjennom den porøse platen. Mest foretrukket leveres gassen fra en passende kilde via rørledningen som strekker seg inn i plenumet og som har minst én åpning som vender mot sjiktet gjennom bæreren. Rørledningen og åpningen(e) er utformet til å levere dekontamineringsgassen symmetrisk og relativt ensartet over sjiktet, eller forhåndsbestemte områder av sjiktet, uten å forringe kraften levert av gassen.

Kraften dannet av en gasstrøm som støter mot en overflate, slik som bunnen av det regenerative sjiktet, er avhengig av massestrømmen og hastigheten av gassen. Massestrømmen og hastigheten av gasstrømmen nødvendig for å levere tilstrekkelig kraft til å bevege et sjikt på den måten som er nødvendig er høy, og å påføre en slik gasstrøm gjennom sjiktet over et forlenget tidsrom ville forstyrre brennerdriften. Ifølge oppfinnelsen er imidlertid den ønskede effekten på sjiktet oppnådd ved å påføre gasstrømmen med den høye hastigheten til sjiktet over et kort tidsrom som er utilstrekkelig for å forstyrre brennerdriften. En fremgangsmåte for å oppnå den nødvendige kraften er å anvende en kort, praktisk talt øyeblikkelig, luftpuls som har en høy hastighet og massestrøm. Denne type gasstrøm kan produseres ved hjelp av utstyr av flere typer, men en såkalt gasskanon eller gassprenger er foretrukket. Denne type utstyr anvender et relativt stort reservoar som kan fylles med gass under betydelig trykk. Om ønskelig kan gassen frigjøres inn i rørledningen ved rask åpning av en ventil og den resulterende strømmen eller pulsen av gass levert av rørledningen til mediesjiktet. Strømmen av gass faller raskt til 0 enten når reservoaret tømmes eller når ventilen lukkes raskt. En mer typisk gasskanon egnet for den foreliggende oppfinnelsen har et reservoar på ca. 20-200 I, fylt med gass (fortrinnsvis luft) til et trykk på 0,62-0,66 MPa (90 til 95 pounds per square inch), som kan uttømmes mindre enn ett sekund, fortrinnsvis mindre enn 0,1 sekund. Gassen leveres typisk gjennom rørledning som har diametre fra 6,35 til 15 cm (2,5 til 6 inches). Kraften generert ved en slik rask massestrøm og hastighet er mellom 1 og 6 kN.

Som et alternativ til en gasskanon av typen beskrevet ovenfor er det mulig å anvende et stempel og sylinderanordning omfattende en motor for å drive stemplet praktisk talt øyeblikkelig gjennom sylinderen, som derved driver luft ut av sylinderen i form av en puls.

Rørledningen og åpningen(e) anvendt for levering av gasspulsen til mediesjiktet har fortrinnsvis en utforming som unngår enhver trykkforskjell som vesentlig ville dempe eller utsprede pulsen og redusere toppunktmassestrømmen og hastigheten, samt sikring av ensartet levering av gassen. En foretrukket utforming er en som anvender "vid åpen" utløpsrørledning og utløp som representerer ensartede tverrsnittsområder til den motstøtende gasspulsen. Det vil si når rørledningen som bare har en åpning er tilveiebrakt, har rørledningen en åpning fortrinnsvis med et tverrsnittsområde som er minst så stort som det for rørledningen som ligger opptil åpningen. Hvis to eller flere åpninger er tilveiebrakt langs lengden av rørledningen, er ledeplater fortrinnsvis tilveiebrakt inne i rørledningen tilgrensende hvert utløp. Ledeplatene er utformet til å avbøye noe av gassen til det forbundne utløpet uten å redusere strømningshastigheten av den gjenværende gassen og dens levering til de(t) gjenværende utløpet(ene). Slike anordninger kan henvises til som "lav-trykk-tap"-fordelere.

Det skal bemerkes at det er mulig å anvende en enkelt gasspulskilde med en "lav-trykk-tapMordeler for å tilføre gass til ett eller flere utløp for et enkelt sjikt, eller for å anvende flere gasspulskilder og fordelere for et enkelt sjikt, hvor hver fordeler påfører pulsen til en annen sjiktdel enten samtidig eller i en forhåndsbestemt sekvens. Det er også mulig å anvende en enkelt gasspulskilde for å mate to eller flere fordelersystemer i sekvens ved å anvende passende ventilering, forutsatt at ventileringen også er av lav-trykk-tap-typen.

Gasstrømmen fra de tilveiebrakte åpningene er antatt å være svært retningsavhengige, som danner en gasstrøm ledet av orienteringen av enden av rørene og hovedsakelig begrenset til det samme tverrsnittsområdet som åpningene tilveiebrakt ved endene av rørledningene. Når en slik gasstrøm støter mot bunnen eller siden av et sjikt, overføres kraften av gasstrømmen til startlaget av sjiktmaterialet (vanligvis kuler) som er i "in-line" med gasstrømmen. Sjiktmaterialet overfører så denne kraften til sjiktmaterialet som er i kontakt med startlaget, og på den måten spredes kraften raskt og gjøres ensartet over et stort område av sjiktet. Hvis kraften er tilstrekkelig kan man få sjiktmediet til å "sprette"

(det vil si bevege seg opp og deretter ned ganske raskt) som har effekten av kraftig risting av alle tenkelige kontaminanter fra sjiktmedia og som bryter opp enhver klump eller aggregat av kontaminanter. Det er derfor foretrukket at åpningene anvendt til å levere gassen til sjiktet fordeles symmetrisk under området av sjiktet som skal beveges. Avstanden fra åpningene til bunnen av sjiktet kan, i tilfelle av rørledninger som er innstilt ved en vinkel fra vertikalen, anvendes til å regulere denne fordelingen også.

Den foreliggende oppfinnelsen kan anvendes med regenerative sjiktsystemer og ovner av alle typer. De regenerative sjiktene kan utgjøres av for eksempel ildfaste keramiske kuler eller partikler av lignende former anvendt i et lag fra 10 til 40 cm (4 til 16 inches) i tykkelse, (mer foretrukket 30 til 35 cm (12 til 14 inches) i tykkelse). Arealet av sjiktet kan variere i betydelig grad, men et typisk sjikt kan ha et omtrentlig areal på 16 129 til 17 419 cm<2>(2500 til 2700 square inches).

Den dekontaminerende pulsen i forbindelse med den foreliggende oppfinnelsen kan påføres ved ethvert trinn under ovnsdriften. For eksempel kan pulsen påføres mens kjølig forbrenningsgass passerer gjennom sjiktet, eller alternativt mens varm avgass passerer gjennom sjiktet. Sjiktet kan være anordnet for eksempel slik at forbrenningsgass passerer oppover gjennom sjiktet og avgass passerer nedover, eller omvendt. Den dekontaminerende pulsen i en form av oppfinnelsen påføres når forbrenningsgass passerer gjennom sjiktet slik at fordrevede kontaminanter sveipes gjennom sjiktet og inn i ovnen hvor de fanges i materialsatsen som blir oppvarmet.

Dekontamineringstrinnet utføres fortrinnsvis ganske ofte. For eksempel kan det drives en gang per brennersyklus eller en gang for hver to brennersykluser. Dette betyr, i en typisk installasjon, at en gasspuls på omtrent 50 I gass ved 0,66 MPa (95 psi) (opprinnelig trykk) passerer gjennom sjiktet hvert tredje minutt. Gasspulsen kunne anvendes oftere (for eksempel flere ganger per brennersyklus), men dette kunne innføre betydelige mengder gass i forbrenningsgassen for brenneren og påvirke dens ytelse.

Den foreliggende oppfinnelsen, minst i utførelseseksemplene, gjør det mulig å opprettholde en effektiv strøm av forbrenning og/eller avgass gjennom et regenerativt mediesjikt over et lengre tidsrom enn det som ellers ville være tilfellet. Et regenerativt mediesjikt er hensiktsmessig erstattet når kontamineringen når et punkt hvor gasstrømmen gjennom sjiktet enten reduseres til et uakseptabelt nivå, eller når gassen passerer gjennom sjiktet ved kanaldannelse (dvs. ved omløping av betydelige deler av sjiktet). Ved anvendelse av den foreliggende oppfinnelsen kan tiden mellom sjikterstatninger i betydelig grad økes, noen ganger med så mye som 14-21 ganger.

Mens den foreliggende oppfinnelsen har blitt beskrevet i forbindelse med en regenerativ brenneranordning for bruk med en smelteovn for metall, glass eller liknende, kan den også anvendes for dekontaminering av mediesjikt anvendt med andre apparattyper, i de tilfeller hvor mediesjikt blir delvis eller fullstendig blokkert med kontaminanter over en viss tid.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 er et forenklet vertikalt tverrsnitt av en regenerativ brenneranordning som innarbeider et mediesjiktapparat ifølge en foretrukket form av den foreliggende oppfinnelsen; Figur 2 er et perspektivsnitt, delvis i seksjon, av en ende av gasspulsleveringsrørledning av en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 3a er topplansnitt av en pulsoppdeler anvendt i en annen utførelsesform av oppfinnelsen;

Figur 3b er et sidesnitt av pulsoppdeleren i figur 3a; og

Figur 4 er et perspektivsnitt som viser en gassprenger med en gasspulsleverings-rørledning anvendt i en annen utførelsesform av oppfinnelsen.

En regenerativ brenneranordning 10 ifølge en foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er vist i figur 1. Denne anordningen er festet til utsideveggen av en ovn 11 (bare vist delvis) og har en brenselbrenner 12 ført inn i ovnen og et forbundet mediesjiktapparat 14 inneholdende et mediesjikt 16 plassert i et innesluttet hus 15. Mediesjiktet 16 utgjøres av flere lag av ildfaste mediepartikler 17, som normalt er keramiske kuler 18 som er i stand til å motstå høy temperatur og som har en god varmekapasitet og liten tendens til å reagere kjemisk med gassene som passerer gjennom sjiktet. Sjiktet er porøst på grunn av åpninger som eksisterer mellom de keramiske kulene og som tillater fri passasje av gasser mens god kontakt mellom gassene og overflatene av de keramiske kulene sikres.

Mediesjiktet 16 er båret på en generelt horisontal porøs plate 19 over et fritt rom eller et plenum 20. Plenumet har et gassinnløp 21 og et gassutløp 22 kombinert i et koaksialt arrangement 23. I andre arrangementer kan separate gassinnløp og -utløp anvendes, eller et enkelt rør kan utstyres med ventiler for å slippe inn eller ut gassen på utsiden av plenumet.

Brenneranordningen 10 som vist (henvist til i det etterfølgende som den første brenneranordningen) anvendes i tandem med en identisk eller en annen lignende brenneranordning tilveiebrakt for den samme ovnen 11 (den identiske eller lignende brenneranordningen er ikke vist spesifikt, men er henvist til i det etterfølgende som den andre brenneranordningen). Under drift av ovnen tennes brenneren 12 i den første brenneranordningen 10 og brennes i en forhåndsbestemt tid. Forbrenningsgass (luft) nødvendig for å støtte forbrenningen av brensel ved hjelp av brenneren, går inn i plenumet 20 gjennom gassinnløp 21 og trekkes oppover gjennom mediesjiktet 16, og deretter gjennom kanal 24 til et hus 25 som omgir brenneren 12. Etter en tidligere syklus er mediepartiklene i sjiktet 16 varme, og forbrenningsgassen oppvarmes før den blandes med brenselet ved utløpet 26 i brenneren. Den resulterende flammen genererer varme for ovnen 11 og varm forbrenningsavgass som er ført inn i det indre av ovnen. På grunn av den tidligere oppvarmingen av forbrenningsluften ved hjelp av mediesjiktet, er mindre brensel nødvendig for å oppnå en ønsket oppvarmingseffekt i ovnen. Den varme avgassen slippes til slutt ut fra ovnen gjennom den andre brenneranordningen (ikke vist), som på dette punktet ikke er antent. Ved anvendelse av strukturen av den illustrerte første forbrenningsanordningen 10 for sammenligning, føres avgassen gjennom utløpet 26 av brenneren i den andre forbrenningsanordningen og deretter nedover gjennom kanalen 24 og gjennom mediesjiktet 16 som forårsaker oppvarming av mediepartiklene i det sjiktet. Etter inngang i plenumet 20 passerer avgassen (nå betydelig kjøligere) ut av anordningen gjennom gassutløpet 22. Fra dette punktet av føres avgassen fortrinnsvis til hjelpeforurensningskontrollutstyr (ikke vist), eller ganske enkelt utføres direkte til atmosfæren.

Under driften av den andre brenneranordningen 10 som forklart ovenfor, medføres en liten mengde av kontaminant fra ovnen i avgassen og kondenseres eller avsettes i mediesjiktet i den andre brenneranordningen. Identiteten av kontaminanten avhenger av beskaffenheten av materialet som blir oppvarmet i ovnen 11, og mens den er gassholdig, fast eller flytende når den er inneholdt i strømmen av avgassen, er den fast eller flytende når den avsettes i mediesjiktet 16.

Etter et viss tid slås den første brenneren av og den andre brenneren (ikke vist) antennes. Når dette skjer, går forbrenningsgass fra ovnen inn i den første brenneranordningen 10 og oppvarmer mediesjiktet 16 i anordningen på en måte som allerede er beskrevet. Igjen skjer en avsetning av kontaminant i sjiktet. Samtidig kontakter og forhåndsvarmer mediesjiktet i den andre brenneranordningen forbrenningsgassen tilført brenneren i den anordningen. Denne driftssyklusen (suksessiv anvendelse av en brenner og deretter den andre) gjentas under varigheten av oppvarmingsperioden som er nødvendig for ovnen, slik at (for hver brenneranordning) kjølig forbrenningsgass strømmer gjennom huset 15 og mediesjiktet i en retning (fortrinnsvis oppover) under en forbrenningssyklus, og deretter strømmer varm avgass gjennom huset i den motsatte retningen i den neste forbrenningssyklusen, som vist ved den dobbelt-rettede pilen A vist i figur 1.

Avsetningene av kontaminant reduserer til slutt porøsiteten av mediesjiktet 16 og reduserer således den ønskede gasstrømmen gjennom sjiktet. Dette reduserer effektiviteten av apparatet og kan resultere i fullstendig blokkering i ekstreme tilfeller. Normalt ville huset 15 være utstyrt med en eller flere tilgangsdører for å tillate periodisk vedlikehold og rensing av mediesjiktet 16. Slike dører bør fortsatt være tilveiebrakt fortrinnsvis i brenneranordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen, skjønt det ikke er vist i figur 1, siden det fortsatt til slutt vil være nødvendig å rense eller erstatte mediesjiktet. Imidlertid er brenneranordning ifølge den foreliggende oppfinnelsen også utstyrt med midler for periodisk dekontaminasjon av mediesjiktet ved levering av en rask strøm (puls) av en dekontamineringsgass i mediesjiktet med tilstrekkelig kraft til at kontaminanter oppsamlet i sjiktet fordrives.

I utførelsesformen i figur 1 omfatter midlene for levering av den raske strømmen av dekontamineringsgass en gasskanon 30 (noen ganger henvist til som en gassprenger) forbundet til leveringsrørledning 31 som strekker seg inn i plenumet 20 og som har et enkelt utløp 32 som vender mot undersiden av den porøse bæreplaten 19 av mediesjiktet 16. Gasskanonen har et reservoar 33 fylt med luft (eller annen gass) under høyt trykk (for eksempel 0,59 til 0,66 MPa (85 til 95 psi)) som frigjøres praktisk talt øyeblikkelig inn i leveringsrørledningen 31 ved åpning av en solenoid-drevet på/av-ventil 34. Åpningen av ventilen 34 tilveiebringer en gasstrøm i formen av en puls, dvs. en rask bølge av gass ved et trykk som stiger fra null til et høyt nivå, og deretter, etter et kort tidsrom, faller raskt tilbake til null. I et slikt tilfelle har pulsen generelt en kvadratprofil (besiktiget som et trykk-kontra tidsplott). Gasskanonen 30 har en forbundet luftpumpe 35 (drevet av elektrisitet eller andre midler) som på nytt lader opp reservoaret med gass til det nødvendige trykket etter at ventilen 34 igjen har blitt lukket. Egnede gasskanoner kan leveres fra for eksempel Global Manufacturing, Inc. Little Rock, Arkansas, USA (for eksempel Modell 6400-40-50 drevet ved 0,62 MPa (90 psi), eller Modell 6400-40-150 drevet ved 0,41 til 0,62 MPa (60 til 90 psi)).

Utløpet 32 i leveringsrøret 31 er fortrinnsvis orientert ved rette vinkler på aksen av leveringsrøret (som vist), som derved direkte vender mot undersiden av bæreplaten 19 ved en bestemt avstand. Denne avstanden er fortrinnsvis mer enn 12,5 cm (5 inches). Den maksimale avstanden kontrolleres typisk ved størrelsen av plenumet, som igjen kontrolleres ved den totale brenner-ovnkonfigurasjon. Den ville typisk være mindre enn 37,5 cm (15 inches). Siden gasstrømmen er retningsførende, vil avstanden innenfor dette området levere pulsen av luft inn i mediesjiktet uten betydelig redusert kraft. Bæreplaten 19 bør i seg selv også fortrinnsvis ha en ganske åpen utforming. Det vil si at det er vanligvis bedre å anvende en ekspandert metallplate (en plate utstyrt med forlengede snitt i nær anbrakte tverrekker som så strekkes for å åpne snittene til forstørrede hull), istedenfor en fast plate boret med små hull. Selvfølgelig må hullene i platen være små nok til å forhindre tap av mediepartiklene, men bør være store nok til å unngå betydelig demping av gasspulsen før den går inn i mediesjiktet.

Det kan være foretrukket å tilveiebringe mer enn ett utløp 32 og/eller mer enn ett leveringsrør 31 for å levere pulsen til et større område av mediesjiktet eller for å tillate deler av sjiktet til å behandles på forskjellige tider. Figur 2 viser en ende av et leveringsrør 31, dvs. enden som leverer gasspulsen til mediesjiktet. Røret er utstyrt med to utløp, dvs. et endeutløp 32 og et mellomutløp 32', hver orientert ved 90 grader på lengdeaksen av røret. Det kan sees at mellomutløpet 32' har en del 36 som strekker seg inn i det indre av røret 31. Denne delen danner en ledeplate 37 som blokkerer omtrent 50 % av tverrsnittsarealet av det indre av røret og avleder omtrent den samme prosenten av gasspulsen inn i mellomutløpet 32'. Det gjenværende av tverrsnittsarealet av røret under ledeplaten forblir åpen for passering av det gjenværende av gasspulsen for levering gjennom endeutløpet 32. På lignende måte kan flere utløp være tilveiebrakt langs lengden av røret, som hver har en ledeplate lik 37 som avleder en passende prosent av gasspulsen inn i dens forbundne utløp slik at gasspulser av omtrent lik kraft og volum leveres fra hvert utløp. Figur 3a og 3b viser en pulsoppdeler 40 som kan anvendes til å mate en enkelt gasspuls inn i flere (i dette tilfellet fem) leveringsrør, hver utstyrt med et enkelt eller flere utløp (ikke vist). Pulsoppdeleren 40 har et hovedrør 31' for mottak av en gasspuls fra en gasskanon (ikke vist) av typen tidligere beskrevet, en sentral forgrening 41 innrettet med hovedrøret 31', og fire forgreningsrør 42, 43, 44 og 45 som strekker seg fra hovedrøret ved omtrent 135 grader på lengdeaksen av hovedrøret. Forgreningsrørene er anordnet ved lik avstand rundt periferien av hovedrøret, dvs. ved 90 grader på hverandre. Diameterne av forgreningsrørene er de samme og hver er mindre enn den for hovedrøret siden mindre gassvolum må transporteres gjennom hvert forgreningsrør på grunn av den omtrentlige kvarteringen av gasstrømmen ved punktet for oppdeling. Åpningene av endene for hvert rør er stort sett de samme som i røret som leder opp til den for slik å unngå eventuelt trykkfall.

Figur 4 viser en ytterligere apparattype (som bare illustrerer gasskanonen 30, røret og plenumet 20) hvori en pulsoppdeler 40' anvendes for å oppdele røre inn i to leveringsrør 31', 31" av forskjellig lengde. Endedelen 39 av det korte røret 31' er av mindre diameter (7,5 cm) (3 inches) enn endedelen 39' av det lengre røret 31" (10 cm) (4 inches) for å balansere og utligne strømmen gjennom begge rør. Endeåpningene 32" og 32"' av de to rørene er den samme diameteren som røret som leder opp til de respektive utløpene for å unngå noen tilførte trykkfall oppstrøms for utløpene.

EKSEMPEL

Et system ifølge den foreliggende oppfinnelsen ble testet i et regenerativt brennersystem som har et sjikt bestående av 1,9 cm (3/4 inch) aluminakuler. Sjiktdybden var 30,5 til 33 cm (12 til 13 inches) og arealet var 16 258 cm<2>(2520 square inches). Et enkelt leveringsrør med to utløp som vist i figur 4 ble anvendt for å levere en puls av gass hvert tredje minutt fra et reservoar 33 som et volum på 50 I og gitt et trykk på 0,66 MPa (95 psi). Ved anvendelse av et slikt system ble tiden mellom sjikterstatninger økt med en faktor på 22.

Claims (19)

1. Mediesjiktapparat for en regenerativ brenner i en ovn, som innbefatter: et mediesjikt (16) innbefattende ildfaste partikler (17, 18), kanal (24) for å passere avgass og forbrenningsgasser suksessivt gjennom sjiktet (16) til en brenner og fra en ovn;karakterisert vedat mediesjiktapparatet videre innbefatter midler (30) konfigurert for periodisk levering av en kort puls av en dekontamineringsgass inn i sjiktet (16), der pulsen er av tilstrekkelig kraft til å forårsake fordrivelse av kontaminanter oppsamlet i sjiktet (16) fra avgassen og har en en høy hastighet og massestrøm og en varighet slik at den kan påføres til sjiktet (16) ved ethvert trinn under driften av den regenerative brenneren uten å forstyrre brennerdriften.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat partiklene (17, 18) er båret på en gass-permeabel bærer (19) og midlene (30) er plassert for å levere pulsen av gass gjennom bæreren.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat midlene (30) for levering av strømmen av dekontamineringsgass leverer en puls av en styrke og varighet til å forårsake relativ bevegelse av partiklene (17, 18).

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat midlene (30) innbefatter en kilde (33) av gass under trykk og leveringsrør (31, 31') for levering av gassen under trykk fra kilden til en posisjon tilstøtende sjiktet (16).

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert vedat leveringsrøret (31) har et enkelt utløp (32) plassert tilstøtende sjiktet (16).

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert vedat det enkle utløpet (32) har et tverrsnittsareal som er stort sett det samme som det for røret (31) som leder til utløpet (32).

7. Regenerativ brenneranordning (10) for en ovn, karakterisert vedat den innbefatter mediesjiktapparatet ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 6 og en brenner (12) for for periodisk innføring av varme og avgass inn i en ovn under antennelse når den blir tilført brensel og en forbrenningsgass.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert vedat midlene (30) innbefatter en kilde (33) av dekontamineringsgassen, rør (31, 31') for transportering av dekontamineringsgassen fra kilden (33) til mediesjiktet (16), og midler (34) for frigjøring av pulsen med en høy hastighet og massestrøm fra kilden gjennom røret (31, 31').

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert vedat røret (31, 31') har minst ett utløp (32, 32', 32") plassert tilgrensende mediesjiktet (16).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert vedat mediesjiktet (16) er båret på en porøs bærer (19) over et plenum (20), og hvor det minst ene utløpet (32, 32', 32") er plassert i plenumet som vender mot den porøse bæreren (19).

11. Anordning ifølge krav 8, karakterisert vedat kilden av dekontamineringsgassen er et reservoar (33) som holder dekontamineringsgassen under trykk, og midlene (34) for frigjøring av pulsen med en høy hastighet og massestrøm er en på/av-ventil (34) som er i stand til å ventilere reservoaret stort sett momentant.

12. Anordning ifølge krav 9, karakterisert vedat det minst ene utløpet (32, 32') har et tverrsnittsareal som er stort sett det samme som tverrsnittsarealet av røret (31) som leder til utløpet (32, 32').

13. Anordning ifølge krav 8, karakterisert vedat røret (31) har et endeutløp (32) ved en ende av røret fjernt fra kilden (33), og minst ett mellomutløp (32') mellom endeutløpet (32) og kilden (33).

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert vedat det minst ene mellomutløpet (32') har en forbundet ledeplate (37) inne i røret (31) for å avbøye en del av strømmen av dekontamineringsgass innenfor røret (31) til det minst ene mellomutløpet (32'), mens det tillater at en annen del av strømmen av dekontamineringsgass strømmer gjennom røret (31) til endeutløpet (32), der ledeplatene (37) og tverrsnittsarealene av utløpene (32, 32') er anordnet til å levere stort sett like volumer av strømmen fra alle utløpene (32, 32').

15. Anordning ifølge krav 8, karakterisert vedat røret har en hoveddel (31, 31', 40') nærliggende til kilden (33) og minst to forgreninger (41, 42, 43, 44, 45, 31' 31") som divergerer fra hoveddelen, og hver forgrening har minst ett utløp (32, 32', 32") nærliggende mediesjiktet (16).

16. Anordning ifølge krav 15, karakterisert vedat forgreninger (41, 42, 43, 44, 45, 31', 31") og utløp (32, 32', 32") er plassert for å levere strømmen av gass til forskjellige deler av mediesjiktet (16) samtidig.

17. Anordning ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 16, karakterisert vedat midlene (30) for generering av pulsen av gass er en gasskanon.

18. Fremgangsmåte for dekontaminering av et mediesjikt (16) i en regenerativ brenner for en ovn, karakterisert vedat den innbefatter periodisk påføring av en kort puls av en gass til mediesjiktet (16), der pulsen er av tilstrekkelig kraft til å fordrive kontaminanter oppsamlet i mediesjiktet (16) fra avgassen og med en høy hastighet og massestrøm og påført i en slik kort tidsperiode til sjiktet (16) at pulsen kan påføres ved ethvert trinn av driften av den regenerative brenneranordning uten å forstyrre brennerdriften.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat pulsen av gass påført til mediesjiktet (16) leverer en kraft på mellom 1 og 6 kN i mindre enn ett sekund.