CN103189321B - 制造矿物熔体的方法和设备 - Google Patents
制造矿物熔体的方法和设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103189321B CN103189321B CN201180052079.7A CN201180052079A CN103189321B CN 103189321 B CN103189321 B CN 103189321B CN 201180052079 A CN201180052079 A CN 201180052079A CN 103189321 B CN103189321 B CN 103189321B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- exhaust gas
- discharge pipe
- mineral
- combustion chamber
- cancellation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 133
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 191
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 130
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 95
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 13
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000003570 air Substances 0.000 description 34
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 24
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000010811 mineral waste Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- LLPOLZWFYMWNKH-CMKMFDCUSA-N hydrocodone Chemical group C([C@H]1[C@H](N(CC[C@@]112)C)C3)CC(=O)[C@@H]1OC1=C2C3=CC=C1OC LLPOLZWFYMWNKH-CMKMFDCUSA-N 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- GUGLPELUECBSDK-UHFFFAOYSA-N phenol;urea Chemical compound NC(N)=O.OC1=CC=CC=C1 GUGLPELUECBSDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- HOWHQWFXSLOJEF-MGZLOUMQSA-N systemin Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)OC(=O)[C@@H]1CCCN1C(=O)[C@H]1N(C(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCCN=C(N)N)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H]2N(CCC2)C(=O)[C@H]2N(CCC2)C(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](C)N)C(C)C)CCC1 HOWHQWFXSLOJEF-MGZLOUMQSA-N 0.000 description 1
- 108010050014 systemin Proteins 0.000 description 1
- -1 urea aldehyde Chemical class 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B3/00—Charging the melting furnaces
- C03B3/02—Charging the melting furnaces combined with preheating, premelting or pretreating the glass-making ingredients, pellets or cullet
- C03B3/023—Preheating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/12—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in shaft furnaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
本发明涉及通过在无机颗粒材料存在下燃烧可燃材料由此形成熔体来生产矿物熔体的方法和设备,所述设备包括:循环燃烧室(1),接收燃料、预热矿物材料和燃烧气体的供给并且燃烧在循环燃烧室(1)中的燃料由此熔化矿物材料来形成矿物熔体并产生排出气体,其中排出气体与矿物熔体(9)分离并且排出气体通过排出管(10)向上经过热交换系统的导管(11);和淬灭机构,用于淬灭排出管(10)中的排出气体,其中淬灭机构包括淬灭罩,用于在排出气体进入导管(11)之前通过绕着排出出口(10)将诸如环境空气的冷却流体汲取到排出气体流中来淬灭排出气体,并且其中排出管(10)从燃烧室(1)向上延伸,并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开排出管(10)进入罩内部,所述延伸的高度是排出管(10)的内径的至少2.5倍,优选2.5和4之间,更优选约三倍。
Description
本发明涉及通过在无机颗粒材料存在下燃烧可燃材料由此形成熔体来生产矿物熔体的设备和方法。该熔体随后可以被纤维化以形成矿物纤维或用于其它工业工艺。
发明背景
典型地,生产用于矿渣、石或岩纤维的普通方式是采用竖式熔炉,其中在熔炉中通过燃烧可燃材料来加热自支撑的无机颗粒材料堆。该堆逐渐熔化并且从顶部补充,熔体从堆上排下并且从熔炉底部排出。用于这一目的的普通的熔炉是冲天炉(cupola)。
所述堆需要是自支撑的并且可渗入燃烧气体,燃烧气体通常是由堆中的碳材料燃烧所产生的。因此需要堆中的任何物质都是相对粗的(以便堆是可渗入的)并且具有高的物理强度而在燃烧或熔化充分进行前不坍塌。实践中,这意味着碳材料是焦炭并且颗粒材料是粗的碎岩、石或矿渣。
如果使用矿物材料颗粒,如废矿物纤维,需要产生将其形成型煤的费用并且很不方便。型煤通常使用含硫材料作为粘结剂,例如带石膏的Portland水泥,并且这意味着流出物易于具有高的硫含量,而必须要处理它。冲天炉或其他塔式熔炉(stackfurnace)系统也存在熔炉内部的条件总是倾向于足够还原性使得一些铁被还原成金属铁的缺点。这就需要将金属铁从熔体中分离,降低了纤维产生,造成铁废物的供给并且也倾向于造成含铁和矿渣的炉段腐蚀的风险。另外的缺点在于工艺不具有高的热效率。
尽管有这些缺点,但是使用冲天炉或其他塔式熔炉的工艺被整个世界广泛采用来制造岩、石或矿渣纤维。在申请人早期公开的WO03/002469中披露了避免或者减少冲天炉系统的缺点而用于生产矿物熔体的替代的且完全不同的系统。这一系统包括在循环燃烧室(即燃烧室)中,在预热的燃烧空气中悬浮粉煤或其他燃料并且在悬浮颗粒矿物材料存在下燃烧该悬浮燃料,在循环燃烧室中,悬浮颗粒材料和空气在作为旋风器循环系统的系统中或者接近该旋风器循环系统的系统中循环。这通常被称作旋风炉。在预热空气中的悬浮煤,以及颗粒矿物材料通过燃烧室的顶部或者接近燃烧室的顶部被引入。在燃烧室内,发生颗粒煤的燃烧并且颗粒材料转化成熔体。熔体和尚未熔化的颗粒材料被循环气体抛到室壁上并且将沿燃烧室流下。在燃烧室底部处的沉降池中收集熔体。
在WO03/002469中,为了增加旋风炉的能量效率,使用在1400-1700℃的温度范围下离开循环室的排出气体来预热颗粒材料。WO03/002469教导了排出气体被淬灭至1000-1500℃然后与矿物材料混合以将其预热至700-1050℃的温度。
WO2009/118180、WO2008/019780、WO2008/086990、WO2009/090040和WO2008/086991也公开了用于制造矿物熔体的旋风器系统。
旋风炉相比于冲天炉或其他塔式熔炉具有显著的优势。关于燃料,旋风炉避免使用型煤细颗粒而且可以使用广泛的燃料,包括例如塑料。使用熔化旋风炉消除了使矿石还原成铁的风险,并且释放环境可接受的排出气体。熔化能力的灵活性比冲天炉要好,这意味着可以容易且快速地将生产,从例如总能力的40%切换到100%,因此极大地降低了响应于指令改变而花费的时间。此外,在旋风炉中熔化比在冲天炉中熔化的情况要快,在旋风炉中熔化是几分钟而不是几小时。
因此,从经济及环保角度讲,使用熔化旋风炉系统是理想的并且在上述文献中公开的系统工作良好。然而,在工艺上存在着改进空间。
在熔化循环燃烧室操作期间,提供给旋风炉的所有原材料理想地都应被熔化并且抛到壁上并在熔化旋风器的基部收集。然而,在实践中,一些轻材料,例如小的液滴和细粉会悬浮在排出气体中并且与热排出气体一起通过中央排出管离开旋风炉。排出气体非常热并且它们在系统中进一步加工前需要被冷却。这是通过淬灭来完成,即就在离开熔化旋风器后,在淬灭点提供空气或另一种冷却气体。一些液滴和细粉在到达淬灭点时固化或结块,并且由于材料的旋转运动,其中一些被向外抛出并落到燃烧室的外顶。所述材料然后在熔炉的外部积累,这会是有害的,因为材料非常热。这是高度不希望的并且应被避免。
基于此背景,本发明的目的是提供一种避免材料被排放到熔炉旋风器和热交换系统的外部的方法和设备。
发明内容
根据第一方面,本发明提供制造矿物熔体的方法,所述方法包括步骤:提供循环燃烧室;将燃料、颗粒矿物材料和燃烧气体注入到循环燃烧室中;燃烧在循环燃烧室中的燃料,由此熔化矿物材料以形成矿物熔体并产生排出气体;将排出气体与矿物熔体分离,收集矿物熔体并使排出气体向上通过排出管到热交换系统的导管;和在排出气体进入导管之前,通过将冷却流体,如环境空气,汲取到排出出口周围的排出气体流中来淬灭排出气体,其中排出气体出口从燃烧室向上延伸,并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开排出管进入罩内部,所述延伸的高度是排出管的内径的至少2.5倍,优选2.5和4之间,更优选约三倍。
根据本发明的第二方面,提供一种在无机颗粒材料存在下,通过燃烧可燃材料由此形成熔体来生产矿物熔体的设备,其中所述设备包括:循环燃烧室,接收燃料、预热矿物材料和燃烧气体的供给并且燃烧在循环燃烧室中的燃料由此熔化矿物材料来形成矿物熔体并产生排出气体,其中排出气体与矿物熔体分离并且排出气体通过排出管向上经过热交换系统的导管;和淬灭机构,用于淬灭排出管中的排出气体,其中淬灭机构包括淬灭罩,用于在排出气体进入导管之前通过绕着排出出口将诸如环境空气的冷却流体汲取到排出气体流中来淬灭排出气体,并且其中排出管从燃烧室向上延伸,并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开出口进入罩内部,所述延伸的高度是排出管的内径的至少2.5倍,优选2.5和4之间,更优选约三倍。
由于旋风炉的旋转运动,热排出气体在其通过排出管离开期间循环。根据本发明,排出管比正常管更高,使得液滴和细粉形式的大部分轻材料作为熔体被抛到排出管的内表面上然后流下到熔化旋风炉中并成为其中的熔体的一部分。这些矿物材料熔体的液滴因此不被冷却,使得它们在排出管内部被固化。
排出管的高度确保了来自热排出气体的许多液滴和细粉都被抛到排出管的壁上并且返回熔化旋风器。之前,在淬灭前的排出管高度应较低以便节省能够承受这一区域中的高温的昂贵的内衬和其他材料成本。然而,根据本发明,当熔化细矿物材料时,由于离开排出气体的液滴和细粉的量,有益的是采用更高的排出管。
排出管可有约850mm的内径D1并且排出管的高度可为约250-300cm。通过具有足够大的排出管内径与高度比,很大部分的熔体小液滴可经历内表面撞击并由此被从热排出气体流中除去。
在本发明的旋风炉中,排出气体以1300至1900℃之间的温度离开循环燃烧室,通常是1500至1750℃,例如约1550至1650℃,并且排出气体随后被淬灭到1000至1500℃之间的温度,例如约1300℃。由此,避免了引入到导管中的矿物材料的软化或熔化。淬灭是由任何适合的气体如空气或者任何适合的液体如氨水来进行。在优选的实施方式中,使用环境空气。
在本发明优选的实施方式中,淬灭的步骤是通过淬灭罩来进行,所述淬灭罩包括围绕排出管的环形空气摄入开口。这提供了围绕排出管的出口的均匀淬灭。
为了防止较大的材料颗粒放射状地离开系统,可在排出气体离开排出管处通过带穿孔的筛选元件来筛选排出管。这一筛可以不仅使从熔炉中的熔体向上抛的任何较大颗粒被保留而免于通过淬灭被排出,而且也防止被引入到在淬灭罩上方的导管中的预热原材料颗粒落到该系统外,而是如果它们不能被排出气体携带则会落入熔化炉。
优选地,排出管具有比导管的至少入口部分的直径(D2)更大的直径(D1)。这会是有益的,因为任何形成导管内表面上的残留物都随后都会在它们释放时落回到熔体中而不是熔炉的外部。排出气体在向上导向时,汲取轻材料和液滴直到它们达到一定尺寸后悬浮在汲取物中。然而,如果尺寸超过这一大小,那么汲取将不足以强大到能将这些颗粒向上传送。这些颗粒会朝着熔体落回。
优选地,用于预热矿物材料的热交换系统包括第一预热器旋风器,从循环燃烧室到第一预热器旋风器的用于传送排出气体的导管,用于将矿物材料注入到导管中的材料入口,以及从第一预热器旋风器到循环燃烧室的流动连通,用于将预热矿物材料供料给所述燃烧室。
此外,根据本发明的优选实施方式,热交换系统另外包括第二预加热器旋风器,从第一预加热器旋风器到第二预加热器旋风器的、用于输送排出气体的第二导管,以及用于将矿物材料注入到第二导管中的矿物材料入口,其中矿物材料导管从第二预加热器旋风器引导到第一导管。矿物材料的预热是在400-900℃的范围,优选450-600℃。优选地,该设备还包括多个旋风器,从第二预加热器旋风器到多个旋风器的、用于向多个旋风器输送排出气体第三导管,以及用于将被分离的材料从多个旋风器提供到第一预加热器旋风器的出口的导管。这会提高能量效率,优选至少一部分的矿物材料在被引入到在第一导管中的来自循环燃烧室的排出气体中之前,首先在第二预加热器旋风器中被加热。
在本发明的优选实施方式中,所述装置和方法用于从矿物熔体制造矿物纤维,这是通过使收集到的矿物熔体通过循环燃烧室中的出口流动到离心纤维化设备并形成纤维。
发明详细说明
下面参照附图更详细地描述本发明,在附图中:
图1是本发明优选实施方式的设备的示意图;
图2是在循环燃烧室顶部的排出气体通气管淬灭气体布置的截面侧视详图。
图1示出了循环燃烧室1,其包括圆柱形上段、圆锥形下段和圆柱形基段。颗粒燃料从供给线路(supply)2被引入到循环燃烧室中并且该颗粒燃料优选为煤。预热的矿物材料通过矿物材料导管3被引入到循环燃烧室中。煤和矿物材料是与燃烧空气以及在压缩空气供给线路5中提供的第二空气一起通过导管4被引入,该压缩空气供给线路5通过至少两个切向入口如喷管(未示出)被引入到循环燃烧室1中以确保煤2与燃烧空气6彻底混合并且维持循环燃烧室1中的燃烧气体和悬浮材料的循环运动。第二燃料(在此情形下为天然气)也可通过供给线路(未示出)注入到循环燃烧室1的基段中。
在循环燃烧室1中,煤2在燃烧气体6中燃烧,该燃烧气体6优选富含氧气的空气5。在循环燃烧室1的基部区收集得到的熔体9并且该得到的熔体9经过出口离开燃烧室。排出气体通过在循环燃烧室1的顶部处的通气管10被供给到第一导管11中,在那里它们用作加热将要被供给到循环燃烧室1中的颗粒矿物材料。然后排出气体进到第一预加热器旋风器12,在第一预加热器旋风器12中,它们与此时混合在一起的矿物材料分离。排出气体从第一预加热器旋风器12经过第二导管14流到第二预加热器旋风器13中。在第二预加热器旋风器13之后,排出气体经导管15流到粉尘旋风器16并进入进一步的处理17,在进一步处理17中发生与燃烧气体的间接热交换以预热燃烧气体。随后例如通过过滤器(未示出)处理排出气体使其安全地传到环境中。
矿物材料在加入到循环燃料室1中之前进行预热。具体地,通常是原石材料的第一矿物材料从供给线路19供给到第二导管14并在第二预加热器旋风器13中经历初始预热。第一矿物材料随后经过第一矿物材料导管18并被引入到第一导管11并且随后传到第一预加热器旋风器12。在第一矿物材料下游,第二矿物材料从供给线路20提供到第一导管11。第二矿物材料通常是经处理的矿物材料,通常是粘结的矿物纤维,例如回收的矿物纤维。为了确保在第一预加热器旋风器12中产生NOx还原条件,可以在刚好在第一预加热器旋风器12前面的位置21处将诸如氨的含氮材料添加到第一导管11中。来自第二预加热器旋风器13的排出气体可携带一些第一矿物材料通过导管15。这些与来自粉尘旋风器16的排出气体分离并通过导管22回收回来以结合预加热的矿物材料。
排出气体经过通气管10离开循环燃烧室1。排出气体进入第一导管11并通过淬灭空气33从在1500至1900℃之间的温度,通常约1650℃淬灭到在1000至1500℃之间的温度,通常约1300℃。第一矿物材料经过第二矿物材料下游的入口被引入到第一导管11,第二矿物材料经过导管18被引入到第一导管11中。
燃烧室通常是竖直的而不是水平的熔炉。它通常具有向其中注入燃料、矿物材料和燃烧气体的圆柱形上段、圆锥形下段和可以收集熔体的基段。
替代地,燃烧室可以是完全圆柱形的。基段优选为燃烧室的一体形成部件并且可以简化为圆锥形下部区的端部或者可以是在下部区的端部处的圆柱段。优选地,基段的直径不大于上段的直径,相比之下,传统系统通常在燃烧室基部处使用体积增大的储罐。
基段具有一用于矿物熔体的出口,熔体作为液流经过该出口。这一液流随后可以进行任何常规方式的纤维化,例如,使用级联旋转器(cascadespinner)或旋杯(spinningcup)或任何其他常规的离心纤维化工艺。或者,矿物熔体可以用于其他工业工艺。优选地,在矿物熔体离开燃烧室基段的出口处,它并不立即下延,相反,出口是虹吸式。“虹吸式”意指通常是管或沟槽的出口,其最初相对于燃烧室中的开口具有向上的取向并且随后具有向下的取向,而后导向到纤维化装置。这对于熔体质量是有益的,因为在熔体的表面上的任何未燃烧的燃料颗粒都被保留在燃烧室内部。
燃料被注入到循环燃烧室中。可以使用任何可燃的燃料。燃料可以是在室温下为气态的,例如丁烷、丙烷、甲烷或天然气,但是优选液态或固态材料。燃料优选为颗粒形式并且最优选颗粒碳材料。
当燃料为液体时,它以液滴的形式使用,即,液体燃料颗粒。在这一实施方式中,燃料可以是石油或其他碳基液体的颗粒。然而,本发明的颗粒燃料优选固态的。它通常是碳材料并且可以是具有适当的热值的任何颗粒碳材料。热值可以相对较低,例如低至l0000kJ/kg或者甚至低至5000kJ/kg。因此,它可以是例如干燥的污水污泥或纸废物。优选地,它具有较高的热值并且可以是来自制铝工业的废锅内衬,含废物的煤,如尾煤或粉煤。
在优选的实施方式中,燃料是粉煤并且可以是煤细粉,但优选一些,并且通常至少50%,优选至少80%以及通常全部的煤都是由研磨块煤来制造,例如,使用球磨机。煤无论是最初作为细粉提供或者作为块提供,都是优良品质的煤或者可以是含有高无机物含量的废煤,例如含有5至50%的无机物含量。优选地,煤主要或者全部是优良品质的煤,例如烟煤或次烟煤(ASTMD3881984)并且含有促进点燃的挥发物。
燃料颗粒优选具有范围在50至100μm,优选约50至200μm的颗粒尺寸(粒径)。通常(按重量计)至少90%的颗粒在此范围内。平均是通常为约70μm的平均尺寸,90%的范围小于100μm。燃料可以通过供料管以常规方式供料到燃烧室中以产生燃料颗粒的蒸汽。这通常包括使用载气,其中燃料颗粒悬浮在载气中。载气可以是空气、富含氧的空气或者纯氧(优选室温以避免回火)或者反应性差的气体如氮气。载气被认为是燃烧气体的一部分。
至少一些并且优选大多数的燃料被注入到循环燃烧室的上段中。然而,在优选的实施方式中,被称作第二燃料的一些燃料,也被注入到循环燃烧室的下段中。
燃烧气体也通过多个切向设置的入口被引入到燃烧室的上段中并且燃烧气体可以是室温的,但优选被预热。预热的主燃烧气体的温度通常是由体系中可用的热来确定。通常,燃烧气体被预热到约600℃,并且应至少被预热到300和600℃之间,例如约500至550℃。燃烧气体可以是空气或者可以是富含氧气的空气。“富含氧气的空气”指气体含有的氧比通常存在于空气中的氧要多,并且可以另外含有其他在空气中天然存在的气体。它也可以含有其他在空气中通常不存在的气体,例如丙烷或甲烷,只要氧的总水平保持在高于空气中正常存在的氧。
在优选的实施方式中,燃烧气体是富含氧的空气,其含有按体积计为25%至50%,优选25%至35%的氧。在替代的实施方式中,燃烧气体包括按体积计至少50%或至少70%的氧或者甚至是纯氧。在整个说明书和权利要求书中,“纯氧”指通过例如真空变压吸附技术(VPSA)获得的纯度为92%或更高的氧,或者可以是通过蒸馏方法获得的几乎100%纯氧。使用富含氧的空气是有益的,因为它降低了所需的燃烧气体的总体积。这意味着相比于使用空气时的燃烧室,可以使用较小的循环燃烧室。由于燃烧室的尺寸和燃烧气体的体积都与生产矿物纤维所需的能量以及随后的能量损失相关联,这一实施方式得到了具有更高的能量效率的系统。就增加的经济可行性和降低的环境影响而言,这是有显著益处的。当使用纯氧时,优选为室温的,而不是被预热。
其中悬浮有燃料的燃烧气体可通过供料管被引入,特别是当该气体在相对低温时。燃料在进入燃烧室之前不应在燃料管中开始燃烧(称作“回火”现象),因此这一实施方式中需要低的气体温度。然而,燃烧气体优选通过一个或多个燃烧气体入口被单独引入,所述一个或多个燃烧气体入口可以位于燃料供给管的附近以便燃烧气体被导入到燃烧室中与燃料相同的区域,以允许高效混合。
不管它们是否一起被引入,燃烧气体注入到燃烧室中的速度相对较低(优选在1和50m/s之间),以使设备的耗损最小。当有燃料和矿物材料悬浮在燃烧气体中时,该速度优选在5和40m/s之间。当它们单独引入时(这是优选的),燃料的注入速度优选20至40m/s。
理想的是确保预热的燃料与燃烧气体迅速并且彻底混合,因为这确保了燃料被快速点燃以便其可以几乎就在被引入到燃烧室后立即经历热解(燃烧的初始阶段)。彻底混合也确保了在主燃烧气体中的燃料颗粒的驻留时间更均一,由此得到更有效的燃料燃烧。
为了帮助确保快速且彻底混合,可以在循环燃烧室的上段中引入额外气体,该气体的行进速度比燃烧气体和颗粒燃料更高,并且由于速度差异,造成燃料颗粒液流的湍流,由此使液流分解并确保快速混合。所述额外气体通常远比燃烧气体少并且通常组成注入到燃烧室中的总气体的小于20%,优选在5和15%之间。所述额外气体可以是任何气体,包括空气、氮气、氧气或诸如丙烷或丁烷的可燃气体。所述额外气体可从一使其邻近燃烧室中的燃料颗粒的液流的入口注入,但是优选注入到同轴围绕燃料入口的入口。这一同轴设置得到有效的混合,特别是在额外气体入口在其开口处具有收敛喷嘴时。所述额外气体优选比燃料和燃烧气体行进快至少100m/s,通常至少250m/s,优选至少300m/s。在最优选的实施方式中,所述额外气体的注入速度是声速的,即,是声音的速度或高于声音的速度。
除了被引入到循环燃烧室的上段中的燃烧气体,也可能将一些燃烧气体注入到下段中。这可以被称作第二燃烧气体。与主要燃烧气体一样,第二燃烧气体可以是在室温的或被预热并且优选含有至少25%氧气。第二燃烧气体可以是富含氧气的空气,其含有按体积计至少30%或35%,优选至少50%,最优选至少70%氧气,或在30%和50%之间的氧气或纯氧。第二燃烧气体可以任何常规方式被引入,但优选使用具有收敛形喷嘴(或者被称作喷管)的入口被引入。
第二燃烧气体可以从下段中的一个入口被注入,但是优选从至少两个,最优选大于两个,例如三个、四个、五个或六个,优选四个入口被注入。
发现在循环燃烧室的下段添加燃烧气体对于确保燃料颗粒的完全燃尽是非常有效的。发现在此处添加氧比在上段中简单地添加主要燃烧空气和额外的氧要更有效。第二燃烧气体可以组成小于总燃烧气体的一半,总燃烧气体包括主要燃烧气体、第二燃烧气体和任何被引入的可燃的额外气体。第二燃烧气体可组成燃烧气体总百分数的10至50%之间,优选20至40%。在一个实施方式中,额外(或第二)固态、液态或气态燃料被注入到下段,并且在第二燃烧气体存在下燃烧以在下段中形成火焰。这在将富含氧的空气作为燃烧气体时尤为重要,因为尽管需要更小的体积,但是有益地增加了能量效率。选择第二燃烧气体和第二燃料中的氧的相对量使得在第二气体中完全燃烧第二燃料后,氧过量。向下段注入第二燃料是有益的,因为它可以用来调节在基段中收集的熔体的温度。
除了在上段中的主燃烧,在下段中形成火焰也是有益的,因为这是可以改变熔体温度的机制。特别地,在循环燃烧室的基段中,矿物熔体沿壁向下流以在基段中收集。因此,在这一区域中,熔体作为在燃烧室的壁上的薄膜存在以及作为在基段中的熔池(bath)存在(其通常是很浅的)。在这一区域施用辐射热尤其有效,因为它可以容易地穿透整个熔体。因此,在这一区域中使用火焰对于均匀、快速以及在准确的参数范围内加热熔体是尤其有效的,通过改变这一区域中的燃料和气体的流速,可以将熔体的温度维持在精确的限值内。
以此为目的,第二燃料优选朝着下段的底端注入,优选在燃烧室的圆锥状下段的下半部分,使得第二燃料靠近基段。第二燃料可以是任何燃料。在一个实施方式中,第二燃料包括单独的固体燃料样颗粒碳材料,例如煤,因为它们通常非常经济并且可以降低NOx的产生。在另一实施方式中,第二燃料包括一些立即并且完全燃烧的液态或气态燃料。优选地,第二燃料包括一些固体燃料,例如煤,量为例如第二燃料总量的10至90%,优选40至80%,最优选50至70%,第二燃料中的剩余物为液态或气态燃料。优选的非固体燃料是丙烷、甲烷或天然气。第二燃料以比颗粒燃料更低的量存在,并且组成总燃料能量的小于50%,通常是20至40%。
在这一实施方式中,第二燃烧气体优选纯氧并且与所述燃料一起通过燃烧器入口被引入使得立即发生燃烧。或者,第二燃烧气体可以通过靠近用于第二燃料的入口的入口被引入,并且可以在燃烧室中发生混合。
循环燃烧室中的气体和悬浮的颗粒材料的大体运动是旋风式运动。这是通过以维持涡流运动的适当的角度引入燃烧气体以及颗粒燃料和矿物材料而产生的。当使用第二燃烧气体时,也优选以相同的方向引入该第二燃烧气体以维持循环流。排出气体与在燃烧室的基部中收集的矿物熔体分离,并且传到热交换系统,通常通过在循环燃烧室顶部的通气管。排出气体随后用于预热矿物材料并且任选地也预热燃烧气体。排出气体通常以1300和1900℃之间,通常1500至1750℃,例如约1550至1650℃的温度离开循环燃烧室。
在优选的实施方式中,第一和第二矿物材料被分别提供到热交换系统中。这在第一矿物材料具有比第二矿物材料更高的烧结温度时是有益的。第一矿物材料通常是具有1200至1400℃的烧结温度的原始矿物材料,而第二矿物材料通常是加工的矿物材料,例如粘结的矿物纤维,其具有900至1100℃的烧结温度。为了实现最大的能量效率,非常重要的是尽可能完全地利用排出气体的热能量。这对于热效率以及对于维持矿物材料的良好流动特性并且因此在预热期间矿物材料不被溶解或软化的良好工艺效率也是很重要的。这通过在第二矿物材料之前预热第一矿物材料而处理。特别地,在第二矿物材料之前,将第一矿物材料加入到热交换系统中。这样做意味着第一矿物材料加入到第二矿物材料的排出气体上游。在排出气体与第一矿物材料接触后,第一矿物材料预热并且排出气体冷却并继续预热第一矿物材料以预热第二矿物材料,通常在排出气体与第一矿物材料接触前淬灭排出气体。通常,排出气体被淬灭到约1300℃以避免第一矿物材料的软化或熔化。淬灭是使用任何适当的气体如空气或任何适当的液体如氨水来进行。
当排出气体接触第一矿物材料时,排出气体预热该第一矿物材料并且自身冷却。在第一预热阶段,第一矿物材料优选被预热至300至600℃的温度,更优选400至550℃。优选地,排出气体和第一矿物材料的相对量是使得到第二预热阶段最后,第一矿物材料被预热至稍低于第二矿物材料的烧结温度,通常是750至850℃。
随后将第二矿物材料添加到热交换系统中并与排出气体以及在排出气体中悬浮的第一矿物材料接触。第二矿物材料通过这一接触被预热。优选地,第二矿物材料被预热到至少700℃并且优选在750和850℃之间。
通常,第二矿物材料是包括有机试剂如有机粘结剂的加工产物。尤其有益的是将第二矿物材料预热至有机添加物完全被燃烧的温度和条件。因此,包括所释放的有机组分的气体应在含有至少2%氧气的环境条件下加热至约750至850℃,持续至少1-2秒以燃烧掉有机粘结剂。
热交换系统优选包括至少一个以及优选两个或者甚至三个预加热器旋风器12、13、16。第一和第二矿物材料通常被添加到第一导管11,该第一导管11使来自循环燃烧室1的排出气体运输到第一预加热器旋风器12。在第一预加热器旋风器12中,排出气体与矿物材料分离。矿物材料包括混合的第一和第二矿物材料,其通过混合的矿物材料导管3到循环燃烧室1的入口以待熔化。
优选地,在第一预加热器旋风器12中产生氮氧化物(NOx)还原条件。NOx是环境废物,其在可以被释放到大气中之间必须从排出气体中被除去。这通常通过选择性非催化还原(SNCR)进行。然而,有益地,在本发明中,Nox可以通过选择性非催化还原(SNCR)在第一预加热器旋风器中被显著降低并且优选基本上从第一预加热器旋风器中消除。这是从排出气体中除去Nox的经济且方便的方式。
通过在预加热器旋风器中包括含氮材料来产生NOx还原条件,该含氮材料在预加热器旋风器12中一般的条件下将还原NOx。含氮材料可包括在被供料至预加热器旋风器12的热排出气体中或者可直接添加到预加热器旋风器12中。
在预加热器旋风器中包括的含氮材料优选氨或铵基化合物、胺或尿素,其中尿素可以是游离的或者更优选是树脂型产品,例如脲醛或脲酚醛树脂。尤其优选地,通过在矿物材料中包括废物粘合的矿物纤维作为供料至预加热器旋风器12的第二矿物材料来产生NOx还原条件,其中废物粘合的矿物纤维含有尿素树脂(通常是酚尿素树脂)和/或氨或铵基化合物(例如在废物纤维中作为用于树脂的缓冲剂)。因此,能够同时利用废物材料并在适当的条件下反应它以将排出气体中显著量的NOx还原为氮气。
氨或氨衍生物或者其他NOx还原化合物的量优选1至4(优选1-2,或尤其是1-1.7)摩尔每摩尔NOx并且反应优选在800℃至1050℃的温度进行。反应驻留时间优选至少0.3秒并且最优选至少1秒。典型地,这可以是直到排出气体被冷却到低于例如800℃的反应温度前,在预加热器旋风器和/或导管中的颗粒矿物材料的驻留时间。在这些条件下,优选以800至1050℃的温度范围内,基本上所有的NOx都被还原成氮气,即使在预加热器旋风器中的氛围优选为氧化氛围。
因此,根据另一优选的特征,在预加热器旋风器中的气体环境含有过量的氧气,优选在按照气体环境的重量计,至少1%或2%的量,但可以达到4%,或者甚至达到12%。尽管环境的氧化性质,在用于预加热器所限定的环境下,Nox通过添加的氨或其他含氮化合物被还原。
预加热器因此可以同时作为Nox还原器以及氧化后燃烧器操作以燃烧来自燃烧腔室的污染物如硫化氢和一氧化碳。优选地,从熔体分离的并且随后被供料到预加热器旋风器中的排出气体所含的氧比在预加热器旋风器中存在的氧要少,因此优选地将空气或者其他氧源加入到在预加热器中或者在熔体和预加热器之间的排出气体中。排出气体从第一预加热器旋风器12的顶部穿过第二导管14到第二预加热器旋风器13。优选第一矿物材料在被传送到第一导管11中以被排出气体进一步预加热之前在第二预加热器旋风器13中经历初始预加热。因此,在优选的实施方式中,第一矿物材料被引入到第二导管中并且预加热到300和600℃之间的初始温度,优选450和550℃之间。排出气体随后离开第二预加热器旋风器13并且通常通过间接热交换被用于加热燃烧气体。
如上所述,排出气体在与第一矿物材料接触前被淬灭。通常,排出气体被淬灭到约1300℃以避免软化或熔化第一矿物材料。淬灭是使用任何适当的气体(例如空气)或任何适当的液体(例如氨水)进行。参照图2,淬灭是通过将来自循环燃烧室1的排出气体通过排出管10传送并且从下面进入淬灭罩30中来进行。淬灭罩30的顶部与导管11相连接。排出管10、淬灭罩30和导管11优选是同轴设置的。
淬灭罩30在排出气体进入导管11之前通过绕着排出管10的出口将冷却流体(例如环境空气)汲取(draft)到排出气体流中来淬灭排出气体。在图2示出的实施方式中,淬灭罩30包括围绕排出管10的环形空气摄入开口31。环境空气通过这一环形空气摄入口被引入并且由于在排出管10中的快速的排出气体流而进入罩30中并且进入导管11。
优选地,排出管10的直径(D1)比导管11的直径(D2)更大。这会是有益的,因为任何在导管11的内表面上形成的残留物都会落到熔体中而不会到熔炉1的外部。排出气体在向上导向时,汲取轻材料和液滴直到它们达到一定尺寸后悬浮在汲取物中。然而,如果尺寸超过这一大小,那么汲取将不足以强大到能将这些颗粒向上传送。这些颗粒会朝着熔体落回到导管11和排出管10内部或者在它们的内表面上形成液滴。
为了防止较大的材料颗粒离开系统,可在排出气体离开排出管10处通过带穿孔的筛选元件32来筛选排出管10。这一筛32可由具有开口大小为约20x20mm的带穿孔的板来制成。筛32的开口区可以是约50%。由此,筛32可以不仅使从熔炉1中的熔体向上抛的任何较大颗粒被保留而免于通过淬灭被排出,而且也防止被引入到在淬灭罩上方的导管11中的预热原材料颗粒18落到该系统外,而是使其落入熔化炉。
如图2所示,来自第二预加热器旋风器13的预热原始矿物材料通过供应线路18被引入到导管11中的被淬灭的但又是热的排出气体中用于进一步预热。导管下游,提供任选的粘结的废矿物纤维的材料供给线路20。
如图2所示,用于供给原材料18和粘结的废矿物纤维20的入口优选伸入到导管11中。这些管式的入口延伸18A和20A确保了材料被供料到气流的主要部分。由此材料避开了较低流动的边界层,该边界层本来会造成材料落下而不是被气流携带。
用于预热原材料18的入口延伸18A优选地设在导管11中被水冷却的最底段11A中。入口18A对于导管11中的气流方向具有一角定位而不是与之垂直,使得材料以相对于热排出气体流为小于90°的流动方向被引入,优选在15°和75°之间,例如约60°,以促进向气流中引入原材料。因此,至少这一管式入口18A的最底部可延伸到导管11中,例如达到导管内径D2的15-30%的距离。
在导管11的第二段11B中,在原始材料入口18A的上游提供用于供给废物粘结的材料纤维20的入口延伸20A,其优选设有陶瓷内衬。在所示的实施方式,废物材料入口20A垂直于导管11。当然意识到入口20A也可以与气流成锐角提供。废物材料纤维入口20A可在一个实施方式中以导管内径D2的15-30%的距离延伸到导管11中。
根据本发明,排出管10从燃烧室以排出管10的内径D1的至少2.5倍的高度向上延伸,例如2.5和4之间,优选约三倍,并且伸入淬灭罩30中使得排出气体离开罩30内部的出口。内径D1可为约850mm并且排出管10的高度可为约2700mm。导管的内径D2可为约630mm。供给线路开口18,20可为具有直径为约200mm的内径的管。
排出管10的这一高度/内径比确保了来自热排出气体的许多液滴和细粉被抛到排出管10的壁上并且返回熔化旋风器1。发现当熔化细矿物材料时,由于离开排出气体的液滴和细粉的量,这是有益的。
排出管10可为水冷却的,具有陶瓷材料内衬并在其内部由冷冻的熔体层覆盖。类似地,导管11可以是水冷却的和/或设有陶瓷内衬以便确保导管11和排出管10可以承受它们所暴露的高温。
通过这一延伸的排出管,将轻材料保持在排出管10中更长时间。热排出气体由于在旋风炉1中的涡流而循环并因此在排出气体中的大部分的轻材料作为熔体被抛到排出管10的内表面上并且作为液滴沿排出管表面的内部流下并且落到熔化旋风器1中。由于该材料由此作为熔体被再引入,而不是作为轻材料被再引入到排出气体中,它被抛到熔化炉1的壁上以成为在熔化炉1中产生的熔体9的一部分。
上面参照优选的实施方式描述了本发明。然而,应认识到可提供其他变形而不背离如所附权利要求书中所限定的保护范围。
Claims (15)
1.一种制造矿物熔体的方法,所述方法包括步骤:
提供循环燃烧室(1);
将燃料、颗粒矿物材料和燃烧气体注入到循环燃烧室(1)中;
燃烧在循环燃烧室(1)中的燃料,由此熔化矿物材料以形成矿物熔体并产生排出气体;
将排出气体与矿物熔体分离,收集矿物熔体(9)并使排出气体向上通过排出管(10)到热交换系统的导管(11);和
在排出气体进入导管(11)之前,通过将冷却流体,汲取到排出管(10)周围的排出气体流中来淬灭排出气体,其中排出气体出口从燃烧室(1)向上延伸,并且伸入到淬灭罩(30)中使得排出气体离开排出管(10)进入淬灭罩(30)内部,所述延伸的高度是排出管(10)的内径D1的至少2.5倍。
2.根据权利要求1的方法,其中排出气体出口从燃烧室(1)向上延伸,并且伸入到淬灭罩(30)中使得排出气体离开排出管(10)进入淬灭罩(30)内部,所述延伸的高度是排出管(10)的内径D1的2.5和4倍之间。
3.根据权利要求1或2的方法,另外包括从矿物熔体制造矿物纤维的步骤,其是将收集的矿物熔体(9)通过循环燃烧室(1)中的出口流动到离心纤维化设备并形成纤维。
4.根据权利要求1或2的方法,其中排出气体在1300和1900℃之间的温度离开循环燃烧室(1),并且然后淬灭到从1300到1500℃的温度。
5.根据权利要求4的方法,其中排出气体在1550至1650℃之间的温度离开循环燃烧室(1),以及然后淬灭到1300至1500℃的温度。
6.根据权利要求1或2的方法,其中淬灭的步骤是通过淬灭罩(30)来进行,所述淬灭罩(30)包括围绕排出管(10)的环形空气摄入开口(31)。
7.根据权利要求1或2的方法,其中在排出气体离开排出管(10)处,通过带穿孔的筛选元件(32)来筛选排出管(10)。
8.一种在无机颗粒材料存在下,通过燃烧可燃材料由此形成熔体来生产矿物熔体的设备,所述设备包括:
循环燃烧室(1),接收燃料、预热矿物材料和燃烧气体的供给并且燃烧在循环燃烧室(1)中的燃料由此熔化矿物材料来形成矿物熔体并产生排出气体,其中排出气体与矿物熔体(9)分离并且排出气体通过排出管(10)向上经过热交换系统的导管(11);和
淬灭机构,用于淬灭排出管(10)中的排出气体,
其特征在于
淬灭机构包括淬灭罩,用于在排出气体进入导管(11)之前通过绕着排出管(10)将冷却流体汲取到排出气体流中来淬灭排出气体,并且其中排出管(10)从燃烧室(1)向上延伸,并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开排出管(10)进入罩内部,所述延伸的高度是排出管(10)的内径D1的至少2.5倍。
9.根据权利要求8的设备,其中排出管(10)从燃烧室(1)向上延伸,并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开排出管(10)进入罩内部,所述延伸的高度是排出管(10)的内径D1的2.5和4倍之间。
10.根据权利要求8或9的设备,其中淬灭罩包括围绕排出管(10)的环形空气摄入开口。
11.根据权利要求8或9的设备,其中排出管(10)具有比导管(11)的至少入口部分的直径(D2)更大的直径(D1)。
12.根据权利要求8或9的设备,其中在排出管(10)上设有带穿孔的筛选元件(32)。
13.根据权利要求8或9的设备,其中用于预热矿物材料的热交换系统包括第一预热器旋风器(12),从循环燃烧室(1)到第一预热器旋风器(12)的用于传送排出气体的导管(11),用于将矿物材料注入到导管(11)中的材料入口,以及从第一预热器旋风器(12)到循环燃烧室(1)的流动连通,用于将预热矿物材料供料给所述燃烧室。
14.根据权利要求8或9的设备,其中热交换系统另外包括第二预加热器旋风器(13),从第一预加热器旋风器(12)到第二预加热器旋风器(13)的、用于输送排出气体的第二导管(14),以及用于将矿物材料注入到第二导管(14)中的矿物材料入口,其中矿物材料导管从第二预加热器旋风器(13)引导到第一导管(11)。
15.根据权利要求14的设备,其中该设备还包括多个旋风器(16),从第二预加热器旋风器(13)到多个旋风器(16)的、用于向多个旋风器(16)输送排出气体第三导管(15),以及用于将被分离的材料从多个旋风器(16)提供到第一预加热器旋风器(12)的出口的导管(22)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP10174859.8 | 2010-09-01 | ||
EP10174859 | 2010-09-01 | ||
PCT/EP2011/064984 WO2012028643A1 (en) | 2010-09-01 | 2011-08-31 | A method and an apparatus for making a mineral melt |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103189321A CN103189321A (zh) | 2013-07-03 |
CN103189321B true CN103189321B (zh) | 2016-05-11 |
Family
ID=43501116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201180052079.7A Active CN103189321B (zh) | 2010-09-01 | 2011-08-31 | 制造矿物熔体的方法和设备 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20130199245A1 (zh) |
EP (1) | EP2611744B1 (zh) |
JP (1) | JP2013542158A (zh) |
CN (1) | CN103189321B (zh) |
CA (1) | CA2809913C (zh) |
EA (1) | EA023334B1 (zh) |
PL (1) | PL2611744T3 (zh) |
RS (1) | RS53950B1 (zh) |
SI (1) | SI2611744T1 (zh) |
UA (1) | UA108662C2 (zh) |
WO (1) | WO2012028643A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8707740B2 (en) | 2011-10-07 | 2014-04-29 | Johns Manville | Submerged combustion glass manufacturing systems and methods |
RS62204B1 (sr) * | 2014-12-12 | 2021-08-31 | Rockwool Int | Proces i aparatura za pravljenje mineralnog rastopa |
NL2014180B1 (en) | 2015-01-23 | 2017-01-05 | Dominicus Joannes Maria Beckers Joseph | A method for producing glass. |
RU2701743C2 (ru) * | 2015-03-31 | 2019-10-01 | Роквул Интернэшнл А/С | Способ и устройство для гравиметрического дозирования порошкообразного сыпучего материала |
RU2755057C2 (ru) | 2015-12-03 | 2021-09-14 | Роквул Интернэшнл А/С | Способ и устройство для подачи предварительно нагретого зернистого минерального материала для получения минерального расплава |
CN111397994A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-10 | 重庆神开气体技术有限公司 | 一种voc气体的制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0447802A2 (de) * | 1990-03-21 | 1991-09-25 | Didier-Werke Ag | Tauchrohr und Verfahren zu dessen Herstellung |
Family Cites Families (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1705449A (en) * | 1927-04-28 | 1929-03-12 | Grasselli Chemical Co | Dust-collecting system |
US1888290A (en) * | 1930-01-23 | 1932-11-22 | Rhinow Paul | Chimney hood |
US1982031A (en) * | 1933-05-27 | 1934-11-27 | Bryant Heater Co | Control for fuel burners |
AT244370B (de) * | 1961-11-21 | 1966-01-10 | Waagner Biro Ag | Kamin zur Kühlung von Gasen, insbesondere von Konverterabgasen |
FR1357837A (fr) * | 1963-03-01 | 1964-04-10 | Dispositif d'évacuation des gaz de combustion | |
FR1418065A (fr) * | 1964-07-16 | 1965-11-19 | Loire Atel Forges | Procédé et dispositif pour la régulation du captage des gaz d'affinage à l'oxygène |
US4113459A (en) * | 1974-08-14 | 1978-09-12 | Saint-Gobain Industries | Method and apparatus for melting mineral materials |
GB1601329A (en) * | 1978-02-27 | 1981-10-28 | Lodge Cottrell Ltd | Cooling gases from cupola furnaces |
US4290793A (en) * | 1978-12-08 | 1981-09-22 | Liberty Glass Company | Fluid bed chemical strengthening of glass objects |
US4248616A (en) * | 1979-04-19 | 1981-02-03 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Pollution abating, energy conserving glass manufacturing apparatus |
US4248615A (en) * | 1979-11-19 | 1981-02-03 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Pollution abating, energy conserving glass manufacturing process |
US4406396A (en) * | 1980-03-24 | 1983-09-27 | Habegger Millard A | Method and apparatus for regulating flue draft |
US4298369A (en) * | 1980-03-31 | 1981-11-03 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Glass manufacturing process having boron and fluorine pollution abating features |
US4337892A (en) * | 1980-10-17 | 1982-07-06 | Werner Diermayer | Draft control arrangement for vent of combustion apparatus |
US4425868A (en) * | 1981-12-28 | 1984-01-17 | Thatcher Glass Corporation | Coating hood |
GB2161593A (en) * | 1984-07-13 | 1986-01-15 | Shell Int Research | Method and apparatus for cooling a hot product gas |
US4944785A (en) * | 1988-12-13 | 1990-07-31 | Sorg Gmbh & Co. Kg | Process using melt accelerator for the conversion of solid waste substances into glass |
GB8914639D0 (en) * | 1989-06-26 | 1989-08-16 | Shell Int Research | Heat processing of particulate material and apparatus therefor |
JPH03152306A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-28 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 排ガス冷却装置への冷却空気供給方法 |
JP3152306B2 (ja) | 1990-04-03 | 2001-04-03 | 日産化学工業株式会社 | N−アルキルピラゾール類の製造方法 |
US5359947A (en) * | 1990-05-16 | 1994-11-01 | Wagner Anthony S | Equipment and process for waste pyrolysis and off gas oxidative treatment |
US5123942A (en) * | 1991-03-21 | 1992-06-23 | Frazier-Simplex, Inc. | System for charging batch/cullet in a glass furnace |
US5273566A (en) * | 1993-01-26 | 1993-12-28 | International Environmelting Corporation | Process for producing an environmentally acceptable abrasive product from hazardous wastes |
DE4319691C2 (de) * | 1993-06-16 | 1997-11-13 | Sorg Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Vorwärmen von Beschickungsgut für Glas-Schmelzöfen |
DE4325726A1 (de) * | 1993-07-30 | 1995-02-02 | Gruenzweig & Hartmann | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Mineralwolle unter Verwendung von Mineralwolleabfällen als Recyclingrohstoff |
US5807418A (en) * | 1996-05-21 | 1998-09-15 | Praxair Technology, Inc. | Energy recovery in oxygen-fired glass melting furnaces |
US5979191A (en) * | 1997-06-02 | 1999-11-09 | Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. | Method and apparatus for melting of glass batch materials |
CA2269449A1 (fr) * | 1999-04-21 | 2000-10-21 | Societe En Commandite Gaz Metropolitain | Dispositif de securite pour un appareil a tirage naturel |
US7168269B2 (en) * | 1999-08-16 | 2007-01-30 | The Boc Group, Inc. | Gas injection for glass melting furnace to reduce refractory degradation |
US8176754B2 (en) * | 2001-06-27 | 2012-05-15 | Rockwool International A/S | Process and apparatus for making mineral fibres |
PL200654B1 (pl) * | 2001-06-27 | 2009-01-30 | Rockwool Int | Sposób wytwarzania roztopionego wsadu mineralnego |
FR2888314B3 (fr) * | 2005-07-08 | 2007-10-05 | Rene Priour | Dispositif diminuant les risques de destruction des parois internes des recuperateurs metalliques de chaleur |
EP1889816A1 (en) * | 2006-08-15 | 2008-02-20 | Rockwool International A/S | Process and apparatus for making mineral fibres |
EP1944272A1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-16 | Rockwool International A/S | Process and apparatus for making a mineral melt |
EP2105415A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-09-30 | Rockwool International A/S | Process and apparatus for making a mineral melt |
-
2011
- 2011-08-31 EA EA201390313A patent/EA023334B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-08-31 PL PL11751885T patent/PL2611744T3/pl unknown
- 2011-08-31 SI SI201130468T patent/SI2611744T1/sl unknown
- 2011-08-31 JP JP2013526455A patent/JP2013542158A/ja not_active Ceased
- 2011-08-31 CA CA2809913A patent/CA2809913C/en active Active
- 2011-08-31 EP EP11751885.2A patent/EP2611744B1/en active Active
- 2011-08-31 US US13/819,947 patent/US20130199245A1/en not_active Abandoned
- 2011-08-31 WO PCT/EP2011/064984 patent/WO2012028643A1/en active Application Filing
- 2011-08-31 CN CN201180052079.7A patent/CN103189321B/zh active Active
- 2011-08-31 RS RS20150264A patent/RS53950B1/en unknown
- 2011-08-31 UA UAA201303927A patent/UA108662C2/uk unknown
-
2016
- 2016-07-19 US US15/213,639 patent/US11034606B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0447802A2 (de) * | 1990-03-21 | 1991-09-25 | Didier-Werke Ag | Tauchrohr und Verfahren zu dessen Herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130199245A1 (en) | 2013-08-08 |
CN103189321A (zh) | 2013-07-03 |
CA2809913A1 (en) | 2012-03-08 |
JP2013542158A (ja) | 2013-11-21 |
EP2611744A1 (en) | 2013-07-10 |
UA108662C2 (uk) | 2015-05-25 |
EP2611744B1 (en) | 2015-01-21 |
CA2809913C (en) | 2018-12-04 |
US11034606B2 (en) | 2021-06-15 |
WO2012028643A1 (en) | 2012-03-08 |
EA023334B1 (ru) | 2016-05-31 |
US20160326039A1 (en) | 2016-11-10 |
RS53950B1 (en) | 2015-08-31 |
EA201390313A1 (ru) | 2013-07-30 |
SI2611744T1 (sl) | 2015-06-30 |
PL2611744T3 (pl) | 2015-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103189321B (zh) | 制造矿物熔体的方法和设备 | |
CN101980972B (zh) | 用于制造矿物熔体的方法和装置 | |
CA2660747C (en) | Process and apparatus for making mineral fibres | |
EP1399389B1 (en) | Process and apparatus for making mineral fibres | |
US8176754B2 (en) | Process and apparatus for making mineral fibres | |
CN104105672B (zh) | 一种用于在制造矿物熔体时回收材料的方法 | |
CN103189320A (zh) | 制造矿物熔体的设备和方法 | |
EP2078704A1 (en) | Process and device for making mineral fibres | |
RU2266872C2 (ru) | Способ и устройство для изготовления минеральных волокон |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Hedehusene Patentee after: Rockwell Co.,Ltd. Address before: Hedehusene Patentee before: ROCKWOOL INTERNATIONAL A/S |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |