CN107407523B - 炉 - Google Patents

Abstract

炉(70)，和使其生火的方法，其中供应至炉的燃料的一部分是通过解聚方法由废塑料生产的，将来自炉的废热用于促进解聚方法。炉(70)装配有再生器(80，82)用于废热回收并且在相反的第一和第二方向上交替生火，生火方向在第一方向和第二方向之间周期性地反转。在生火方向反转时暂时中止将燃料供应至炉(70)，提供装置以在暂时中止期间容纳生产的燃料。炉可以用于生产玻璃。

Description

炉

本发明涉及在炉中进行的工业方法，涉及燃料生产并且更具体地涉及生产燃料的方法。本发明进一步涉及用于通过解聚方法由废塑料生产燃料的方法设施。用于炉的燃料的一部分可以以该方式生产，并且来自炉的废热可以用于促进解聚方法。炉可以为再生炉，并且本发明的特别的实施方案，炉可以为玻璃炉。

燃料当然是昂贵和有价值的商品，并且化石燃料也是有限的资源。因此大量的努力涉及使得工业方法和炉更有效，以便减少其燃料消耗。替代的策略是寻求燃料的替代来源，其比传统来源例如化石燃料更廉价。

近些年，已经受到关注的选项之一是由废塑料生产燃料。每年产生大量的废塑料，并且尽管一些被循环，很大量被被在填埋点中处置。仅有特定类型的塑料是广泛循环的，并且一些循环方法对塑料的形状，或对可以忍受的塑料的污染程度施加了限制。这意味着大量的废塑料被在填埋点中处置；如果这些当前不能循环的废塑料可以置于更好的用途，例如用于生产燃料，这将会是有利的。

在由废塑料生产燃料的现有方法中，将部分的生产的燃料用于促进解聚方法，即用于供应解聚方法的能量要求。因为燃料是有价值的，这些方法的缺点是其本身消耗了其部分生产量，减少了其它用途可用的量。因此，已经提议使用来自另一方法的废热热解废塑料。

例如，US6,807,916公开了利用来自水泥窑的废热热解废物物质的方法，并且描述了用于进行该方法的系统。然而，热解系统受限于筒中进料至系统中的废物物质。

同样已知的是通过气化由废物物质生产燃料的方法。气化是将有机或化石燃料系碳质物质转化成可燃气体的方法。这是通过以下实现的：使碳质物质在高或非常高温下与受控量的氧反应，但是不燃烧。氧可以为空气或蒸汽形式。所得可燃气体包含一氧化碳、氢和二氧化碳并且可以为称为“合成气”(“合成气体”的简称)。发生炉煤气是合成气的形式。

US2011/0107670公开了通过气化可燃固体或液体物质例如生物质和/或废产品制备可燃气体的方法。废产品可以包括用过的轮胎、塑料、自动粉碎机残渣、污泥、替换可燃物质或家庭废物。这些物质可以首先通过第一热解操作转化成油。废产品在熔融硅酸盐浴中气化。

然而，气化具有若干缺点。例如，生产的气体具有低产热值，并且因为气化方法要求这样的高温(例如超过1000℃)，废气气体中存在的废热不能用于促进气化。

因此，优选的是通过解聚而不是气化由废塑料生产燃料，以便废气气体中存在的废热可以作为热源利用。然而，其中进行工业方法的多种炉是再生炉，即装配有再生器作为废热回收装置的炉。这对将废热用于解聚带来了特别的问题，并且当然期望解决这些问题。

已经发现了将通过废塑料的解聚生产燃料与再生炉的操作整合的方式，以便来自炉废气气体的废热可以用于促进解聚。

本发明提供通过燃烧燃料使炉生火的方法，其包括向炉提供燃料供应，其中供应到炉并且在炉内燃烧的燃料的一部分是通过解聚方法由废塑料生产的，将来自炉的废热用于促进解聚方法，其中炉装配有再生器用于废热回收，交替地在相反的第一和第二方向上使炉生火，生火方向在第一方向和第二方向之间周期性地反转，在生火方向反转时暂时中止向炉供应燃料，提供装置以在暂时中止期间容纳生产的燃料。

优选地，促进解聚方法所需要的基本上所有的热都由炉供应。

通过将来自炉的废热用于提供解聚方法的能量要求，不再必须将燃料生产方法的生产量的一部分用于驱动该方法。因此该燃料变得可用于其它目的，例如使炉生火。因为该燃料通常是高等级的，明显有利的是将废热而非燃料用于解聚方法，由此节省了用于其它目的的高等级燃料。通过该方法的方式，可以从废塑料回收有价值的燃料，否则其会被在填埋点处置。由此产生环路，其中来自炉的废热驱动解聚方法，并且通过解聚生产的燃料在炉中消耗。该环路可以带来高效率和显著降低的操作成本。

将存在相对少的其它用途的来自炉的废热用于促进解聚方法时特别有利的，因为其意味着事实上所有通过解聚方法生产的燃料可用于在炉中燃烧炉。此外，通常通过用于通过解聚由废塑料生产燃料的方法生产的相对高等级燃料特别适合于在炉中燃烧，这是因为其纯度和其相对高碳含量，这意味着如果要求的话，可以产生高度发光焰。

对“低等级”或“高等级”燃料的引述涉及其产热值，这是广泛接受的燃料品质的量度。

解聚方法可以为热解或分解蒸馏的方法，在烃、塑料和石油地质学的背景下其也可以称为“裂化”。在已经馏出所有的烃和其它挥发性物质之后剩余的固体物质称为焦炭。实践中，焦炭的生产和处置是将废塑料用作原料的不可避免的结果；这将在以下更详细地讨论。

作为原料用于该方法的废塑料通常是由城市或地方当局收集服务从家庭和商业来源两者收集的废塑料，还有工业废塑料。废塑料可以包括聚乙烯(高和低密度两者)、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚氯乙烯(PVC)、对苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)等等，还有多种不同类型的橡胶。然而，PET导致过量的焦炭形成，并且优选限制至原料的不大于5wt％。而且，PVC在分解时产生氯化氢，这增加了设备的腐蚀并且可以导致环境污染。优选原料中PVC的比例限制至不大于5％，更优选小于1％。

尽管橡胶是可接受的原料物质，但是期望的是不包括用过的轮胎，这是因为通常存在钢筋线材。这样的轮胎需要在可以将其进料至该方法中之前粉碎，并且这是能量密集的操作。并且线材可能损坏粉碎机并且可能缠绕在搅拌器周围。

废塑料不可避免地包含灰尘、水份和惰性物质。灰尘和惰性物质降低了方法的生产量并且增加了焦炭的产生。例如石头、砖和混凝土的物体可能堵塞或损坏设备。相似地，水份不仅降低了解聚方法的热效率，而且降低了生产的燃料的气态部分的产热值。水的存在使得原料在加热期间保持在100℃直至所有的水已经蒸发，所以在热解可以开始之前消耗了额外的能量。

因此优选的是原料中灰尘和惰性物质的比例小于10wt％，更优选小于5％。相似地，原料中水份的比例小于10wt％，更优选小于5％。然而，因为通常从炉中可得过量的废热，可行的是包括洗涤和干燥阶段，用于在将其进料至解聚方法之前清洁有灰尘或湿废塑料。来自炉的废热可以用于干燥塑料。

原料可以包含生物质，尽管优选的是作为次要组分存在。

再生炉，即装配有再生器用于废热回收的炉，比装配有其它废热回收装置的炉(例如换热炉)实现更高水平的热回收。再生炉可以为装配有两个或更多个再生器，各个再生器包含高热质量的热储存介质，例如耐火砖。在任何一个时间，废气气体通过一个再生器，放热至热储存介质并且由此将热储存介质加热，并且燃烧空气通过其它再生器，从热储存介质吸收热。在恰当的时间长度之后，气体流动的方向反转，因此再生炉在两个不同方向上交替生火，即相反的第一和第二方向。甚至在通过再生器之后，废气气体依然包含显著量的废热。

再生炉的不同布置(layout)是可能的，例如炉可以为侧端口炉或末端端口炉。端口是炉壁中导向再生器的开孔。侧端口炉具有设置在炉的侧壁中的端口，并且具有通常伸长、在线配置，纵轴平行于炉服务的生产线。此外，侧端口炉是交叉生火的，再生器设置在炉的各个侧上。

末端端口炉是末端生火的，并且具有通常两个端口，其在炉的末端壁中彼此挨着设置。这导致火焰弯曲朝向“马蹄”配置中的其它端口，并且再生器也在炉的末端处的端口之后彼此挨着设置。在任一情况中，炉装配有设置于端口中的燃烧器，以便燃料可以恰当地与预热的燃烧空气混合以产生期望类型的火焰。

任何以上类型的再生炉可以受益于本发明。

在两种类型的再生炉中，生火方向规律地反转以最大化热回收。在反转期间，关闭燃烧器，并且因此暂时中止燃料的供应。因此，期望的是提供装置，例如罐、室或接收器，以在反转期间发生的暂时中止期间容纳通过解聚方法生产的燃料。

通过解聚废塑料生产的燃料可以包含至少70％的烃，优选至少80％，更优选至少90％的烃。低密度聚乙烯的裂化产生显著比例的丙烷、丙烯、丁烷和1-丁烯，而聚丙烯的裂化产生丙烯、甲基丙烯和戊烷等等。其它生产的烃通常可以包括甲烷、乙烷、乙烷和1-戊烯。因此，通过废塑料的解聚生产的燃料的组成非常不同于通过这样的塑料的气化生产的气体的组成。

此外，通过解聚废塑料生产的燃料可以具有10-100MJ/Nm³，优选20-80MJ/Nm³，更优选25-70MJ/Nm³，最优选30-50MJ/Nm³的下限产热值(LHV)。这些值显著地高于通过废塑料的气化生产的气体。

在冷凝成油时，燃料可以具有20-70MJ/kg，优选30-60MJ/kg，更优选40-50MJ/kg的产热值。

废塑料的解聚也可以在显著低于气化的温度下进行。通常，解聚在350℃-650℃，优选在400℃-450℃下进行。

燃料可以在供应至炉之前储存，或其可以为直接供应至炉，即不储存燃料。储存燃料可以涉及将其冷凝，如果其部分或全部处于气态状态。

将燃料供应至炉是有利的，因为在多个炉中，在燃烧可以发生之前必须加热燃料至点燃温度。然而，来自解聚方法的燃料可能已经处于对用于炉来说足够的温度，并且通过将燃料直接供应至炉，该方法得到简化并且实现更高的效率，因为避免了燃料的冷凝和再加热。

任选地，燃料可以通过分馏或催化行为改变，以使其更适合于炉。例如，可以选择具有特定分子量的级分。而且，期望控制碳/氢比例，较高的比例通常是有利的。燃料的碳/氢比例可以为65wt％-95wt％。关于脂肪族烃，具有约85％的碳/氢比例的燃料的燃烧产生高光度的火焰，其具有良好的传热特征。此外，通过火焰生产的废气气体包含较少的水，因此废气气体中水以潜热形式损失的热较少。

解聚方法可以在例如炉废气气体和废塑料之间交换热的装置的反应器的设施中进行。

包含来自炉的废热的废气气体可以直接或间接供应至反应器。在允许的情况下，并且在废气气体足够清洁以至于不会不利地影响反应器时，例如在其通过污染控制设备时，废气气体可以直接供应至反应器中的换热器。然而，在废气气体不足够清洁来这么做时，或在地方立法禁止这样时，例如为了安全原因，或在安全或实践考量使得可建议不将废气气体直接供应至反应器的任何情况中，可以包括次级(间接)换热回路。在该情况中，废气气体供应至进一步换热器，其从废气气体提取热并且经由次级回路将该热供应至反应器。例如，次级流体可以在废气气体换热器和反应器换热器之间循环。多种流体可以用于该目的。优选流体不包含游离氧；惰性气体例如氮是特别适合的。

优选的是在解聚方法之前压缩废塑料。初始包含多种不同形状和尺寸塑料制品的废塑料是天然地疏松地填装的并且包含大量的空气。因此期望的是将废塑料粉碎至均匀的尺寸。如果由塑料生产的燃料包含显著量的空气，则其产热值降低。用混入(tramp)气体稀释燃料也可能在消耗燃料时增加空气污染。

因此期望的是从废塑料尽可能多地排除空气。这可以部分地通过压缩废塑料，并且部分地在熔融废塑料的初始阶段中实现。压缩的装置包括使用真空或机械装置，例如螺杆进料器或液压头。

优选地，解聚方法在惰性气氛下进行。例如，可以提供氮吹扫系统。解聚期间氧的存在是不期望的，因为其导致解聚期间生产的烃的氧化，产生一氧化碳或二氧化碳和蒸汽，由此降低生产的燃料的产热值。如果存在高水平的氧，当然存在爆炸的风险。

炉可以为用于生产玻璃的炉，即玻璃炉，如由玻璃工业使用的。玻璃工业可以为分为分支，例如容器器具，例如杯和瓶、桌器具、纤维玻璃(包括绝缘和增强两者)、照明(包括管道)、压制玻璃和平板玻璃。这些工业方法的任一种可以受益于本发明。

再生炉可以实现1250℃或更高的燃烧空气预热温度。这促进了约1600℃或更高的最高炉温度。这些高温，以及燃烧产物在高温下至少1秒的停留时间意味着实现非常高程度的燃料燃烧完全性。这进而降低了废气气体中污染物不完全燃烧的风险，并且因此特别有利的是将用于废塑料的解聚的方法与再生炉整合。燃烧产物的停留时间考虑为从燃料和空气开始混合，形成火焰的起源，到燃烧产物的温度降低到低于1000℃时的时间。

在多数能量密集的工业方法中，从火焰到待加热的物质的有效传热是重要的。通过辐射的传热是最有效的机制，并且期望高度发光焰以提高辐射传热。改善的火焰光度可以通过交替进行燃料的加工或混合进料至反应器中的废塑料实现。例如，废塑料可以在反应器中更长地加热，或可以使用催化剂，或废塑料可以多次通过反应器，或产生(evolved)的燃料可以经受分馏或蒸馏。也可以使用这些方式的组合。

脂肪族烃比芳族化合物产生更多的发光焰，并且如上所述，约85wt％的脂肪族级分的碳/氢比例特别适合于生产高度发光焰。

根据进一步方面，本发明也提供通过燃烧燃料生火的炉和用于通过解聚方法由废塑料生产燃料的设备，其中设备将燃料供应至炉，并且将来自炉的废热用于促进解聚方法，炉装配有再生器用于废热回收，其中炉在相反的第一和第二方向上交替生火，生火方向在第一方向和第二方向之间周期性地反转，提供装置以在生火方向反转期间容纳生产的燃料。

优选地，燃料生产设备包括裂化反应器和将来自炉的废热供应至裂化反应器的装置。

更优选地，设备包括将裂化反应器中生产的燃料从裂化反应器供应至炉的装置。

由于在来自再生炉的废气气体(也称为烟道气)中通常可得大量的废热，可以操作多阶段操作以将废热用于开拓最佳的优点。在其最热时，废气气体可以用于促进废塑料的解聚。然而，在离开该方法之后，废气气体依然包含显著量的废热，其可以用于其它目的，例如用于产生蒸汽，以在进料至方法之前或期间软化和压实废塑料，或用于干燥湿的或经洗涤的废塑料。

焦炭优选在亚化学计量条件下中在冲天炉中处置。将生产的烟导引到再生炉的燃烧空气侧，这里其被氧化并且最终通过炉污染控制设备。来自焦炭的熔融金属在冲天炉的放出口处释放，并且留下惰性矿物炉渣，其可以用于集料，例如用于道路建设。

现在通过以下非限定性具体实施方案的方式参照附图进一步描述本发明，其中：

图1为示意图，其显示包括与用于通过解聚由废塑料生产燃料方法的设备连接的炉的设施，和

图2为示意图，其显示用于通过解聚方法由废塑料生产燃料的设备的替代实施方案。

参照图1，附图显示这样设施，其包括炉和通过解聚方法由废塑料生产燃料(其使用来自炉的废热)的设备。炉为再生炉，并且可以为玻璃炉，更具体而言为浮法玻璃炉。

首先描述用于由废塑料生产燃料的设备11。其可以更简称为热解设备。待热解的废塑料可以为经受初始加工，以便将其粉碎成均匀尺寸。取决于废塑料的来源，和对其中生产燃料的热解反应器的污染物的选择性，废塑料也可以洗涤、干燥和分类。然而，这自然增加了成本，并且因此仅仅在必要或有益的情况下进行。

热解导致的解聚最好在零混入气体(例如空气)的情况下进行，以稀释产生的燃料。用混入气体稀释燃料降低了燃料的产热值并且也增加了在燃料在炉中燃烧时产生的空气污染。在氧的情况中，如果在反应器中充足地存在，混合物可能导致火灾危险或爆炸的风险。因此热解设备11提供有惰性气体吹扫系统13，其也充当火灾抑制器系统。

设施10包括闭锁式料斗12，其接收用作用于解聚方法的原材料或原料的废塑料。闭锁式料斗可以密封以防止空气进入，并且提供惰性气体(例如氮)吹扫13的出口以吹扫来自加料斗的氧，例如来自截留在废塑料内的空气。将废塑料从闭锁式料斗12进料至进料装置(例如加热的压实装置)的入口，所述进料装置在该实施方案中采取由电动马达16驱动的螺杆进料器14的形式。螺杆进料器的可能的替代包括挤出进料器或液压头。

不同于US6,807,916的公开内容，废塑料不需要在筒，或任何其它类型的容器中。不同的是，废塑料可以作为疏松物质以连续或间歇物流，例如经由输送机(未显示)进料。调整进料速率以维持闭锁式料斗12中恰当的废塑料水平。

废塑料中的聚合物在高于大约65℃时开始软化，这取决于组成。这导致天然的压实，其随着空隙气体的脱气发生，从塑料赶离该空气，以改善生产的燃料的产热值。螺杆进料器14通过从废塑料的碎片之间排除额外的空隙空气协助该方法。

压实也可以经由辊子、压力板、挤出机、真空输送机、振动输送机、液压头或简单的重力实现。无论使用何种设施或方法，施加压缩力以减少粉碎的塑料的颗粒之间的空隙气体。尺寸减少在聚合物达到约65℃时在重力下发生，并且因此可以以多个步骤布置热解方法，理想地，就经济效率而言为两步，但是也可以采用级联布置。

螺杆进料器的出口连接至加热的干燥和脱氯容器18，允许压实废塑料的装料通过螺杆进料器进料至该容器中。在容器18中将废塑料加热至180℃-280℃的温度，导致其熔融。因此容器包含熔融塑料，并且理论液体表面显示在附图中。

随着多种其它挥发性物质(取决于废塑料的污染物的类型和程度)，从熔融塑料馏出截留的空气和水份。此外，任何PVC或其它含氯或溴的塑料开始分解，释放含氯或溴的气体。例如，可能在容器18的蒸气空间中形成氢氯酸，因此其应该由可以涂覆有耐腐蚀物质的耐腐蚀高温钢构造。经由排出管20和热氧化器25管道输送走所有产生的气体至废气烟道，其导向污染控制设备，以下进行描述。

搅拌熔融和尚未熔融的废塑料的混合物以增加到塑料混合物中的传热速率。而且，在废塑料品质的极大变化和不同的情况下，搅拌有助于改善混合物的均一性。因此提供延伸至熔融塑料中的搅拌器22以进行搅拌；优选的是充分搅动混合物以实现湍流。

关于容器18的安全操作，提供安全释放阀门24，其在容器中过量累计压力的情况时操作。也提供抑制火灾的装置26，其可以为氮吹扫系统的一部分，并且除雾器27防止液体携带至意图用于气体的出口。

废塑料之间可能存在固体污染物，例如金属、土、石头等，和在容器中占优的温度下不熔融的其它物质。在容器18的基部中提供用于固体残留物的阱和出口28。

熔融塑料经由导管30离开容器18，并且进入加热的裂化反应器32，因此其(如容器18)部分填充有熔融塑料。可以在加热的导管30中安装压力指示器34。在裂化反应器32中，将熔融塑料加热至300℃-650℃，优选400℃-450℃的温度，由此导致塑料解聚和分解成烃，由废塑料生产燃料。达到的实际温度取决于废塑料通量和烟道气温度。

裂化反应器中产生的燃料的组成为非凝性气相和可冷凝相。非凝性气相包含在室温下处于气相的烃和其它物质，例如氮或其它污染物。尽管理论上如果充分冷却以将其温度降低至其沸点以下，这些气体可以冷凝，但是对于多种烃和其它物质，沸点远低于0℃。因此冷凝这些气体被认为是不实际的，并且因此其被认为是非凝性气相。取决于热解的废塑料的本质，裂化反应器中5％-40％生产量可能处于非凝性气相。该比例可以通过使用裂化催化剂(如果期望)改变。例如，亚铬酸铜可以用于促进乙烯气体的形成。

裂化反应器32也提供有搅拌器22以增加传热速率、将热分布通过装料和混合熔融塑料。搅拌是期望的，用于确保热解尽可能完全，以及用于确保热解速率增加。热解的实际速率可以部分地由搅拌速率控制。热解速率取决于废塑料的温度和组成、到废塑料的传热速率，和催化剂(如果使用)。裂化反应器中废塑料的停留时间可以为大约五分钟-1.5小时，取决于反应器的尺寸和填充水平。自然，期望越长的停留时间或越大的燃料生产速率，就要求越大的裂化反应器。

裂化反应器进一步提供有安全释放阀门24、火灾抑制器26、除雾器27和用于固体残留物例如焦炭和污染物的阱和出口28。安全释放阀门24导向热氧化器25，气体可以通过这样的方式氧化和处置(如果必须)。

除了初始的动力化的螺杆进料器以外，用于移动物质通过解聚方法的通常的驱动力为重力；然而，泵或螺杆移动物质的替代装置。

主要升气管烟道36将废气气体从炉携带至升气管38，其产生升气管通风(draught)，并且使得废气气体能够在高处分散。主要升气管烟道36也可以提供有诱导通风扇39，其用于升气管通风单独不足以使得废气气体通过污染控制设备(以下描述)的情况。因此诱导通风扇39补偿了污染控制设备导致的压降。

螺杆进料器14、干燥和脱氯容器18和裂化反应器32全部由来自炉的废气气体中包含的废热加热。螺杆进料器14、干燥和脱氯容器18和裂化反应器32的每一者都提供有换热器，用于从废气气体提取热。

附图中示意性显示的换热器为加热夹套40、42、44，并且废气气体通过装有阀门的管道46的方式围绕夹套40、42、44循环。用于螺杆进料器14、干燥和脱氯容器18和裂化反应器32的管道46以反向的顺序连接至主要升气管烟道36，以便废气气体首先围绕裂化反应器32的夹套，接着围绕干燥和脱氯容器18的夹套，并且最后围绕螺杆进料器14的夹套循环。以该方式，相比于围绕干燥和脱氯容器18的夹套循环时，在其围绕裂化反应器32的夹套循环时废气气体更热，并且因此为裂化反应器32赋予更多的热。相似地，废气气体在其围绕螺杆进料器14循环时相对更冷。

可以使用更复杂的换热器，例如使用板或管道以增加表面积(其上可以进行热交换)的那些。主要升气管烟道36和管道46上显示的箭头指明了气体流动的方向。

裂化反应器32提供有出口管道48，裂化反应器32中生产的热解的挥发性产物(即燃料)以气态形式通过其离开反应器。出口管道48装配有进一步的流量计50，并且导向热燃料接头52，热燃料可以由其沿着热燃料供应管道54供应至炉，或由其经由冷凝器管道58通过冷凝器56，以便将燃料冷凝成液体。然后冷凝器管道58继续经由辅助罐59至冷燃料储存罐60(经由控制阀门62)，将液体燃料携带至罐60中。热燃料供应管道54装配有控制和隔离阀门64。

由裂化反应器生产的热气态燃料包含可冷凝和非凝性级分。非凝性级分包含烃和其它物质(其在室温下呈气相)。尽管如果足够冷却，这些物质当然可以冷凝，对其中多种来说，沸点低于0℃，所以冷凝是不实际的。因此非凝性级分不能冷凝成液体并且不能储存在冷燃料储存罐60中。可以提供气体储存接收器(未显示)，用于储存非凝性级分(如果要求)。替代地，在热燃料的流动暂时中止期间(例如在再生炉反转期间)，热燃料可以通过允许反应器中的压力暂时增加简单地储存在裂化反应器中。作为最后的手段，燃料可以经由热氧化器25燃烧。

出于安全和避免污染的原因，用通风罩66覆盖热解设备用于气味控制并且用于在逃逸的情况下截留气体，罩提供有紧急阀门67和火灾抑制器系统68。

转向炉70，其由耐火材料建造，并且可以为玻璃炉，特别是浮法玻璃炉，如上所述。在该情况中，炉包括熔融器72和通过腰部76连接至熔融器的工作端74。原材料在熔融器72中熔融以生产熔融玻璃，其经由腰部76沿箭头A的方向流动至工作端74中。熔融玻璃在工作端74中调节，并且然后通过渠道78的方式离开工作端74，所述渠道78导向玻璃形成装置(未显示)例如浮法浴或辊机。

炉70为再生炉并且包含两个再生器，左手再生器80和右手再生器82，左和右是相对于玻璃流动方向的状态(如箭头A指示的)。左手再生器80设置在炉的左手侧，并且右手再生器对应于相对于平行于箭头A的中心线对称的炉。

可以存在多个再生器，和/或再生器可以为内部分开或分隔。无论形式如何，再生器经由端口颈84连接至熔融器72。端口颈导向熔融器的上部结构中的端口，术语“上部结构”是指高于熔融玻璃水平的耐火结构的部分。各个端口都提供有适合于待燃烧的燃料，例如天然气、重质燃料油或来自废塑料的燃料的燃烧器(未显示)。由于燃料与预热的燃烧空气相遇，燃烧器产生火焰86，其从炉生火侧上的燃烧器延伸朝向相反侧，即废气侧。

再生器连接至左和右手炉烟道88、89，废气气体沿着其离开再生器并且燃烧空气进入它们。更具体而言，在任何给定的时间，根据生火方向，一个再生器预热燃烧空气并且其它再生器从废气气体吸收热，和反向阀门90恰当地导引燃烧空气和废气气体的流动。燃烧空气扇92经由燃烧空气烟道96提供燃烧空气的供应，所述燃烧空气烟道96也提供有紧急燃烧空气入口94。

就特定炉在生火方向反转之前在一个方向上生火而言的时间长度是由再生器的热质量、耐火材料品质和废气气体流动通过其的温度和速率决定的。炉在一个方向上生火越长，废气再生器中耐火材料变得越热，并且这限制了在一个方向上生火的时间。对于多数玻璃炉来说，该时间长度通常为15-30分钟。在反转期间，启动反向阀门90以将燃烧空气沿着与之前相反的炉烟道88导引至相反的再生器。反向阀门90相似改变废气气体流动的方向。

在反转期间，火焰86熄灭，并且不燃烧燃料。所谓的“火焰灭”时间可以持续25秒至1分30秒。因为热解设备连续生产燃料，要求措施来处理在暂时中止燃料向炉的供应期间“火焰灭”时间期间生产的燃料。

例如，为了降低燃料生产的速率，可以停止热解反应器的搅拌并且使产生的气体转向储存接收器(未显示)，其中允许压力上升。此外，气态燃料可以通过在“火焰灭”时期期间使其通过冷凝器56去除(strip)可冷凝级分，以减少送至储存接收器的气体的量。然后可以将冷凝的液体相燃料送回至热解反应器32或送至液体燃料储存罐60。

高温气态燃料储存接收器可以通过鼓风机增强以在再生器反转的任一侧增加燃料的工作压力，并且由此增加系统的功能。储存接收器应该具有恰当的尺寸并且装配有冷凝阱以允许冷凝物安全地移出并且送至冷液体燃料储存罐60。在设备故障或高温气体接收器中高压期间采取的最终措施为热氧化器25，其采取火炬的形式，借助其过量的燃料可以安全地烧尽。

来自热解产物的0-100％比例的可冷凝级分可以冷却和冷凝并且送至液体燃料储存罐60。能够直接填充液体燃料储存罐的益处是在热解设备不可用时，例如由于炉污染控制设备离线或经历设备故障，可以长时期储存超过炉要求生产的燃料。此外，搅拌装置例如叶轮可以安装在液体储存罐60内，以使得燃料均一并且防止储存罐的底部中累积蜡累积物。替代地，可以使用旋转罐来搅动燃料。

在通过反向阀门90之后，废气气体沿着主要废气烟道98流动，所述主要废气烟道98提供有炉压力控制阀门(未显示)，用于调节炉内部的压力。主要废气烟道98导向烟道接头100，在此处废气气体可以导引至污染控制设备或沿着污染控制设备旁路烟道102。由热氧化器25产生的燃烧气体也在该烟道接头处加入废气气体。

污染控制设备通常包含酸气体洗涤器104、静电除尘器106和选择性催化反应器108，并且废气气体进而通过这些装置的每一者。在酸气体洗涤器104中，碱经由注射器110注入以中和废气气体。废气气体然后通至静电除尘器106中，其中施加电压以除尘并且将其从废气气体中除去。接着，废气气体通至选择性催化反应器108中，所述选择性催化反应器108提供有催化剂床112和氨喷嘴114，以将氮氧化物气体NO和NO₂还原成氮和水。

在离开选择性催化反应器108时，清洁的废气气体通至主要升气管烟道36中。提供污染控制设备旁路烟道102，以便如果出于任何原因，废气气体不能通过污染控制设备，可以替代地使废气气体绕过它。

已经描述了如何将热解设备与炉整合，允许将来自炉的废热用于促进废塑料的热解。这样的整合的进一步优点是由热解设备生产的燃料可以用于使炉生火。优选地，热燃料经由热燃料供应管道54由裂化反应器32直接流动至炉燃烧器，所述热燃料供应管道54是绝热的并且提供有伴随加热116。在燃料品质分析点118处监测燃料的品质并且通过燃料流动控制系统120调节燃料的流动。燃料递送管道122的系统将燃料递送至炉70中的燃烧器。出于清楚的原因，仅仅为右手燃烧器显示燃料递送管道。直接使用来自裂化反应器32的热燃料避免了燃料冷却、储存的需要，并且节约了将其加热回至燃烧温度的显热。

鉴于来自热解设备的燃料生产速率可能超过由炉消耗燃料的速率数倍这一事实，还提供了燃料储存系统。这包含冷燃料储存罐60、冷燃料泵124和冷燃料递送管道126。还提供燃料品质分析点118和燃料流动控制系统120，用于已经储存在冷燃料储存罐60中的燃料。储存的燃料可能需要在其可以燃烧之前再次加热，并且因此燃料流动控制系统120可以并入燃料加热器。就在炉中良好的雾化和燃烧而言期望的动力学燃料粘度为18.5厘斯(18.5cSt＝1.85e^-5m²/秒)，并且调整燃料温度以使其实现。如果必须，也可以提在冷燃料储存罐60的出口处供燃料加热器以将粘度充分降低以允许泵送燃料。

谨慎提供管道的燃料递送系统等，用于来自废塑料的热燃料，其与用于常规燃料的燃料递送系统分离，以便可有备用。

本发明的另一方面是可以通过在生产方法中避免冷凝步骤将热燃料直接递送至炉。任何燃烧方法的第一阶段是升高燃料温度至点燃温度；在测量方法的热效率时需要考虑该显热，因为燃料的一些热能可以用于将燃料升高至其自燃温度。因为热解反应器32的最终阶段在300℃-450℃下操作，可以移出气态燃料并且将其直接递送至燃烧器的喷嘴，燃料的温度仅仅由于来自迟滞和(在必须时)伴随加热的递送管道作业的损失而降低。

在400℃下将热燃料递送至主要炉燃烧器可以导致～3％的净燃料节省。经压力和温度校正的高温孔板可以用于测量燃料流动速率并且气相色谱可以用于测量燃料的品质并且因此测量递送至炉的每单元时间的能量。通常的大型再生浮法玻璃炉可以消耗5000m³/hr的天然气当量的燃料。

源自热解反应器32的燃料可以经由分馏或催化行为改变以提高炉要求的裂化燃料的生产。来自反应器的裂化燃料的输出口可以装配有回流冷凝器，以将液体燃料返回至反应器用于二次通过，由此改善较低分子量燃料的效率。此外，系统可以装配有流体裂化催化剂，以有利于液体级分或气态级分，这取决于是将热解燃料送去储存还是由炉立即消耗。

图2显示了用于由废塑料生产燃料的设备的简化版本。该设备211相比于图1中显示的设备的主要区别是不存在单独的干燥/脱氯容器并且也没有单独的裂化反应器。不同的是，干燥、脱氯和热解或裂化的步骤都在用于废塑料的进料装置中即在螺杆进料器中进行。螺杆进料器需要具有相对于计划的通量的恰当的长度，以为进行全部这些步骤提供时间和空间。显然，也需要由恰当的材料制造螺杆进料器，所述恰当的材料可以经受可能遇到的侵蚀性条件，例如来自废塑料中PVC的热HCl，和在热解步骤期间可能占优的相对高温(高至约650℃加安全裕度)。然而，如先前所述，这些温度显著低于气化所要求的那些温度。

如在图1实施方案中，废塑料进料至闭锁式料斗212中，塑料由其通至螺杆进料器214中。螺杆进料器由电动马达216提供动力，所述电动马达216提供有测量其消耗的电流及其旋转速率的装置。螺杆进料器由炉的废气气体(未显示在图2中)加热，即由烟道气加热。由烟道气加热螺杆进料器的最简单方式是将螺杆进料器214设置在废气气体烟道，例如主要升气管烟道236中。由此得到相比于图1实施方案的进一步的区别，即加热用于螺杆进料器的夹套与其配合的联合的管道作业的夹套。

沿着螺杆进料器提供温度测量装置218，附图中指定为“TI”。用螺杆进料器压实、干燥、脱氯和热解废塑料。包含热解的挥发性产物的燃料经由出口248离开螺杆进料器，并且通至分离罐220。出口248提供有温度指示器TI和压力指示器PI。

燃料中最重质级分的一些初始冷凝在燃料到达分离罐220中时立即发生，并且使所得液体通入冷燃料储存罐260中。保持气态的级分向上通至冷凝器256和257中，其通过来自冷却水系统222的冷却水冷却。冷凝的燃料向下流动通过分离罐220至燃料储存罐260。燃料储存罐260和焦炭收集罐230都通向安全区域，指定为226。

冷却水系统222是常规的并且仅仅显示了相关部分，其从冷却水进料223延伸至冷却水返回224。提供标准控制装置例如温度指示器TI、流量计和阀门。

在燃料可冷凝级分冷凝之后，非凝性气体通至储存容器232，其同样提供有火灾抑制器系统233。自容器232的出口经由管道234将气体输送至炉燃烧器，用于在炉中燃烧。自容器232的出口提供有取样点，用于检查氧含量并且用于通过气相色谱GC的方式分析气体组成。

出于安全的原因，并且也为了确保生产的燃料的产热值未由于不希望的氧化而劣化，设备211提供有惰性气体吹扫系统213，其也用作火灾抑制器系统。在本质上是常规的，但为了完整还是进行了简要描述。

氮来源238，例如气瓶，提供氮通过恰当的阀门和压力指示器PI至歧管239，由其分布至一系列管道240，其将氮输送至要求氮的位置。这些位置包括闭锁式料斗212、螺杆进料器214和焦炭收集罐230的两端。管道240提供有阀门，和流动指示器FI(以常规方式)。

就废塑料通量而言的螺杆进料器加工能力主要是由其尺寸，主要是其直径支配的。然而，存在重要的进一步的考量，即从烟道气，通过螺杆进料器的壁，至废塑料内部的传热。混合的废塑料具有不良的导热系数，甚至是在压实的时候，并且这限制了可以使用的螺杆进料器的直径。因此，为了增加设备的加工能力，并联使用多个螺杆进料器。

Claims (20)

1.通过燃烧燃料使炉生火的方法，包括：

-向炉提供燃料供应，其中供应到炉并且在炉内燃烧的燃料的一部分是通过解聚方法由废塑料生产的，将来自炉的废热用于促进解聚方法,

-其中

-所述解聚方法在惰性气氛下进行,

-炉装配有两个或更多个再生器用于废热回收，

-交替地在相反的第一和第二方向上使炉生火，生火方向在第一方向和第二方向之间周期性地反转,

-在生火方向反转时暂时中止向炉供应燃料，提供装置以在暂时中止期间容纳生产的燃料，

-在一个再生器中预热燃烧空气和在其它再生器中从废气气体吸收热以实现1250℃或更高的燃烧空气预热温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中促进解聚方法所需要的基本上所有的热都由炉供应。

3.根据权利要求1所述的方法，其中由废塑料生产的燃料包含至少70％的烃。

4.根据权利要求3所述的方法，其中由废塑料生产的燃料包含至少80％的烃。

5.根据权利要求3所述的方法，其中由废塑料生产的燃料包含至少90％的烃。

6.根据权利要求1所述的方法，其中由废塑料生产的燃料具有10-100MJ/Nm³下限产热值(LHV)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中由废塑料生产的燃料具有20-80MJ/Nm³的下限产热值(LHV)。

8.根据权利要求6所述的方法，其中由废塑料生产的燃料具有25-70MJ/Nm³的下限产热值(LHV)。

9.根据权利要求6所述的方法，其中由废塑料生产的燃料具有30-50MJ/Nm³的下限产热值(LHV)。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料是在350℃-650℃的温度下通过解聚由废塑料生产的。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述燃料是在400℃-450℃的温度下通过解聚由废塑料生产的。

12.根据权利要求1所述的方法，其中通过解聚方法生产的燃料在供应至炉之前储存。

13.根据权利要求1所述的方法，其中将通过解聚方法生产的燃料直接供应至炉，即不储存燃料。

14.根据权利要求1所述的方法，其中在炉中燃烧燃料产生包含废热的废气气体，将所述废热用于促进解聚方法，并且解聚方法在反应器中进行，其包括在炉的废气气体和废塑料之间交换废热的装置。

15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述废气气体直接供应至反应器。

16.根据权利要求14所述的方法，其中经由次级回路将所述废热供应至反应器，将所述废气气体供应至次级回路中的换热器，所述换热器从废气气体中提取热并且经由次级回路将热供应至反应器。

17.根据权利要求1所述的方法，其中将所述废塑料在解聚方法之前压缩。

18.再生炉，其通过燃烧燃料和用于通过解聚方法由废塑料生产燃料的设备生火，其中所述设备包括惰性气体吹扫系统，所述设备将燃料供应至再生炉，并且将来自再生炉的废热用于促进解聚方法，所述再生炉装配有两个或更多个再生器用于废热回收，其中所述再生炉在相反的第一和第二方向上交替生火，生火方向在第一方向和第二方向之间周期性地反转，提供装置以在生火方向反转期间容纳生产的燃料，和其中一个再生器预热燃烧空气和其它再生器从废气气体吸收热以实现1250℃或更高的燃烧空气预热温度。

19.根据权利要求18所述的再生炉，其包括裂化反应器和将废热从再生炉供应至裂化反应器的装置。

20.根据权利要求19所述的再生炉，其包括将裂化反应器中生产的燃料从裂化反应器供应至再生炉的装置。

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