CZ18099A3 - Způsob vracení zbytkového materiálu do kuplovny a zařízení k jeho provádění - Google Patents

Description

(54) Název přihlášky vynálezu:

Způsob vracení zbytkového materiálu do kuplovny a zařízení k jeho provádění (57) Anotace:

Zbytkový materiál se přivádí proti stěně spodní části /1/ pece ve vrstvě s tloušťkou až 8 cm, výhodně až 25 cm, a to před, po nebo současně se zavážením pece surovým materiálem a palivem. Zařízení má dávkovač /10/ zbytkového materiálu, který přivádí zbytkový materiál do pece, sestává z otočné části /4/ s dávkovačem /10/ a nosnými konstrukcemi /13/, a z vodícího kruhu /11/ a hnacího kruhu /12/ podél vnějšího obvodu horní hrany spodní části /1 / pece.

CZ 180-99 A3

• * • · • · · · • · ·

HO

- ty

Způsob vraceni zbytkového materiálu do kuplovny a zařízeni k jeho provádění

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu vracení zbytkového materiálu do kuplovny pro přípravu silikátové taveniny pro výrobu minerální vlny, a zařízení pro vracení zbytkového materiálu do kuplovny pro přípravu silikátové taveniny pro výrobu minerální vlny.

Dosavadní stav techniky

Předkládaný vynález se zabývá vracením zbytkového materiálu, vytvořeného v průběhu výroby minerální vlny, zpět do procesu. Pro výrobu minerální vlny je nejčastěji používána silikátová tavenina, která je vytvářena v kuplovnách z hrudkového surového materiálu o obvyklé velikosti zrn od 30 do 200 mm. Zbytkový nebo jinak odpadový materiál vytvářený v tomto procesu po defibraci silikátové taveniny představuje až 30 % hmotnostních ze silikátové taveniny v závislosti na defibračnímu postupu. Zbytkový materiál se rovněž vytváří v průběhu dalšího zpracování minerální vlny, to jest po celé výrobní lince. Zbytkový materiál se obvykle vyskytuje ve vláknité nebo zrnité formě a představuje ekologický a ekonomický problém.

Silikátová tavenina se vytváří v kuplovnách. Kuplovna pro výrobu silikátové taveniny je speciální variantou šachtové pece sestávající ze svislé, převážně s dvojitou stěnou, vodou chlazené železné trubice, která je uzavřena na spodku prostřednictvím odnímatelného víka pokrytého žáruvzdornou směsí. Zavážení surovým materiálem a teplo vytvářejícím palivem se provádí shora prostřednictvím dávkovacího zařízení. Palivem, které vytváří potřebné teplo pro tavení, je obvykle koks. Kyslík nebo vzduch, potřebný pro spalování koksu, je přiváděn ve spodní části kuplovny prostřednictvím řady dmýšních trubic. V průběhu spalování koksu se v kuplovně uvolňuje teplo, což se odráží v reakčních teplotách nad 1500°C, přičemž důsledkem je tavení surového materiálu. Působením tíže se tavenina akumuluje ve spodní části pece a proudí pryč skrz boční otvor do defíbračního zařízení. Spaliny, které se vytvářejí v průběhu spalování koksu proudí pryč skrz meziprostor mezi kusy koksu a surového materiálu směrem k horní části pece, kde je instalován komín nebo potrubí pro vypouštění kouře. Tímto způsobem spaliny předehřívají surový materiál ležící nad taveninou. Obvyklými surovými materiály pro výrobu silikátové taveniny jsou: diabas, čedič, amfibolit a další vhodné alumínosilikátové magmatické minerály, nebo různé typy metalurgických strusek.

V dosavadním stavu techniky je zatím známo pro výrobu taveniny v kuplovnách používat pouze surové materiály a paliva v hrudkové formě. Žádný jiný přístup doposud nebyl použit, neboť pravidlem podle dosavadního^ stavu techniky je to, že pouze materiály v hrudkové nebo hrubozrnné formě větší než 30 mm mohou být použity v kuplovnách, protože to bylo považováno za jediný způsob pro umožnění spalinám proudit po vložení surového materiálu a paliva - z místa vzniku k výstupu z pece. Problém ale spočívá ve skutečnosti, že zbytkový materiál má obvykle nebo v podstatě vláknitou nebo zrnitou formu, to znamená ne hrudkovou formu, a proto by mohl nepříznivě narušit proudění spalin, pokud by byl přidán do surového materiálu a paliva neřízeným a nekontrolovaným způsobem.

• · · • · • ·

Z ekologických a ekonomických důvodů již byly vyvinuty postupy pro vraceni zbytkového materiálu do pece.

Nejobvyklejším postupem je briketovací proces, ve kterém je zbytkový materiál mlet pro získání požadovaného stupně granulace a lisován s příměsí cementu na brikety, který, když cement ztvrdne, poskytují zbytkový materiál v potřebném hrudkovitém tvaru, velikosti a tvrdosti.

Dalším známým postupem je vhánět rozemletý zbytkový materiál společně se vzduchem potřebným pro spalování skrz dmýšní trubice. V tomto případě ale zbytkový materiál vyžaduje jemné mletí, přičemž celé řešení je problematické z ekologického hlediska, protože ve vypouštěných spalinách lze nalézt značné množství vháněného a neroztaveného zbytkového materiálu ve formě prášku.

Známé řešení je rovněž popsáno v patentovém spisu EP 0 625 485, podle kterého je rozemletý zbytkový materiál plněn do lahví.

Podle patentového spisu PCT WO 95/04003 jsou zbytkový materiál a surový materiál zpracovávány samostatně, přičemž společně jsou zpracovávány pouze když jsou taveny ve speciální taviči jednotce.

Vynález si klade za cíl nalézt řešení pro problém vracení zbytkového materiálu snadno do pece bez jeho předběžného zpracování a bez přerušení proudění spalin nebo způsobení nežádoucích emisí do okolního prostředí.

Podstata vynálezu

Podle předkládaného vynálezu je shora uvedený problém vyřešen způsobem a zařízením pro vracení zbytkového materiálu • · · 9 9 · 9 · « « • 999999 9 · » ··· ··· • · · · · · 9 * • 99* · ·· ·· · 3 ·9 do kuploven, jak jsou definovány v nezávislých nárocích. Je tedy navržen způsob vracení zbytkového materiálu do kuploven pro přípravu silikátové taveniny pro výrobu minerální vlny, který spočívá v tom, že zbytkový materiál se přivádí proti vnitřnímu povrchu vnitřní stěny spodní části pece ve vrstvě s tloušťkou až 8 cm, výhodně až 25 cm. Podstata zařízení spočívá podle vynálezu v tom, že mezi spodní částí a horní částí pece je vedena otočná část, tato otočná část je otočná kolem vertikální centrální osy pece, přičemž v libovolném obvodovém místě je k vnějšku této otočné části upevněn dávkovač zbytkového materiálu, přičemž tento dávkovač při činnosti přivádí zbytkový materiál ve směru k centrální ose pece, a přičemž na vnitřku vnitřní stěny pece je upraveno vodící zařízení pro vedení zbytkového materiálu směrem dolů a proti vnitřnímu povrchu vnitřní stěny spodní části pece, a přičemž celé uspořádání je takové, že dávkovač zbytkového materiálu je v činnosti, když se otočná část pece otáčí kolem uvedené vertikální centrální osy pece.

Prostřednictvím myšlenky podle vynálezu a s podporou provedených testů bylo zjištěno, že, pokud, je zbytkový materiál přidáván v nezpracované formě, to jest v podstatě ve formě vláken, ale rovněž zrnek nebo menších kousků, blízko k vnitřní stěně spodní části pece ve vrstvě o definované tloušťce a současně se zavážením pece surovým materiálem a palivem, nezabraňuje průchodu spalin, přičemž se současně tento zbytkový materiál taví na využitelnou taveninu. Vedlejším účinkem správně dimenzované vrstvy zbytkového materiálu proti stěně spodní části pece je to, že se snižuje nutnost chlazení (obvykle vodou) stěny pece, což má za následek značné energetické úspory.

• · · «

Prostřednictvím tohoto způsobu zavážení a v důsledku sníženého malého průřezu zavážky surového materiálu a paliva je zmenšeno množství spalin a nepřímo rovněž množství vzduchu potřebného pro spalování koksu; ovšem ztracené množství vzduchu je nahrazeno kyslíkem, takže počáteční kapacita pece je udržena. Zařízení pro přidávání kyslíku patří ke standardnímu vybavení pece a je v zásadě určeno pro regulaci teploty taveniny, kapacity kuplovny, nastartování pece a podobně. Přivádění zbytkového materiálu proti vnitřní stěně pece má za následek zmenšený přímý kontakt paliva se stěnou. Stěna, která je obvykle chlazena vodou, se tudíž méně zahřívá. Bylo zjištěno nutnost chlazení byla snížena až na polovinu, takže tepelná energie, která by jinak byla odváděna chlazením, zůstává v peci a slouží pro tavení surového materiálu. S takto naloženým zbytkovým materiálem je dosaženo částečné izolace vnitřní stěny chlazené kuplovny a tudíž úspor paliva a v důsledku toho snížení škodlivých emisí do okolního prostředí. S vrstvou zbytkového materiálu, která je uložena proti vnitřnímu obvodu stěny a se zbytkovým materiálem, který je nepropustný pro spaliny, není tento zbytkový materiál odnášen spalinami z pece do okolního prostředí.

Zařízení pro vracení zbytkového materiálu do kuplovny podle předkládaného vynálezu buče nyní popsáno prostřednictvím příkladu a ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje schematický bokorys ilustrující kuplovnu;

• · • · ·

Obr.2 znázorňuje schematický pohled v řezu, ilustrující zavážení pece;

Obr. 3 znázorňuje pohled na detail v řezu, ilustrující kuplovnu a dávkovač zbytkového materiálu s pohonem;

Obr. 4 znázorňuje detail prvního provedení vynálezu, ilustrující řídící a otočnou část pece;

Obr. 5 znázorňuje detail druhého provedení vynálezu, ilustrující řídící a otočnou část pece; a

Obr. 6 je půdorys v řezu, ilustrující otočnou část s dávkovačem a řízením.

Příklady provedení vynálezu

Kuplovna má spodní část i s (obvykle) vodou chlazenou stěnou 8., kde je skrz dmýšní trubice 6 vháněn vzduch, tento vzduch je přitom obohacen kyslíkem, pokud je to potřebné pro spalování paliva, kterým je obvykle koks. Uvedená spodní část i má výstup 1 pro tavenínu. Ve spodní části 1. probíhá v oblasti dmýšních trubic 6 proces spalování paliva a tavení surového materiálu, zatímco nad ccuto oblastí probíhá předehřívání surového materiálu spalinami. Zařízení podle vynálezu je umístěno mezi uvedenou spodní část i a horní část

2. Uvedená horní část 2. slouží pro zavážení pece surovým materiálem a palivem přes dopravník 5 a pro odvádění spalin skrz komín 3,. Pravidlem je, že kuplovny pro získávání silikátové taveniny nejsou volně stojící, ale jsou sevřeny v nosné konstrukci a vyvýšeny nad podlahu. Obr. 1 ilustruje, jak spodní část i a horní část 2. jsou fixovány nosnými rámy

Ί « · · · · · • · · · · · • · · ·· · ··· • · · · · « · · • ··· · ·· · · · * · 0

22, které jsou z důvodů jasnosti na obrázcích znázorněny pouze schematicky.

Zařízení podle předkládaného vynálezu ve znázorněném provedení sestává z otočné části 4. s dávkovačem 10 a s nosnými konstrukcemi, a z vodícího kruhu 11 a hnacího kruhu 12 na obvodu horní hrany spodní části 1. pece. Uspořádání uvedených nosných konstrukcí 13 podél obvodu otočné části A je znázorněno jinak na obr. 1, než jak je správně znázorněno na obr. 4, což je z důvodů větší jasnosti.

Otočná část je instalována mezi spodní část 1 a horní část 2. způsobem pro plyny nepropustným v nejvyšší možné míře.

Dávkovač 10 zbytkového materiálu 27, sestávající ze šroubových dopravníků s pohonem .17, je upevněn k otočné části 4.. Horní část dávkovače 10 je sběrný kontejner 18 zbytkového materiálu 27 . Na boku dávkovače 10 je pohon 14 s ozubeným kolem 21. Uvnitř pece je na otočné části A nad dávkovačem 10 uspořádáno vodící zařízení 15, které vede zbytkový materiál 27, který je tlačen šroubovými dopravníky, proti vnitřní stěně spodní části i pece. Toto vodící zařízení 15 je provedeno jako síto ležící pod osorým úhlem vzhledem ke stěně otočné části 4. nad výstupem dávkovače 10.

Podél obvodu otočné části 4. jsou, podle tohoto provedení tak jak je také znázorněno na obr. 1 a obr. 4, umístěny alespoň tři nosné konstrukce 13 s horizontálními koly 19 a vertikálními koly 20 a 24 . Počet uvedených nosných konstrukcí 13 by samozřejmě měl splňovat statické požadavky a nároky na stabilitu v závislosti na rozměrech celé konstrukce. Nosné konstrukce 13 umožňují otáčení otočné části • » • ·

-- · a * · · · ··· ··· • · · · · · • · · · · · 4 4

4. podél vodícího kruhu 11 namontovaného na horním obvodu spodní části 4 pece. Horizontální kola 19 vedou otočnou část

4. v horizontálním směru, zatímco vertikální kola 20 a 24 nesou otočnou část 4., přičemž všechna kola 19, 20 a 24 vedou tuto otočnou část 4. ve vertikálním směru a podél vodícího kruhu 11, který je namontován na horním obvodu spodní části 1 pece. Vodící kruh 11 je konstrukčně spojen s hnacím kruhem 12, který je ozubený podél jeho obvodu, aby zabíral s ozubeným kolem 21 pohonu 14 na dávkovači 10.

Jiná uspořádání kruhů a nosných konstrukcí s koly jsou samozřejmě rovněž možná. Podle druhého provedení vynálezu, které je ilustrováno na obr. 5, je na spodní obvod horní části 2. pece přidán vodící kruh 23 pro vertikální vedení a nosná konstrukce 13 je tvarována takovým způsobem, aby umožnilo usazení vertikálního kola 25 na tento vodící kruh 23.

Další provedení jsou možní s nosnými konstrukcemi nebo jejich částmi na spodní části 1 a/nebo horní části 2. pece a s jedním nebo více než jedním vodícím kruhem na otočné části 4.. Kombinace jsou rovněž možné, ve-kterých jsou části nosných konstrukcí jak na spodní části 1 a na horní části 2 pece tak i na otočné části 4. a jeden nebo více vodících kruhů na spodní částí 4 tak i na horní části 2. a otočné části 4.·

Další možné provedení je s hnacím kolem na obvodu otočné části 4. a s pohonem 14 na spodní části 4 nebo horní části 2.

Zavážení pece probíhá následovně: v klidovém stavu je sběrný kontejner 18 dávkovače 10 naplněn zbytkovým materiálem 27 přes zavážecí jednotku 9.· Zavážení pece začíná, když snímač hladiny zjistí, že pec vyžaduje opětovné zavezení. Pohon 17 začne tlačit zbytkový materiál 27 přes šroubový dopravník do pece, zatímco současně pohon 14 začne otáčen otočnou částí 14 přes ozubené kolo 21 v záběru s hnacím kruhem 12. Vodící zařízení 15 vede zbytkový materiál blízko vnitřní stěny 2 spodní části 2. Zkušenost prokázala, že je nejvýhodnější, když se pro jednu zavážku zbytkového materiálu 27 otočí dávkovač 10 o dva cykly. Zkušenost rovněž prokázala, že je nejvýhodnější, pokud zavážení surového materiálu a paliva nebo směsi 26 surového materiálu a paliva začne, když zbytkový materiál 27 již byl přiveden do pece. Zavážení pece surovým materiálem a palivem nebo směsí 26 surového materiálu a paliva může probíhat známým způsobem a není nutné modifikovat pec podle předkládaného vynálezu. Samozřejmě, že předkládaný vynález není omezen uvedenou sekvencí zavážení pece a podle předkládaného vynálezu je možné použít jakékoliv postupné nebo současně probíhající zavážení pece zbytkovým materiálem 27 a směsí 26 surového materiálu a paliva, ovšem vždy tak, že zbytkový materiál 27 je zavážen proti vnitřní částí stěny 2 spodní části 2 pece.

Obr. 2 znázorňuje, ve schematickém pohledu na pec v řezu, postupné zavážení zbytkovým materiálem 27, surovými materiálem a palivem, nebo směsí 26 surového materiálu a paliva. Když je již zbytkový materiál 27 zavežen, je tloušťka vrstvy tohoto zbytkového materiálu 27 proti stěně 2 mezí 8 a 0 cm, a přibližně až 25 cm.

Zastupuje :

• ·

1S010

Claims (3)

1/6

WO 98/03438

1 spodní část

1. Způsob vracení zbytkového materiálu (27) do kuploven pro přípravu silikátové taveniny pro výrobu minerální vlny, vyznačující se tím, že zbytkový materiál (27) se přivádí proti vnitřnímu povrchu vnitřní stěny spodní části (1) pece ve vrstvě s tloušťkou až 8 cm, výhodně až 25 cm.

2/6 • ······ · ·· ·*· ··« • · · · · · · · •··» · ·· · · »4 ·«

WO 98/03438 .•PC17SX97/QO033.’ * · · · · • · · «

2 horní část

3 komín

4 otočná část

5 dopravník

6 dmýšní trubice

7 výstup

8 vodou chlazená stěna

9 zavážecí jednotka

10 dávkovač

11 vodící kruh

12 hnací kruh

13 nosné konsurukce

14 pohon

15 vodící zařízení

17 pohon

18 sběrný kontejner

19 horizontální kola

20 vertikální kola

21 ozubené kolo

22 nosné rámy

23 vodící kruh

24 vertikální kola

25 vertikální kola

26 směs surového materiálu a paliva

27 zbytkový materiál

1fO~ ýý

WO 98/03438

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v průběhu zavážení pece se přivádí nejprve zbytkový materiál (27) a potom surový materiál a palivo nebo jej ich směs (26).

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v průběhu zavážení pece se přivádí nejprve surový materiál a palivo nebo jejich směs (26) a potom se přidává zbytkový materiál (27).

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pec se zaváží současně zbytkovým materiálem (27) a surovým materiálem a palivem nebo jejich směsí (26).

5. Zařízení pro vracení zbytkového materiálu (27) do kuploven pro přípravu silikátové taveniny pro výrobu minerální vlny, vyznačující se tím, že mezi spodní částí (1) a horní částí (2) pece je vedena otočná část (4), tato otočná část (4) je otočná kolem vertikální centrální osy pece, přičemž v libovolném obvodovém místě je k vnějšku této otočné části (4) upevněn dávkovač (10) zbytkového materiálu (27), přičemž tento dávkovač (10) při činností přivádí zbytkový materiál (27) ve směru k centrální ose pece, a přičemž na vnitřku vnitřní stěny pece je upraveno vodící zařízení (15) pro vedení zbytkového materiálu (27) směrem dolů a proti vnitřnímu povrchu vnitřní stěny spodní části (1) pece, a přičemž celé uspořádání je takové, že dávkovač (10) zbytkového materiálu (27) je v činnosti, když se otočná část (4) pece otáčí kolem uvedené vertikální centrální osy pece.

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedená otočná část (4) je vedena prostřednictvím nosných konstrukcí (13) a alespoň jednoho vodícího kruhu (11, 23).

7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že uvedené nosné konstrukce (13) mají horizontální kola (19) a vertikální kola (20, 24, 25) spolupracující s alespoň jedním vodícím kruhem (11, 23).

8. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedený dávkovač (10) sestává ze šroubových dopravníků, sběrného kontejneru (18), vodícího zařízení (15) a pohonu (17).

9. Zařízení podle nároku 8, v y z n avě' u j í c í se tím, že uvedené vodící zařízení (15) je vytvořeno jako síto upevněné pod ostrým úhlem vzhledem ke stěně otočné části (4) nad výstupem uvedeného dávkovače (10).

Zastupuje :

• ft

Seznam vztahových znaků

3/6

UO

WO 98/03438 : PQř/SI9J7/0QCp3 ;