CZ286704B6 - Process and apparatus for producing mineral wool by making use of mineral wool waste as recycled starting material - Google Patents

Description

Způsob a zařízení pro výrobu minerální vlny použitím odpadu minerální vlny jako recyklovaného výchozího materiálu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby minerální vlny použitím odpadu minerální vlny jako recyklovaného výchozího materiálu, kde směs výchozích materiálů se vede do taviči vany a zde se taví prostřednictvím energie, uvolňované spalováním přiváděného paliva se spalovacím vzduchem, přiváděným a předehřívaným v tepelné výměně s odpadním plynem, kde se materiál takto vytvářené taveniny ztenčuje na přetržitá vlákna, která se ukládají pro vytváření minerální vlny s nahodilou orientací, a kde část taveniny pochází z odpadu z minerální vlny. Dále se vynález vztahuje na zařízení pro výrobu minerální vlny použitím odpadu z minerální vlny jako recyklovaného výchozího materiálu, obsahující tavící vanu, výměník tepla ve formě rekuperátoru pro vedení odpadních plynů z vany v tepelné výměně se spalovacím vzduchem, přívodní vedení pro palivo pro vyvíjení tavícího tepla, plnič jako plnicí ústrojí pro směs výchozích materiálů, zejména pro provádění uvedeného způsobu.

Dosavadní stav techniky

Snaha o použití odpadu minerální vlny ve velkém měřítku jako recyklovaného výchozího materiálu pro výrobu minerální vlny je již sledována delší dobu. Cílem je použít výrobní odpady, které nutně vznikají v tomto systému, například když se stříhají pásy z minerální vlny, nebo odpad odmítnutý kontrolou kvality. Cílem, který rovněž není zanedbatelný, je mít možnost opětovně získávat a používat již užité výrobky z minerální vlny po jejich využití uživatelem. Odpad z minerální vlny pro recyklování tak vzniká v proměnlivých množstvích a toto množství může činit i polovinu výchozího materiálu, vsazovaného pro výrobu taveniny. Může být proto v poměru 1:1 i vyšším k čerstvé směsi používaných surovin.

Obnovené tavení odpadu z minerální vlny je však konfrontováno s řadou technologických problémů. Hlavní problém spočívá ve skutečnosti, že větší část odpadu z minerální vlny obsahuje organické látky, jako je pojivo, použité pro výrobu plsti z minerální vlny, desky z minerální vlny, nebo organické zbytky, pocházející z jejich použití, jako jsou ponechané zbytky upevňovacích prvků. Je v zásadě možné zavádět s tím spojený obsah uhlíku do taveniny, když se vyrábí skalní vlna (rock wool), avšak dochází tím ke změně složení taveniny a k napadání žárovzdomého materiálu taviči vany. Při výrobě skleněné vlny však podstatné zanášení uhlíku do taveniny není přípustné vůbec. V tomto posledním případě je možné přidávat oxidační činidlo, které však zvyšuje náklady na vstupní materiál a ovlivňuje emise odpadních plynů (spalin) s tím důsledkem, že přidávání odpadu, obsahujícího uhlík, je v každém případě omezeno na malé hodnoty.

Aby se odstranil obsah uhlíku z odpadu z minerální vlny před tavením v taviči vaně, je známo z francouzského patentového spisu FR-A-0 410 889 podrobovat odpad z minerální vlny pyrolýze v tunelové peci. Za tímto účelem se roztrhaný odpad nechává pronikat proudem horkého plynu při určité výšce vrstvy uvnitř tunelové pece a je tím temperován. Pyrolýzový plyn je inertní nebo má obsah kyslíku zmenšený ve srovnání s přívodem vzduchu pouze do té míry, že zabraňuje tak intenzivnímu spalování, že by v důsledku nadměrného uvolňování energie mohlo dojít k tavení výchozího materiálu, zatímco organické nečistoty jsou uzavřeny v roztavené hmotě. Naproti tomu se musí organické plyny, unášené spolu s pyrolýzovými plyny, spalovat v cyklu procesu, aby se tak dodávala energie ze samotného procesu do pyrolýzového plynu před tím, než je opět veden odpadem z minerální vlny.

S ohledem na dlouhé doby pobytu odpadu z minerální vlny v pyrolýzní peci, eventuálně přesahující například jednu hodinu, dochází ke sníženému výkonu zařízení výměnou za

- 1 CZ 286704 B6 vynaložené investiční náklady. Jelikož je dále zapotřebí vnější energie, která je ztracena před zaváděním do roztavené hmoty (taveniny) v důsledku chladnutí, vede to taktéž k poměrně vysokým energetickým nárokům. I když je tento způsob uspokojivý z technického hlediska, je neuspokoj ivý ekonomicky.

Ze spisu EP-A-339 314 je naproti tomu známo tavit odpad z minerální vlny v taviči jednotce a tím spalovat organické nečistoty. Používá se čistý kyslík nebo vzduch silně obohacený o kyslík pro dosažení spalování při vysokých teplotách nad hladinou taveniny, takže organické nečistoty se spálí co možná nejůplněji před tím, než teplo, vyvíjené v tomto spalování, způsobí tavení minerální vlny v této poloze. Kromě spouštěcích nebo pomocných hořáků se převažující část taviči energie odvozuje od spalování organických nečistot s vysokými teplotami.

Kromě relativně vysokých investičních nákladů vznikají značné náklady, s výjimkou relativně nízkých nákladů na palivo, na spotřebu kyslíku. Manipulace s kyslíkem při přípravné výrobě si dále vyžaduje obzvláštní opatření, které činí výrobu dražší z hlediska technických zařízení a nároků na personál. Kromě toho se ztrácí velké množství energie, obsažené v odpadním plynu, a odpadní plyn (spaliny) vyžaduje samostatné čištění. Energie z výroby taveniny se také ztrácí, když se tavenina při praktickém provozu vypouští přes plnič a frituje se, a odpadní materiál se přidává do směsi surovin taviči vany jako frita.

Řešení podle vynálezu je založeno na použití běžné tavící vany, vyhřívané fosilním palivem. Zde se zavádí taviči energie spalováním paliva, hlavně palivového plynu, a spalovacího vzduchu, s plameny vytvářenými nad povrchem taveniny. Na dně tavící vany se roztavená hmota (tavenina) odebírá a vede se do rozvlákňovací jednotky, vytvářející přetržitá minerální vlákna, která tvoří minerální vlnu po jejich ukládání na výrobním dopravníku. Spalovací vzduch se předehřívá tepelnou výměnou s odpadními plyny vany. Zbývající energie odpadních plynů se potom používá pro předehřívání směsi výchozích materiálů, přičemž odpadní plyny se následně v daném případě uvolňují do ovzduší po další tepelné výměně se spalovacím vzduchem a odpovídajícím čištění. Řízení teploty a složení taveniny a odpadních plynů (plynných spalin) jsou obzvláště kritickými parametry, jelikož teplota taveniny musí být udržována přesně během rozvlákňování a je třeba vyloučit výchylky ve složení roztavené hmoty s odpovídajícími výchylkami vlastností. Složení odpadního plynu by mělo být pokud možno konstantní za účelem zabránění obohacování roztavené hmoty určitými látkami, které jsou filtrovány během tepelné výměny se směsí výchozích materiálů a které se opět vedou spolu se směsí výchozích materiálů. Systém je proto relativně citlivý na jakékoli vnější vlivy s ohledem na látky a energii, které ruší nastavený stav.

Jelikož má odpad z minerální vlny dále izolační vlastnosti, což znamená, že je zapotřebí relativně dlouhá doba, než se dosáhne teploty tavení na straně odvrácené směrem od taveniny, když je ukládán na taveninu, a jelikož vlna má dále tendenci být nesena vzduchem ve vířivém proudu plamenů nad taveninou a tak znečišťuje odpadní plyn, bylo dříve vždy cílem vsazovat odpad z minerální vlny, v daném případě po eliminování jejího obsahu uhlíku, dobře smísený se směsí výchozích materiálů. Tímto způsobem bylo třeba učinit z odpadu z minerální vlny co možná homogenní část směsi výchozích materiálů, aby byl nastavený provoz co možná nejméně rušen.

Cílem vynálezu je vytvořit způsob a zařízení v úvodu uvedeného druhu, kterým by bylo možné použít odpad z minerální vlny jako recyklovaný výchozí materiál úspěšně a nenákladně a bez jakýchkoli škodlivých účinků na taviči proces.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo způsobem, jehož podstatou je, že pro tavení odpadu z minerální vlny se použije přídavná tavící jednotka, pracující na základě spalování paliva, přičemž recyklovaná

-2CZ 286704 B6 tavenina, vytvářená v uvedené přídavné tavící jednotce, se vede do tavící vany, a přičemž recyklující odpadní plyn z uvedené přídavné taviči jednotky se přivádí k odpadnímu plynu vany a vede se spolu s ním v tepelné výměně se spalovacím vzduchem pro uvedenou taviči vanu.

Skutečnost, že tavenina je vedena přímo k taviči vaně z tavící jednotky, t.j. stále v roztaveném kapalném stavu, a zde je sváděna dohromady s roztavenou hmotou, vytvářenou z čerstvé směsi surovin, má za následek výhodnou využitelnost energie ze spalování organických nečistot pro tavící proces. Tam, kde přídavná tavící jednotka nevyžadovala žádný vnější přívod energie a odpad z minerální vlny se plnil v poměru 1:1 s čerstvou směsí surovin, je možné tak ušetřit přibližně polovinu energie pro tavící proces, a odpovídajícím způsobem méně, když se používá přídavná vnější energie. Vzhledem ke skutečnosti, že odpadní plyn (plynné spaliny) přídavné taviči jednotky je také veden do taviči vany a odváděn spolu s odpadním plynem této vany, dochází k tomu, že se používá nejen energetický obsah odpadního plynu přídavné taviči jednotky pro předehřívání spalovacího vzduchu, a v daném případě také energetický obsah směsi surovin na výstupní straně, ale provádí se také zpracovávání odpadního plynu z přídavné taviči jednotky spolu s odpadním plynem vany, aniž by byly zapotřebí samostatné investice do technických vybavení.

Na jedné straně má toto za následek vzájemné spojení taviči vany a taviči jednotky, podobné provozu taviči vany zcela bez recyklovaného výchozího materiálu pouze s čerstvou směsí surovin, takže v určitém smyslu je funkční část taviči vany pouze odsunuta do přídavné taviči jednotky za účelem, aby se zde tavil recyklovaný výchozí materiál místo čerstvé směsi surovin v optimálních podmínkách, s taveninou, jakož i s odpadním plynem. Okamžitě jsou však znovu spojeny, takže výsledné podmínky ve spojeních tavící vany pro taveninu na jedné straně a pro odpadní plyn na druhé straně se liší od těch, jaké působí v případě, kde veškerá roztavená hmota (tavenina) se získává z čerstvé směsi surovin. Lze tak říci, že přídavná taviči jednotka tak náleží do „vnitřního tavícího vanového komplexu“ bez ovlivňování vnějšího komplexu, kromě sníženého ohřevu taviči vany. Zejména je možné kdykoli a bez škodlivých účinků na provoz zařízení znovu zahájit výrobu bez jakéhokoli recyklovaného výchozího materiálu, nebo pro používání měnících se množství recyklovaného výchozího materiálu.

I když je možné konstruovat přídavnou taviči jednotku způsobem popsaným v EP-A-389 314 a vsazovat do ní kyslík nebo vzduch obohacený kyslíkem, je dávána přednost tomu, že přídavná taviči jednotka také pracuje se spalovacím vzduchem, který je rovněž předehříván prostřednictvím tepelné energie uvedeného odpadního plynu zvaný. Pod pojmem spalovací vzduch se vždy rozumí vzduch, mající atmosférické složení. V důsledku toho nejsou zapotřebí žádné náklady na obzvláštní manipulační opatření pro práci s kyslíkem. Dále není žádný rozdíl mezi normálním provozem tavící vany bez recyklovaného výchozího materiálu, pokud jde o přiváděný spalovací vzduch, a také vznikající odpadní plyn v tomto složení a množství do velmi značné míry odpovídá odpadnímu plynu z tavící vany, vznikajícímu při normálním provozu.

Když se dále část spalovacího vzduchu, předehřívaného v tepelné výměně s odpadním plynem, odvádí a směřuje k další tepelné výměně s přídavným spalovacím vzduchem, vedeným k přídavné taviči jednotce za účelem jejího předehřívání, vede to k využití části tepelné energie, uvolňované odpadními plyny, pro předehřívání spalovacího vzduchu přídavné tavící jednotky, aniž by však spalovací vzduch, který vstoupil do tepelné výměny s odpadním plynem, musel být dodáván do přídavné taviči jednotky. Za tímto účelem je spíše možné samostatně přivádět spalovací vzduch, který však dostává tepelnou energii z předehřívání z odpadního plynu, předehřívaného tepelnou výměnou se spalovacím vzduchem. To je obzvláště důležité, jestliže z konstrukčních důvodů tlak spalovacího vzduchu, vstupujícího do tepelné výměny s odpadním plynem, je příliš nízký pro vystupování do přídavné taviči jednotky, aby potom mohl být silněji stlačený spalovací vzduch dodáván do této jednotky jednoduchým způsobem a uváděn do tepelné výměny s nízkotlakým spalovacím vzduchem na jeho cestě do přídavné tavící jednotky.

-3 CZ 286704 B6

Podle dalšího znaku vynálezu se odváděný spalovací vzduch pro tepelnou výměnu s uvedeným přídavným spalovacím vzduchem, sledující jeho další tepelnou výměnu proti proudu k uvedenému výměníku tepla, opět vede ke spalovacímu vzduchu pro uvedenou taviči vanu. To má za následek v okruhu spalovacího vzduchu, odváděného od odbočkového bodu po proudu za výměníkem tepla do recyklující polohy na protiproudové straně od výměníku tepla pro odpadní plyn, kde se opětovně směrovaný spalovací vzduch směšuje s čerstvě přiváděným spalovacím vzduchem a opět se uvádí do tepelné výměny s odpadním plynem. Je-li to potřebné, předehřívací účinek násobných průchodů výměníkem tepla s odpadním plynem zde může být využit pro dosažení vyšší vstupní teploty spalovacího vzduchu do taviči vany než bez takového okruhu, t.j. jestliže 100% čerstvý spalovací vzduch byl nasáván při teplotě přibližně 20 °C.

V obzvláště výhodném provedení vynálezu se jako uvedená přídavná taviči jednotka použije taviči cyklon. Taviči cyklony jsou samy o sobě známé a jsou používány obzvláště v oboru pyrometalurgického zpracování rudných koncentrátů. Je možné se zde odvolat jako součást popisu na spisy DE-C-2 348 105, DE-C-2 938 001, DE-C-2 952 330, DE-C-3 101 369, DEC-3 335 859, DE-A-3 374 099 a DE-C-3 607 774. Taviči proces v tavícím cyklónu probíhá uvnitř plamenu, přítomného uvnitř cyklonu. Vzhledem k vysokým průtokovým rychlostem a výslednému dobrému přenosu tepla jsou částice velmi rychle taveny. Roztavená hmota vystupuje spolu s odpadním plynem soustředním otvorem ve dně cyklonu. Podobně jako v případě řešení dle EP-A-389 314 je možné také používat spalovací teplo organických složek pro taviči proces, což má za následek sníženou spotřebu energie. V každém případě je však třeba přivádět vnější palivo do tavícího cyklonu v takových množstvích, že je zajištěno ry chlé spalování organických nečistot, převážně prostých zbytků, s ohledem na vysoké průtokové rychlosti.

V přednostním provedení vynálezu se uvedený odpad z minerální vlny před zaváděním do uvedené taviči jednotky trhá na velikost částic menší než 2 mm. To zajišťuje velikost částic příznivou pro přenos tepla v tavícím cyklonu.

V obzvláště výhodném provedení vynálezu se uvedená recyklovaná tavenina vede od uvedené přídavné taviči jednotky do malé výšky nad hladinou taveniny a zavádí se do uvedené taviči vany s malou kinetickou energií. To zajišťuje, že přivádění taveniny do taviči vany nevyvolá silné lokální cirkulační pohyby v taviči vaně, které by mohly namáhat a předčasně poškozovat žárovzdomé stěny.

Vynález se dále vztahuje na zařízení pro výrobu minerální vlny použitím odpadu z minerální vlny jako recyklovaného výchozího materiálu, obsahující taviči vanu, výměník tepla ve formě rekuperátoru pro vedení odpadních plynů zvaný v tepelné výměně se spalovacím vzduchem, přívodní vedení pro palivo pro vyvíjení tavícího tepla, plnič jako plnicí ústrojí pro směs výchozích materiálů, zejména pro provádění výše uvedeného způsobu, jehož podstatou je, že obsahuje přídavnou taviči jednotku, provozovanou se spalováním paliva, ústrojí pro přivádění recyklované taveniny z uvedené přídavné taviči jednotky do uvedené tavící vany a ústrojí pro vedení proudu pro přivádění uvedeného recykluj ícího odpadního plynu uvedené přídavné taviči jednotky do uvedeného odpadního plynu vany před tím, než uvedený odpadní plyn vstupuje do výměníku tepla ve formě rekuperátoru.

Jelikož roztavený recyklovaný materiál zprostředkovaně ukládá energii, vynaloženou v přídavné taviči jednotce, může přídavná energie pro tavení mezitím ztuhlého roztaveného recyklovaného materiálu výhodně odpadnout. Totéž analogicky platí pro recyklování odpadního plynu, který je veden přímo z přídavné taviči jednotky přívodním ústrojím do odpadního plynu taviči vany bez podstatné ztráty energie. Vzhledem k přímému spojení přídavné taviči jednotky s taviči vanou prostřednictvím přívodního ústrojí a kombinací hmotnostních průtoků roztaveného recyklovaného materiálu a taveniny na jedné straně a recyklujícího odpadního plynu a odpadního plynu vany na druhé straně mohou být výhodně vypuštěna cenově nákladná přídavná ústrojí pro samostatné vedení hmotnostních proudů.

-4CZ 286704 B6

Podle dalšího znaku zařízení podle vynálezu může být spalovací vzduch pro uvedenou přídavnou tavící jednotku veden do přídavného výměníku tepla a odtud do uvedené přídavné tavící jednotky prostřednictvím kompresoru přívodním vedením pro recyklující spalovací vzduch. To vytváří výhodnou možnost volit teplotu a tlak recykluj ícího spalovacího vzduchu nezávisle na spalovacím vzduchu pro taviči vanu. Další výhodou je, že pro tento účel je možné použít normální atmosférický vzduch, což má za následek podobnost recyklujícího odpadního plynu a odpadního plynu vany a tím i zjednodušenou kombinaci proudů odpadního plynu pro využití tepla a následné zpracování.

Spalovací vzduch jednoho z okruhů spalovacího vzduchu může být podle dalšího znaku vynálezu veden od uvedeného dalšího výměníku tepla přes výměník tepla ve formě rekuperátoru do uvedené taviči vany, přičemž v uvedeném okruhu spalovacího vzduchu je vřazen ventilátor a přívodní vedení pro spalovací vzduch mezi uvedeným výměníkem tepla a uvedeným rekuperátorem, přičemž prostřednictvím uvedeného přívodního vedení může být přidáván přiměšováním k uvedenému okruhu spalovacího vzduchu další spalovací vzduch z okolního prostředí, a přičemž mezi uvedeným výměníkem tepla ve formě rekuperátoru a uvedenou taviči vanou je umístěna odbočka pro opětovné směrování spalovacího vzduchu k uvedenému výměníku tepla.

Samostatný okruh spalovacího vzduchu pro zpracovávání spalovacího vzduchu pro taviči vanu podle uvedeného řešení umožňuje dosáhnout současně několika účelů. Jednak mohou být teplota a tlak spalovacího vzduchu pro taviči vanu seřizovány nezávisle na odpovídajících parametrech recyklujícího spalovacího vzduchu tak, že jsou optimální pro taviči proces. Dále je výhodně možné oddělovat část spalovacího vzduchu, předehřátého v rekuperátoru, a vést ji do výměníku tepla pro předehřev recyklujícího spalovacího vzduchu. Do tohoto oddělovaného vzduchového proudu může být dále přiváděn čerstvý vzduch z okolního prostředí v požadovaných množství prostřednictvím přívodního potrubí, takže rekuperátorem proudí plný hmotnostní průtok.

Tepelné spojení okruhu spalovacího vzduchu s přívodním vedením pro recyklující spalovací vzduch výměníkem tepla umožňuje používat teplo odpadního plynu vany nejen pro zahřívání spalovacího vzduchu pro taviči vanu, ale s výhodou také pro ohřev recyklujícího spalovacího vzduchu. Tím může být vyloučena potřeba vnější energie pro ohřev recyklujícího spalovacího vzduchu.

Taviči cyklon může být vytvořen jako přídavná taviči jednotka s možností přívodu plnicího vzduchu a odpadu z minerální vlny do uvedeného tavícího cyklonu. Zejména zaručují mimořádně velké rychlosti spalování vířivého proudu ve spalovací komoře bezezbytkové spalování nečistot odpadu z minerální vlny bez opětovného zavádění nečistot do získané recyklované taveniny. Použitím tavícího cyklonu je dosaženo toho, že nečistoty zůstávají v recyklujícím odpadním plynu (plynných spalinách).

Podle dalšího znaku zařízení podle vynálezu může být recyklovaná tavenina přiváděna do uvedené taveniny v uvedené taviči vaně při nízké rychlosti z malé výšky. Jsou tak vyloučeny lokální vířivé proudy, takže teplotní profil roztavené hmoty tak není rušen. Kromě toho je vyloučeno přídavné namáhání žárovzdomé stěny tavící vany, vyvolávané intenzivními cirkulačními pohyby.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kteiých znázorňuje obr. 1 schéma sledu pochodů při recyklování minerální vlny ve formě vývojového diagramu, a obr. 2 svislý řez uspořádáním taviči vany podle vynálezu.

-5CZ 286704 B6

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 ukazuje tavící vanu 1, obsahující roztavenou hmotu 2 a opatřenou plničem 3 jako plnicím ústrojím. Taviči vana 1 je sdružena s další taviči jednotkou 4, mající tvar cyklonové pece, a rekuperátor 5. Dále obsahuje zařízení ventilátor 6 a protiproudový výměník 7 tepla s vedeními 8, 9, 10, TI, 12 a 13 pro spalovací vzduch, přívodní vedení 14 s odbočkou 15, které tvoří okruh 16 spalovacího vzduchu. Dále tvoří kompresor 17 přívodní vedení 20 pro recyklování spalovacího vzduchu s výměníkem tepla 7 a vedeními 18, 19 pro spalovací vzduch cyklonové pece.

Prostřednictvím plniče 3 jsou do taviči vany 1 dodávány předehřátý spalovací vzduch a nakonec palivo 22, přičemž plnič 3 slouží jako ústrojí pro přivádění směsi 21 surovin, a potrubím 8 je přiváděn spalovací vzduch. Získaná roztavená hmota (tavenina) 2 je vedena do rozvlákňovací jednotky 23. Plynné spaliny, vyvíjené v taviči vaně 1, proudí potrubím 24 do rekuperátoru 5.

Uvnitř rekuperátoru 5 uvolňují plynné spaliny, proudící potrubím 24, tepelnou energii pro předehřívání spalovacího vzduchu, přiváděného přes vedení 10 ventilátorem 6 a proudícího potrubím 8 do taviči vany L Následně spalovací vzduch proudí z rekuperátoru 5 potrubím 25 do neznázoměného předehřívače materiálu, kde se odebírá tepelná energie plynných spalin vany směsi výchozích materiálů 2L Následně se ochlazené plynné spaliny čistí od znečišťujících látek neznázoměnými filtry a vypouští se do okolí.

Okruh 16 pro spalovací vzduch je konstruován tak, že spalovací vzduch je nasáván z okolí potrubím 11 a přidává se do spalovacího vzduchu, blížícího se ve vedení 12 přes přívod 14, aby poté společně proudil potrubím 10 do rekuperátoru 5. V rekuperátoru 5 je tepelná energie spalovacímu vzduchu předávána z plynných spalin. Předehřátý spalovací vzduch poté proudí potrubím 8 do taviči vany 1. Před tím může být část předehřátého spalovacího vzduchu oddělována na odbočce 15 a vedena potrubím 9 do výměníku 7 tepla, kde se tepelná energie z tohoto spalovacího vzduchu odebírá pro předehřívání spalovacího vzduchu, proudícího potrubím 18 k výměníku tepla 7. Tento spalovací vzduch, který je tak poněkud ochlazen, je dále veden potrubím 13 z výměníku 7 tepla do ventilátoru 6 a proudí opět potrubím 12 do přívodního vedení 14. Zde je tento spalovací vzduch opět směšován se spalovacím vzduchem, nasávaným z okolí potrubím 11.

V přívodním vedení 20 pro recyklující spalovací vzduch je vzduch z okolí stlačován prostřednictvím kompresoru 17, kterým je s výhodou rotační pístový kompresor, a je veden do výměníku 7 tepla přes vedení 18. Ve výměníku 7 tepla se tepelná energie ze spalovacího vzduchu okruhu 16 pro spalovací vzduch, vstupujícího potrubím 9, předává do spalovacího vzduchu vedení 20 pro recyklování spalovacího vzduchu. Předehřátý spalovací vzduch proudí potrubím 19 do taviči jednotky 4.

Přídavná taviči jednotka 4 je dále napájena palivem 26, jakož i přívodním vzduchem 27 a odpadem 28 z minerální vlny. Roztavený recyklovaný materiál 29, získaný v taviči jednotce 4, jakož i výsledné recyklující plynné spaliny 30, jsou vedeny do taviči vany 1.

Za chodu je taviči vana 1 plynule plněna čerstvou směsí surovin 21, například 10 tun čediče za den, prostřednictvím plniče 3 jako plnicího ústrojí. Vytápění taviči vany 1 se provádí tradičním způsobem fosilním palivem, které je v tomto případě vedeno ve formě paliva 22 taviči pece 1 za účelem zajištění tepelné energie, potřebné pro vytvoření požadované roztaveného sklovinového materiálu 2. Zavádění tepelné energie se provádí přes povrch taveniny spalováním paliva s předehřátým spalovacím vzduchem, který je veden potrubím 11 spalovacího vzduchu. Roztavená hmota 2 se plynule odebírá na dně taviči vany 1 a vede se do rozvlákňovací jednotky 23, která vyrábí 21 tun skelné vlny denně.

-6CZ 286704 B6

Kromě čerstvé směsi surovin 21 může být do taviči vany £ přiváděn roztavený recyklovaný materiál 29, mající teplotu 1350 °C, spolu s recyklujícími plynnými spalinami 30 z taviči jednotky 4, která má teplotu 1500 °C.

Recyklující plynné spaliny 30 se směšují s plynnými spalinami ze spalovacího procesu taviči vany 1 a jsou vedeny do rekuperátoru 5 jako odpadní plyn vany při teplotě 1400 °C vedením 24. V rekuperátoru 5 slouží plynné spaliny zvaný, mající teplotu 1400 °C, pro předehřívání spalovacího vzduchu, přiváděného potrubím £0, a poté pro předehřívání čerstvé směsi výchozích materiálů 2£. Následně je odpadní plyn dále zpracováván ve filtrech pro odstraňování znečišťujících složek.

Okruh 16 spalovacího vzduchu začíná nasáváním spalovacího vzduchu potrubím 11 z okolí při teplotě 20 °C. Nasávaný spalovací vzduch je veden v přívodním vedení 14 ke spalovacímu vzduchu, vedenému ve vedení 12 prostřednictvím ventilátoru 6, a je s ním směšován. Ve výměníku 7 tepla má spalovací vzduch, přiváděný ve vedení 12 před tím uvolněnou tepelnou energii, dodanou spalovacímu vzduchu, dopravovanému potrubím 18 za účelem jeho předehřívání na teplotu, potřebnou pro jeho přívod do přídavné taviči jednotky 4. Spalovací vzduch ve vedení 10 potom proudí rekuperátorem 5 a v procesu absorbuje tepelnou energii z plynných spalin zvaný, aby se poté opět znovu zaváděla část předehřátého spalovacího vzduchu do odbočky 15 v okruhu 16 spalovacího vzduchu a zbývající část se vedla potrubím 8 do taviči vany 1 jako předehřátý spalovací vzduch.

Spalovací vzduch přívodního vedení 20 pro recyklování spalovacího vzduchu pro přídavnou taviči jednotku 4 je také nasáván z okolního prostředí, poté je stlačován na systémový tlak přibližně 0,13 MPa v taviči jednotce 4 prostřednictvím kompresoru 17 a je zahříván na požadovaných 650 °C ve výměníku tepla 2 přiváděním tepelné energie ze spalovacího vzduchu, přiváděného ve vedení 9.

Přídavná tavící jednotka 4, popsaná na obr. 1 a schematicky znázorněná na obr. 2, je ve znázorněném provedení vytvořena na způsob tavícího cyklonu, i když jsou možné i jiné tvary pece.

Taviči jednotka 4 v podstatě sestává z tavícího cyklonu 31, který sám je vytvořen v podstatě ze s výhodou válcové stěny 32, víka 33, obsahujícího násypkovité ústrojí 34 pro plnění odpadu 28 z minerální vlny, dna 35, obsahujícího výstup 36 pro roztavený recyklovaný materiál 29 a recyklující plynné spaliny 30. Taviči cyklon 31 je opláštěn chladicím ústrojím 37, obsahujícím vstup 38 pro chladicí vodu a výstup 39 pro chladicí vodu. Taviči cyklon 31 dále obsahuje přívod 40 spalovacího vzduchu a přívod 41 paliva. Tavící cyklon 31 je v příkladném případě uložen u tavící vany 1 a na obr. 2 je znázorněno přímé spolupůsobení s vanou.

Odpad 28 z minerální vlny je veden do tavícího cyklonu 31 přes plnicí ústrojí 34 prostřednictvím přívodního vzduchu 27. Palivo 26 se zavádí přívodním vedením 41, které může mít tvar trubice a které je uspořádáno soustředně ve směru toku uprostřed proudu předehřátého spalovacího vzduchu, který je zde také přiváděn. Spalovací vzduch 19 a palivo 26 se vzájemně směšují a proudí do tavícího cyklonu 31 jako směs.

Odpad 28 z minerální vlny, vedený do tavícího cyklonu 31, a spalovací vzduch, směšovaný s palivem 26, které jsou foukány do tavícího cyklonu 31. hoří v silném vířivém proudu 48 uvnitř spalovací komory 47 tavícího cyklonu 31. V daném provedení roztavený recyklovaný materiál 29 a recyklující spaliny 30 proudí výstupem 36 tavícího cyklonu do přívodního ústrojí 43 a odtud do tavící vany £.

Zde proudí roztavený recyklovaný materiál 29, sledující neznázoměný kanál 42 roztavené hmoty, a recyklující plynné spaliny 30 spolu přívodním ústrojím 43 do taviči vany £ která je

-7CZ 286704 B6 tepelně utěsněna klenbou 44 a je ve spojení s přívodním ústrojím 43 přes otvor 45. Přes plnič 3 je tavící komora 1 napájena čerstvou směsí surovin 21. Roztavený recyklovaný materiál 29 z tavícího cyklonu 31 proudí přívodním ústrojím 43 a je plynule přiváděn do taveniny 2 vhodným ústrojím 46, ležícím nad ní pro to, aby vstupoval z malé výšky při rychlosti přibližně nula vzhledem k tavenině 2.

Za chodu se foukání spalovacího vzduchu do tavícího cyklonu 31 dosahuje přívodním vedením 40 spalovacího vzduchu, majícím tvar soustředného pláště okolo paliva 26, s výhodou s počátečním otáčením tak, že vířivým proudem ve spalovací oblasti ve spalovací komoře 47 dochází k dokonalému bezezbytkovému spalování nečistot v odpadu 28 z minerální vlny a je zajišťováno jeho náležité tavení bez opětovného zavádění přítomných nečistot.

V samotném tavícím cyklonu se přidávaný odpad 28 z minerální vlny taví při odpovídající teplotě a ulpívající nebo obklopované nečistoty jsou uvolňovány a spalovány. Zde se výhodně využívá přívodu energie nečistotami, obsahujícími uhlík a přítomnými v odpadu z minerální vlny. Silný vířivý proud 48 ve spalovací komoře 47 zajišťuje úplné spalování nečistot a také to, že nečistoty nejsou znovu uzavřeny v čerstvě získaném roztaveném recyklovaném materiálu 29, ale jsou odváděny v recyklujících plynných spalinách 30. Recyklující spaliny 30 se přidávají ke spalinám, vystupujícím z taviči pece 1 a čistí se od nečistot poté, co tepelná energie byla použita pro předehřívání spalovacího vzduchu a směsi výchozích materiálů 21.

Vynález tak přináší způsob a zařízení pro výrobu minerální vlny při použiti odpadu z minerální vlny jako recyklovaného výchozího materiálu. Tavící vana pro výrobu taveniny ze směsi výchozích materiálů je zde spojena s přídavnou tavící jednotkou, prostřednictvím které se získá z odpadu z minerální vlny roztavený recyklovaný materiál, jehož kvalita a složení odpovídají dle požadavků kvalitě a složení surovin. Roztavený recyklovaný materiál je veden do taveniny v taviči vaně vhodným zaváděcím ústrojím. Recyklující odpadní plyn z přídavné tavící jednotky je veden do odpadních plynů vany a směs odpadních plynů se používá pro předehřívání spalovacího vzduchu a směsi surovin.

Rozdělením „přípravy taveniny“ (roztavené hmoty) na běžnou výrobu taveniny ze směsi surovin v taviči vaně, a souběžnou výrobu taveniny z odpadu výchozího materiálu v přídavné taviči jednotce, z níž jsou produkty v podobě taveniny a odpadních plynů přímo vedeny do tavící vany, je poprvé možné provádět složité řízení parametrů procesu při běžné výrobě roztavené hmoty odděleně od řízení parametrů procesu tavení recyklovatelného odpadu výchozího materiálu, které je neméně složité, a tak ho optimalizuje. Kombinování hmotnostního průtoku taveniny a odpadních plynů na výstupu z tavící vany umožňuje optimální recyklování tepelné energie, uložené v odpadním plynu, použitím výměníku tepla a běžného dalšího zpracování taveniny na produkty z minerální vlny.

Claims (7)

1. Způsob výroby minerální vlny použitím odpadní minerální vlny jako recyklovaného výchozího materiálu, při kterém se taví směs výchozích surovin prostřednictvím energie, uvolňované spalováním přiváděného paliva s předehřátým spalovacím vzduchem, čímž se vytváří tavenina výchozích surovin a plynné spaliny, a dále se odděleně od tavení výchozích surovin taví odpad z minerální vlny energií, uvolňovanou spalováním přiváděného plynu s předehřátým spalovacím vzduchem, čímž se vytváří tavenina odpadní minerální vlny a plynné spaliny, a taveniny výchozích surovin a odpadní minerální vlny se spolu kombinují a materiál taveninové směsi se ztenčuje na přetržitá vlákna, která se ukládají pro vytváření minerální vlny s nahodilou

-8CZ 286704 B6 orientací, vyznačený tím, že plynné spaliny z tavení odpadní minerální vlny se kombinují s plynnými spalinami z tavení směsi výchozích materiálů a výsledné kombinované plynné spaliny se používají k tepelně výměnnému předehřívání spalovacího vzduchu, přiváděného pro tavení výchozích surovin, a část předehřátého spalovacího vzduchu se přímo přivádí k tavení výchozích surovin a druhá část se odděluje a poprvé se používá pro předehřívání spalovacího vzduchu pro tavení odpadní minerální vlny tepelnou výměnou s tímto spalovacím vzduchem.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že oddělovaný předehřátý spalovací vzduch se po tepelné výměně se spalovacím vzduchem pro tavení odpadní minerální vlny vede k tavení výchozích surovin.

3. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 nebo 2, vyznačený tím, že odpadní minerální vlna se před jejím tavením trhá na částice menší než 2 mm.

4. Zařízení pro provádění způsobu podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, obsahující taviči vanu (1), napojenou na přívod (3) výchozích surovin (21), opatřenou výstupem (24) spalin, napojeným na rekuperátor (5), přes nějž je v protiproudu připojen přívod (8, 10) spalovacího vzduchu, a dále obsahuje přídavnou tavící jednotku (4), která sama je napojena na přívod (28) odpadní minerální vlny, přívod (26) paliva a přívod (19) předehřátého spalovacího vzduchu, vyznačené tím, že přívod (8, 10) spalovacího vzduchu obsahuje přívodní vedení (8) od rekuperátoru (5) k tavící vaně (1), z něhož odbočuje oddělovací vedení (9) předehřátého spalovacího vzduchu, připojené k primární straně výměníku (7) tepla, jehož sekundární strana je tvořena vedením (18) spalovacího vzduchu, napojeným na přívod (19) předehřátého spalovacího vzduchu do přídavné taviči jednotky (4), a přičemž výstup (30) plynných spalin z přídavné tavící jednotky (4) je napojen na prostor tavící vany (1).

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačené tím, že vedení (18) sekundární strany výměníku (7) teplaje napojeno ke zdroji spalovacího vzduchu přes kompresor (17).

6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačené tím, že výstup primární strany výměníku (7) teplaje zpětně napojen v okruhu na vstupní stranu rekuperátoru (5).

7. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 4 až 6, vyznačené tím, že přídavná tavící jednotka (4) je vytvořena jako cyklonová jednotka.