DE102015209516B4

DE102015209516B4 - Method and plant for the production of mono- or multicellular expanded microparticles of glass or a ceramic material

Info

Publication number: DE102015209516B4
Application number: DE102015209516.9A
Authority: DE
Inventors: Hans Veit Dennert
Original assignee: Dennert Poraver GmbH
Current assignee: Dennert Poraver GmbH
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2035-05-23
Also published as: DE102015209516A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von mono- oder multizellulär expandierten Mikropartikeln (B, H) aus Glas oder einem keramischen Material, wobei Brenngutpartikel (P) aus einem nicht-expandierten Ausgangsmaterial in eine Brennkammer (4) eines Reaktors (2) eingegeben und unter Wirkung eines Heißgasstroms (G) mit zeitlich pulsartig schwankendem Gasdruck expandiert werden, wobei der pulsierende Heißgasstrom (G) aus einem Abgasstrom (A) eines Verbrennungsmotors (10) gespeist wird.A process for producing mono- or multicellular expanded microparticles (B, H) from glass or a ceramic material, wherein fuel particles (P) from a non-expanded starting material in a combustion chamber (4) of a reactor (2) input and under the action of a hot gas stream (G) are expanded with temporally pulse-like fluctuating gas pressure, wherein the pulsating hot gas flow (G) from an exhaust gas stream (A) of an internal combustion engine (10) is fed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mono- oder multizellulär expandierten Mikropartikeln aus Glas oder einem keramischen Material, insbesondere aus Glas, Perlit, gebranntem Ton oder einem anderen Keramikwerkstoff. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the production of mono- or multicellular expanded microparticles of glass or a ceramic material, in particular of glass, pearlite, calcined clay or another ceramic material. The invention further relates to a system for carrying out the method.

Als „Mikropartikel“ werden hier und im Folgenden allgemein Partikel mit einem Partikeldurchmesser im Sub-Millimeterbereich (ca. 1 Mikrometer bis 1.000 Mikrometer) bezeichnet. Als „expandierte Mikropartikel“ werden dabei solche Mikropartikel bezeichnet, die einen oder mehrere durch einen Expansionsprozess (Blähprozess) entstandene Hohlräume einschließen. In monozellulär expandierten Mikropartikeln ist dabei zumindest im Wesentlichen das gesamte Hohlvolumen des Partikels durch einen einzigen Hohlraum gebildet. Solche monozellulär expandierten Partikel liegen meist in Form von Hohlkugeln vor, deren Wand typischerweise aus Glas gebildet ist. Bei multizellulär expandierten Mikropartikeln, wie z.B. Blähglas, Blähton oder expandierten Perliten ist das Hohlvolumen des jeweiligen Partikels aus einer Vielzahl von Hohlräumen gebildet. Multizellulär expandierte Mikropartikel haben somit die Form eines erstarrten Schaums mit einer sphärischen oder unregelmäßig geformten Außenkontur.As "microparticles" are here and below generally particles with a particle diameter in the sub-millimeter range (about 1 micron to 1,000 microns) referred to. As "expanded microparticles" are referred to those microparticles that include one or more resulting from an expansion process (blowing process) cavities. In monocellularly expanded microparticles, at least substantially the entire hollow volume of the particle is formed by a single cavity. Such mono-cellular expanded particles are usually in the form of hollow spheres whose walls are typically formed of glass. In multicellular expanded microparticles, such as e.g. Expanded glass, expanded clay or expanded perlites, the hollow volume of the respective particle is formed from a plurality of cavities. Multicellular expanded microparticles thus have the form of a solidified foam having a spherical or irregularly shaped outer contour.

Mono- oder multizellulär expandierte Mikropartikel aus glasartigem oder keramischem Material werden vielfach als Leichtzuschlagstoffe in Kompositmaterialien und Leichtbeton eingesetzt. Des Weiteren finden diese Mikropartikel unter anderem Verwendung in der Medizin sowie der Verbrauchsgüterindustrie.Mono- or multicellular expanded microparticles of vitreous or ceramic material are widely used as lightweight aggregates in composite materials and lightweight concrete. Furthermore, these microparticles find use, inter alia, in medicine and the consumer goods industry.

Sowohl Glas-Hohlkugeln als auch multizellulär expandierte Partikel werden üblicherweise in direkt befeuerten Vertikalöfen (auch als Schachtöfen bezeichnet) hergestellt. In einem in US 3,230,064 A beschriebenen Verfahren wird beispielsweise zur Herstellung von Glas-Hohlkugeln durch Befeuerung mittels eines Brenners in einer Brennkammer des Vertikalofens eine aufwärts gerichtete heiße Gasströmung erzeugt. Im Bereich des Brenners wird kontinuierlich ein Brenngut eingebracht, das aus mit einem Treibmittel versetzten Glaspartikeln besteht. In der heißen Gasströmung werden die Glaspartikel einerseits aufgeschmolzen. Des Weiteren wird durch das Treibmittel in den aufgeschmolzenen Glaspartikeln Gas erzeugt, durch welches die Glaspartikel zu den gewünschten Hohlkugeln aufgebläht (expandiert) werden. Aufgrund ihrer dann erniedrigten Dichte schwimmen die Hohlkugeln in der Gasströmung auf und werden zusammen mit den Abgasen der Befeuerung durch einen am oberen Ende des Vertikalofens angeordneten Gasaustritt aus der Brennkammer ausgetragen. Die ausgetragenen Hohlkugeln werden gemäß US 3,230,064 A in einem dem Vertikalofen nachgeschalteten Zyklon-Abscheider oder einem Sackfilter von der Gasströmung getrennt. Ein ähnlicher Vertikalofen ist in US 2,421,902 A zur Herstellung von expandierten Pelit-Partikeln offenbart.Both hollow glass spheres and multicellular expanded particles are usually produced in directly fired vertical furnaces (also referred to as shaft furnaces). In an in US 3,230,064 A For example, to produce hollow glass spheres by firing by means of a burner in a combustion chamber of the vertical furnace, an upwardly directed flow of hot gas is generated. In the area of the burner is continuously introduced a kiln, which consists of mixed with a blowing agent glass particles. In the hot gas flow, the glass particles are melted on the one hand. Furthermore, gas is generated by the blowing agent in the molten glass particles, through which the glass particles are inflated (expanded) to the desired hollow spheres. Due to their then reduced density, the hollow spheres float in the gas flow and are discharged from the combustion chamber together with the exhaust gases of the firing by a gas outlet arranged at the upper end of the vertical furnace. The discharged hollow spheres are according to US 3,230,064 A separated in a downstream of the vertical furnace cyclone separator or a bag filter from the gas flow. A similar vertical furnace is in US 2,421,902 A for the production of expanded pelit particles.

Des Weiteren ist beispielsweise aus US 2009/0280328 A1 , US 2007/0275335 A1 sowie US 5,002,696 A bekannt, die als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Mikrohohlkugeln verwendeten Glaspartikel kontinuierlich von oben in eine abwärts gerichtete, heiße Gasströmung einzubringen, so dass die Glaspartikel mit dieser Gasströmung nach unten fallen und hierbei expandiert werden.Furthermore, for example, off US 2009/0280328 A1 . US 2007/0275335 A1 such as US 5,002,696 A It is known to introduce the glass particles used as starting material for the production of hollow microspheres continuously from above into a downward, hot gas flow, so that the glass particles fall down with this gas flow and are thereby expanded.

Die Herstellung von Mikropartikeln in einem herkömmlichen Vertikalofen ist allerdings oft vergleichsweise ineffektiv.However, the production of microparticles in a conventional vertical furnace is often relatively ineffective.

Andererseits wird in EP 1 183 215 B1 vorschlagen, zur Herstellung von Schaumglasgranulaten, mithin multizellulär expandierten Partikeln aus Glas, einen sogenannten Pulsationsreaktor einzusetzen. Der Pulsationsreaktor umfasst in üblicher Weise eine Verpuffungskammer (Schmidt-Rohr) und ein daran anschließendes Resonanzrohr, das einen gegenüber der Verpuffungskammer wesentlich reduzierten Strömungsquerschnitt aufweist. In die Verpuffungskammer wird ein Brenngas-Primärluft-Gemisch eingeleitet. Durch Entzündung dieses Gemischs in der Verpuffungskammer und die hierdurch verursachte Verpuffung wird eine Druckwelle in dem Resonanzrohr erzeugt. Diese verursacht wiederum einen Unterdruck in der Verpuffungskammer, wodurch erneut Brenngas und Primärluft in die Verpuffungskammer eingesaugt werden. Durch erneute Entzündung entstehen so eine pulsierende Verbrennung und eine pulsierende Heißgasströmung in dem Resonanzrohr.On the other hand, in EP 1 183 215 B1 propose, for the production of foam glass granules, thus multicellular expanded particles of glass to use a so-called pulsation reactor. The pulsation reactor conventionally comprises a deflagration chamber (Schmidt tube) and an adjoining resonance tube which has a flow cross-section which is substantially reduced compared to the deflagration chamber. Into the deflagration chamber, a fuel gas-primary air mixture is introduced. By igniting this mixture in the deflagration chamber and the resulting deflagration, a pressure wave is generated in the resonance tube. This in turn causes a negative pressure in the deflagration chamber, whereby again fuel gas and primary air are sucked into the deflagration chamber. By renewed ignition, so a pulsating combustion and a pulsating hot gas flow in the resonance tube arise.

Der Pulsationsreaktor ist im Vergleich zu üblichen Vertikalöfen kompakt und unaufwändig realisierbar und ermöglicht infolge der in dem Resonanzrohr erzeugten Druckpulsation eine Effizienzsteigerung des Expansionsprozesses, insbesondere eine Absenkung der für den Expansionsprozess benötigten Expansionstemperatur. Nachteilig ist allerdings, dass sich die Prozessparameter, insbesondere die Temperatur in dem Pulsationsrohr und die Frequenz und Stärke der Druckpulse, nur in eingeschränktem Maße steuern lassen.The pulsation reactor is compact and inexpensive to implement compared to conventional vertical furnaces and allows an increase in efficiency of the expansion process due to the pressure pulsation generated in the resonance tube, in particular a reduction in the expansion temperature required for the expansion process. The disadvantage, however, is that the process parameters, in particular the temperature in the pulsation tube and the frequency and strength of the pressure pulses, can only be controlled to a limited extent.

Ferner ist aus DE 10 2007 051 474 A1 bekannt, zur Trocknung von Glasfaserprodukten, insbesondere Glasfasermatten, die Abgase von Gasmotor-Generator-Einheiten durch einen Behandlungraum zu leiten, in dem die zu trocknenden Glasfasermatten in einem Temperaturbereich von 150°C bis 250°C thermisch beaufschlagt werden. Dem Behandlungsraum sind mehrere auf Verbrennungsbasis arbeitende Zusatzheizer zugeordnet, die direkt in den Behandlungsraum feuern. Die Zusatzheizer werden insbesondere derart betrieben, dass etwaige Temperaturschwankungen des den Behandlungsraum durchströmenden Abgases kompensiert werden.Furthermore, it is off DE 10 2007 051 474 A1 For drying glass fiber products, in particular glass fiber mats, it is known to pass the exhaust gases of gas engine-generator units through a treatment space in which the glass fiber mats to be dried are thermally exposed in a temperature range from 150 ° C to 250 ° C. The treatment room are several on Combustion-based auxiliary heaters associated firing directly into the treatment room. The additional heaters are operated in particular in such a way that any temperature fluctuations of the exhaust gas flowing through the treatment space are compensated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders effiziente sowie einfach und präzise steuerbare Herstellung von mono- oder multizellulär expandierten Mikropartikeln aus Glas oder einem keramischen Material zu ermöglichen.The invention has for its object to enable a particularly efficient and easy and precise controllable production of mono- or multicellular expanded microparticles of glass or a ceramic material.

Bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung von mono- oder multizellulär expandierten Mikropartikeln aus Glas oder einem keramischen Material wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich einer Anlage zur Herstellung von mono- oder mulitizellulär expandierten Mikropartikeln aus Glas oder einem keramischen Material wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.With regard to a method for producing mono- or multicellular expanded microparticles from glass or a ceramic material, this object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to a system for producing mono- or multicellularly expanded microparticles from glass or a ceramic material, this becomes The object is achieved according to the invention by the features of claim 8. Advantageous and partly inventive in themselves embodiments and further developments of the invention are set forth in the subclaims and the description below.

Verfahrensgemäß werden Brenngutpartikel aus einem nicht-expandierten Ausgangsmaterial in eine Brennkammer eines Reaktors eingegeben und dort unter Wirkung eines pulsierenden Heißgasstroms (also eines Heißgasstroms mit zeitlich pulsartig schwankendem Gasdruck) expandiert. Der pulsierende Heißgasstrom wird dabei erfindungsgemäß aus einem heißen Abgasstrom eines Verbrennungsmotors gespeist.According to the method, fuel particles from a non-expanded starting material are introduced into a combustion chamber of a reactor and expanded there under the action of a pulsating hot gas flow (that is to say of a hot gas flow with a gas pressure that fluctuates in terms of time). The pulsating hot gas stream is fed according to the invention from a hot exhaust gas stream of an internal combustion engine.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens umfasst entsprechend den Reaktor, in dessen Brennkammer der pulsierende Heißgasstrom erzeugbar ist. Die Anlage umfasst weiterhin eine Beschickungseinrichtung, mittels der die Brennkammer mit den zu expandierenden Brenngutpartikeln beschickbar ist, sowie den Verbrennungsmotor, dessen Abgasleitung mit der Brennkammer des Reaktors verbunden ist, um den Heißgasstrom aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors zu speisen. Als Verbrennungsmotor wird vorzugsweise ein Viertaktmotor herangezogen.The inventive plant for carrying out the method comprises according to the reactor, in the combustion chamber of the pulsating hot gas flow can be generated. The system further comprises a charging device, by means of which the combustion chamber can be charged with the Brenngutpartikeln to be expanded, and the internal combustion engine whose exhaust pipe is connected to the combustion chamber of the reactor to feed the hot gas stream from the exhaust gas stream of the internal combustion engine. As a combustion engine, a four-stroke engine is preferably used.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Abgasstrom eines gewöhnlichen Verbrennungsmotors in ähnlicher Weise pulsiert wie der Ausstoß der Verpuffungskammer eines gewöhnlichen Pulsationsreaktors, dass bei einem Verbrennungsmotor aber die Frequenz und Intensität der Pulse über die Motordrehzahl und die Motorlast, insbesondere über den Gasregler des Motors und das abtriebsseitig an dem Verbrennungsmotor angelegte Lastmoment in einem weiten Wertebereich einfach und präzise einstellbar sind. Insbesondere können bei einem Verbrennungsmotor erkanntermaßen die Frequenz und die Intensität der Pulse im Abgasstrom unabhängig voneinander beeinflusst werden. Dies ermöglicht erkanntermaßen die Erzielung einer besonders hohen Effizienz des von dem Abgasstrom getriebenen Expansionsprozesses. Effizienzsteigernd wirkt sich zudem aus, dass die im Betrieb des Verbrennungsmotors durch die Rotation der Motorwelle erzeugte Bewegungsenergie als Nutzenergie herangezogen werden kann. Die Erfindung ist ferner infolge der weiten Verbreitung kommerziell verfügbarer Verbrennungsmotoren mit vergleichsweise geringem Entwicklungs- und Beschaffungsaufwand, gleichzeitig aber mit hoher Qualität und Effizienz realisierbar. Angesichts der hohen Vielfalt verfügbarbarer Motortypen kann auch bereits durch die Wahl des Verbrennungsmotors die Intensität und Frequenz der Pulsation im Abgasstrom in einem weiten Bereich variiert und somit an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden. Beispielsweise erzeugt Kurzhubmotor mit vergleichweise hoher Drehzahl eine schnell fluktuierende Pulsation mit vergleichsweise geringer Pulsationsamplitude. Ein Langhubmotor mit demgegenüber reduzierter Drehzahl erzeugt dagegen eine langsamere, intensivere Pulsation.The invention is based on the recognition that the exhaust gas flow of a conventional internal combustion engine pulsates in a similar manner as the exhaust chamber of a conventional pulsation reactor, but in an internal combustion engine the frequency and intensity of the pulses via the engine speed and the engine load, in particular via the gas regulator of the engine and the load torque applied to the engine on the output side can be easily and precisely adjusted in a wide range of values. In particular, in an internal combustion engine, it is recognized that the frequency and the intensity of the pulses in the exhaust gas flow can be influenced independently of one another. As is known, this makes it possible to achieve a particularly high efficiency of the expansion process driven by the exhaust gas flow. Increasing efficiency also has the effect that the kinetic energy generated by the rotation of the motor shaft during operation of the internal combustion engine can be used as useful energy. The invention is also feasible due to the widespread use of commercially available internal combustion engines with relatively low development and procurement costs, but at the same time with high quality and efficiency. In view of the large variety of available engine types, the intensity and frequency of the pulsation in the exhaust gas flow can also be varied within a wide range by the choice of the internal combustion engine and thus adapted to the respective application. For example, a short-stroke motor with comparatively high rotational speed generates a rapidly fluctuating pulsation with a comparatively low pulsation amplitude. By contrast, a long-stroke engine with a reduced rotational speed produces a slower, more intense pulsation.

Als „Reaktor“ wird allgemein derjenige Anlagenteil bezeichnet, in dem die Brenngutpartikel unter Wirkung des pulsierenden Heißgasstroms zur Expansion gebracht werden. So kann der Reaktor im Rahmen der Erfindung beispielsweise - ähnlich zu dem Pulsationsrohr eines gewöhnlichen Pulsationsreaktors - als im Wesentlichen horizontal ausgerichtetes Rohr ausgebildet sein. Um ein Verkleben von erhitzten Mikropartikeln mit der Wand der Brennkammer besonders effizient zu vermeiden, wird in bevorzugter Ausführung der Erfindung als Reaktor aber ein Vertikalofen herangezogen, bei dem die Brennkammer eine langgestreckte, hinsichtlich ihrer Längsausdehnung vertikal ausgerichtete Geometrie aufweist. Die vertikale Ausrichtung der Brennkammer hat den Vorteil, dass sowohl die Strömungsrichtung des Heißgasstroms als auch die Schwerkraft parallel zu der Längserstreckung der Brennkammer ausgerichtet sind. Mithin sind die quer zu der Brennkammerwand auf die Mikropartikel wirkenden Kraftkomponenten, die ein Verkleben der Mikropartikel mit der Brennkammerwand fördern würden, besonders gering. Vorzugsweise wird der Abgasstrom des Verbrennungsmotors an einem unteren Ende des Vertikalofens in die Brennkammer eingeleitet, so dass der hierdurch erzeugte Heißgasstrom die Brennkammer von unten nach oben durchläuft.As "reactor" is generally that part of the plant referred to, in which the Brenngutpartikel be brought under the action of the pulsating hot gas flow to expand. For example, in the context of the invention, the reactor can be designed as a substantially horizontally oriented tube, similar to the pulsation tube of a conventional pulsation reactor. In order to avoid sticking of heated microparticles to the wall of the combustion chamber particularly efficiently, in a preferred embodiment of the invention, however, a vertical furnace is used as the reactor, in which the combustion chamber has an elongated geometry that is vertically aligned with respect to its longitudinal extent. The vertical orientation of the combustion chamber has the advantage that both the flow direction of the hot gas flow and the gravitational force are aligned parallel to the longitudinal extent of the combustion chamber. Consequently, the force components acting on the microparticles transversely to the combustion chamber wall, which would promote sticking of the microparticles to the combustion chamber wall, are particularly small. Preferably, the exhaust gas stream of the internal combustion engine is introduced into the combustion chamber at a lower end of the vertical furnace, so that the hot gas stream produced thereby passes through the combustion chamber from the bottom upwards.

In bestimmten Ausführungen der Erfindung wird der Heißgasstrom ausschließlich durch den in die Brennkammer eingeleiteten Abgasstrom des Verbrennungsmotors gebildet. Im Rahmen der Erfindung kann dem Abgasstrom zur Bildung des Heißgasstroms allerdings auch kalte oder vorgewärmte Luft oder mindestens ein anderes Gas zugemischt werden.In certain embodiments of the invention, the hot gas flow is formed exclusively by the introduced into the combustion chamber exhaust gas flow of the internal combustion engine. In the context of the invention, the exhaust gas flow to form the Hot gas stream, however, cold or preheated air or at least one other gas are admixed.

Vorzugsweise umfasst die Anlage des Weiteren mindestens einen Brenner, durch den der aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors gespeiste Heißgasstrom weiter aufgeheizt wird. Der oder jeder Brenner kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich bereits in der der Brennkammer vorgeschalteten Abgasleitung angeordnet sein. Vorzugsweise wird durch den mindestens einen Brenner aber die Brennkammer unmittelbar beheizt. Der oder jeder Brenner ist dabei vorzugsweise allerdings selbst außerhalb der Brennkammer angeordnet, so dass die zugehörige Brennerflamme nicht in die Brennkammer schlägt, sondern dass nur die vom Brenner erzeugten Heißgase in die Brennkammer einströmen. Die Brenngutpartikel werden dabei in zweckmäßiger Ausführung der Erfindung an einem Brennguteintritt in die Brennkammer eingegeben, die zwischen einem Gaseintritt der Brennkammer und dem mindestens einen Brenner angeordnet ist. Der Heißgasstrom wird dabei derart gesteuert, dass er an dem Brennguteintritt eine unterhalb einer Erweichungstemperatur des Ausgangsmaterials liegende Gastemperatur aufweist. Hierdurch wird verhindert, dass die Brenngutpartikel beim Ausstoß in die Brennkammer (wo aufgrund der dichten Packung der Brenngutpartikel erkanntermaßen die Verklebungswahrscheinlichkeit besonders groß wäre) verkleben. Vielmehr werden die Brenngutpartikel erst später durch die Heißgase des mindestens einen Brenners auf eine (regelmäßig über der Erweichungstemperatur liegende) Expansionstemperatur erhitzt, wo durch homogene Verteilung und Verwirbelung der Brenngutpartikel in dem Heißgasstrom die Verklebungswahrscheinlichkeit deutlich reduziert ist.Preferably, the system furthermore comprises at least one burner, by means of which the hot gas flow fed from the exhaust gas flow of the internal combustion engine is further heated. In the context of the invention, the or each burner can in principle already be arranged in the exhaust gas line connected upstream of the combustion chamber. Preferably, however, the combustion chamber is directly heated by the at least one burner. However, the or each burner is preferably arranged outside the combustion chamber, so that the associated burner flame does not strike into the combustion chamber, but that only the hot gases generated by the burner flow into the combustion chamber. The Brenngutpartikel be entered in an expedient embodiment of the invention at a Brennguteintritt in the combustion chamber, which is arranged between a gas inlet of the combustion chamber and the at least one burner. The hot gas flow is controlled such that it has a lying below a softening temperature of the starting material gas temperature at the Brennguteintritt. This prevents the Brenngutpartikel when ejected into the combustion chamber (where due to the dense packing of the Brenngutpartikel recognized the bonding probability would be particularly large) stick together. Rather, the fuel particles are heated later by the hot gases of at least one burner to a (regularly lying above the softening temperature) expansion temperature, where the bonding probability is significantly reduced by homogeneous distribution and turbulence of the fuel particles in the hot gas flow.

Durch die Aufheizung der Brenngutpartikel auf die Expansionstemperatur wird ein - auf Verdampfung und/oder einer chemischen Umwandlung beruhender - Gasbildungsprozess ausgelöst, der zu der gewünschten mono- oder multizellulären Expansion der Brenngutpartikel führt.By heating the Brenngutpartikeln to the expansion temperature - based on evaporation and / or chemical conversion - gas formation process is triggered, which leads to the desired mono- or multicellular expansion of the Brenngutpartikel.

Vorzugsweise ist dem Reaktor in Strömungsrichtung des Heißgasstroms ein (auch als Kühlfalle bezeichneter) Kühlbereich nachgeschaltet, in dem dem Heißgasstrom zur Abschreckung der expandierten Mikropartikel kalte Kühlluft zugemischt wird. Sofern in der Brennkammer ein Brenner oder mehrere Brenner angeordnet sind, ist der Kühlbereich dem Brenner bzw. jedem der Brenner in Strömungsrichtung des Heißgasstroms mit Abstand nachgeschaltet. In dem Kühlbereich werden die expandierten Mikropartikel unter Wirkung der zugemischten Kühlluft schlagartig, insbesondere innerhalb von wenigen Sekunden auf eine deutlich unter der Erweichungstemperatur liegende Temperatur abgekühlt. Hierdurch wird einerseits der Expansionsprozess definiert beendet. Andererseits wird ein Verkleben der fertigen Mikropartikel ausgeschlossen.Preferably, downstream of the reactor in the flow direction of the hot gas flow is a cooling region (also referred to as a cold trap) in which cold cooling air is admixed with the hot gas stream for quenching the expanded microparticles. If one burner or several burners are arranged in the combustion chamber, the cooling region is connected downstream of the burner or each of the burners in the flow direction of the hot gas stream at a distance. In the cooling region, the expanded microparticles are abruptly cooled under the action of the mixed cooling air, in particular within a few seconds to a temperature well below the softening temperature. On the one hand, this completes the expansion process in a defined manner. On the other hand, sticking of the finished microparticles is precluded.

Eine besonders hohe Energieeffizienz wird in bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens dadurch erzielt, dass der Verbrennungsmotor zum Antrieb eines elektrischen Generators genutzt wird. Der Verbrennungsmotor wird also auch in konventioneller Weise genutzt, um die durch die Rotation der Motorwelle erzeugte mechanische Energie als Nutzenergie zu verwerten.A particularly high energy efficiency is achieved in a preferred embodiment of the method in that the internal combustion engine is used to drive an electric generator. The internal combustion engine is therefore also used in a conventional manner in order to utilize the mechanical energy generated by the rotation of the motor shaft as useful energy.

Dem Verbrennungsmotor und dem Reaktor sind vorzugsweise Kühlvorrichtungen zugeordnet, um eine Überhitzung dieser Anlagenkomponenten auszuschließen und - im Falle des Reaktors - die Verklebung von Brenngutpartikeln oder expandierten Mikropartikeln mit der Innenwand der Brennkammer auszuschließen oder zumindest zu reduzieren. Dem Verbrennungsmotor ist dabei vorzugsweise eine Flüssigkeitskühlung (insbesondere eine Wasserkühlung) zugeordnet. Die Innenwand des Reaktors ist dagegen vorzugsweise von einem gasförmigen Kühlmedium (insbesondere Kühlluft) umströmt.Cooling devices are preferably associated with the internal combustion engine and the reactor in order to prevent overheating of these system components and - in the case of the reactor - to exclude or at least reduce the adhesion of fuel particles or expanded microparticles to the inner wall of the combustion chamber. The internal combustion engine is preferably associated with liquid cooling (in particular water cooling). By contrast, the inner wall of the reactor is preferably surrounded by a gaseous cooling medium (in particular cooling air).

Ebenfalls zur Verbesserung der Energieeffizienz des Verfahrens wird vorzugsweise mindestens eine dieser Kühlvorrichtungen zur Gewinnung von Nutzwärme für das Verfahren oder für vorbereitende Verfahrensschritte herangezogen. So wird in zweckmäßiger Ausgestaltung des Verfahrens aufgeheiztes Kühlwasser des Verbrennungsmotors als Prozesswasser für die Herstellung eines Schlickers herangezogen, aus dem dann durch einen nachgeschalteten Granulierprozess - insbesondere in einem Sprühturm - die Brenngutpartikel hergestellt werden. Alternativ hierzu kann im Rahmen der Erfindung die zur Kühlung des Verbrennungsmotors verwendete Kühlflüssigkeit auch in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden und in einem Wärmetauscher Wärme an einen separaten Prozesswasserkreislauf abgeben. Aufgeheizte Kühlluft der dem Reaktor zugeordneten Kühlvorrichtung wird vorzugsweise für den Granulierprozess (insbesondere zum Betrieb des Sprühturms) herangezogen, aus dem die Brenngutpartikel resultieren.Likewise, in order to improve the energy efficiency of the method, at least one of these cooling devices is preferably used for obtaining useful heat for the method or for preparatory method steps. Thus, in an advantageous embodiment of the method, heated cooling water of the internal combustion engine is used as process water for the production of a slip, from which then the fuel particles are produced by a downstream granulation process - in particular in a spray tower. Alternatively, in the context of the invention, the cooling liquid used for cooling the internal combustion engine can also be guided in a closed circuit and deliver heat in a heat exchanger to a separate process water circuit. Heated cooling air of the cooling device associated with the reactor is preferably used for the granulation process (in particular for the operation of the spray tower), from which the fuel particles result.

Zur Verbesserung der Motorleistung, und somit zur Erzielung höherer Temperaturen und einer stärkeren Druckpulsation in dem Abgasstrom wird die dem Verbrennungsmotor zugeführte Verbrennungsluft vorzugsweise durch einen Kompressor vorverdichtet. Der Kompressor wird im Sinne einer hohen Energieeffizienz des Verfahrens vorzugsweise durch den Verbrennungsmotor mechanisch angetrieben. Alternativ kann allerdings im Rahmen der Erfindung auch ein elektrisch betriebener Kompressor zur Vorverdichtung der Verbrennungsluft eingesetzt werden, der insbesondere aus dem mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Generator gespeist ist.To improve the engine performance, and thus to achieve higher temperatures and a greater pressure pulsation in the exhaust stream, the combustion air supplied to the internal combustion engine is preferably pre-compressed by a compressor. The compressor is preferably mechanically driven in the sense of high energy efficiency of the method by the internal combustion engine. Alternatively, however, in the context of the invention, an electrically operated compressor used for pre-compression of the combustion air be fed in particular from the generator coupled to the internal combustion engine.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Herstellung von multizellulär expandierten Mikropartikeln aus Glas (Blähglas-Mikropartikeln), mit einem Verbrennungsmotor und einem als Vertikalofen ausgebildeten Reaktor, wobei der Verbrennungsmotor zur Erzeugung eines pulsierenden Heißgasstroms abgasseitig mit einer Brennkammer des Vertikalofens verbunden ist,
2 in Darstellung gemäß 1 eine zur Herstellung von monozellulär expandierten Mikropartikeln aus Glas (Glas-Mikrohohlkugeln) eingerichtete Variante der Anlage, wobei dem Verbrennungsmotor ein Kompressor zur Vorverdichtung der Verbrennungsluft vorgeschaltet ist, wobei der Vertikalofen mit Brennern zur weiteren Aufheizung des Heißgasstroms auf eine Expansionstemperatur versehen ist, und wobei dem Vertikalofen eine Kühlfalle zur Abschreckung der expandierten Mikropartikel nachgeschaltet ist,
3 in Darstellung gemäß 1 eine alternative Ausführungsform der Anlage gemäß 2, und
4 in weiter vereinfachter Darstellung eine weitere Ausführungsform der Anlage gemäß 2.

Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 a schematic representation of a plant for the production of multicellular expanded microparticles of glass (expanded glass microparticles), with an internal combustion engine and a reactor designed as a vertical furnace, wherein the internal combustion engine for generating a pulsating hot gas flow is connected on the exhaust side with a combustion chamber of the vertical furnace,
2 in illustration according to 1 a for the production of mono-cellularly expanded microparticles of glass (glass microballoons) set up variant of the system, wherein the internal combustion engine is preceded by a compressor for pre-compression of the combustion air, wherein the vertical furnace is provided with burners for further heating the hot gas stream to an expansion temperature, and wherein the Vertical furnace a cold trap for quenching the expanded microparticles is downstream,
3 in illustration according to 1 an alternative embodiment of the system according to 2 , and
4 in a further simplified representation of another embodiment of the system according to 2 ,

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.

1 zeigt in grober schematischer Vereinfachung eine Anlage 1 zur Herstellung von multizellulär expandierten (also schaumartigen) Mikropartikeln aus Glas, die nachfolgend als Blähglaspartikel B bezeichnet sind. Die mittels der Anlage 1 herzustellenden Blähglaspartikel B weisen eine weitgehend geschlossene, sphärische Außenkontur auf, deren Durchmesser 1 Millimeter unterschreitet und insbesondere in einem Bereich zwischen 0,01 bis 0,5 Millimeter liegt. Hinsichtlich ihrer inneren Struktur weisen die Blähglaspartikel B eine Glas-Matrix auf, die eine Vielzahl von weitgehend geschlossenen (also miteinander unverbundenen) Hohlräumen umschließt. 1 shows a rough schematic simplification a plant 1 for the production of multicellular expanded (ie foamy) microparticles of glass, which are referred to below as expanded glass particles B. The by means of the plant 1 Blähglaspartikel B to be produced have a largely closed, spherical outer contour whose diameter is less than 1 millimeter and in particular in a range between 0.01 to 0.5 millimeters. With regard to their internal structure, the expanded glass particles B have a glass matrix which encloses a multiplicity of largely closed (that is, unconnected to each other) cavities.

Zentraler Bestandteil der Anlage 1 ist ein Reaktor, der aufgrund seiner langgestreckt-vertikalen Bauweise nachfolgend als Vertikalofen 2 bezeichnet ist. Der Vertikalofen 2 umfasst einen im Wesentlichen hohlzylindrischen, umlaufenden Brennkammermantel 3 aus hochtemperaturfestem Stahl, der eine schachtartig langgestreckte, hinsichtlich ihrer Längserstreckung vertikal ausgerichtete Brennkammer 4 umgibt. In typischer Dimensionierung weisen der Vertikalofen 2 und die darin ausgebildete Brennkammer 4 eine Höhe von etwa 5 bis 15 Meter auf.Central component of the plant 1 is a reactor which, due to its elongated-vertical construction, subsequently becomes a vertical furnace 2 is designated. The vertical oven 2 comprises a substantially hollow cylindrical, circumferential combustion chamber jacket 3 made of high-temperature-resistant steel, which is a shaft-like elongated, with respect to their longitudinal extent vertically aligned combustion chamber 4 surrounds. In typical dimensions have the vertical furnace 2 and the combustion chamber formed therein 4 a height of about 5 to 15 feet.

Der Vertikalofen 2 umfasst des Weiteren eine Außenwand 5, die den Brennkammermantel 3 (bezüglich der vertikalen Achse des Vertikalofens 2) konzentrisch umgibt, und die vorzugsweise ebenfalls aus Stahl gebildet ist. An einer dem Brennkammermantel 3 zugekehrten Innenseite der Außenwand 5 ist eine thermische Isolierung 6 angebracht. Die Isolierung 6 füllt den zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Außenwand 5 gebildeten Zwischenraum hierbei nur teilweise aus, so dass zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Isolierung 6 ein den Brennkammermantel 3 unmittelbar ringförmig umgebender Freiraum gebildet ist. Dieser Freiraum zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Isolierung 6 wird im Betrieb der Anlage 1 von Kühlluft K durchströmt und ist deshalb nachfolgend auch als Kühlspalt 7 bezeichnet.The vertical oven 2 further comprises an outer wall 5 covering the combustion chamber jacket 3 (with respect to the vertical axis of the vertical furnace 2 ) concentrically surrounds, and which is preferably also formed of steel. At one of the combustion chamber jacket 3 facing inside of the outer wall 5 is a thermal insulation 6 appropriate. The insulation 6 fills the between the combustion chamber jacket 3 and the outer wall 5 formed intermediate space in this case only partially, so that between the combustion chamber shell 3 and the insulation 6 a the combustion chamber jacket 3 is formed immediately annular surrounding space. This space between the combustion chamber jacket 3 and the insulation 6 is in operation of the plant 1 flows through cooling air K and is therefore below as a cooling gap 7 designated.

Der Brennkammermantel 3 hat zumindest im Wesentlichen die Form eines zylindrischen Rohres, das den Vertikalofen 2 über seine gesamte (vertikale) Längserstreckung durchzieht. Entsprechend weist die von dem Brennkammermantel 3 begrenzte Brennkammer 4 über die gesamte Längserstreckung des Vertikalofens 2 einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser auf. An ihrem unteren Ende mündet die Brennkammer 4 in einem Gaseintritt 8, der zumindest im Wesentlichen die gesamte Querschnittsfläche der Brennkammer 4 einnimmt. An ihrem oberen Ende mündet die Brennkammer 4 in einem Gasaustritt 9, der ebenfalls zumindest im Wesentlichen die gesamte Querschnittsfläche der Brennkammer 4 einnimmt.The combustion chamber jacket 3 has at least substantially the shape of a cylindrical tube, the vertical furnace 2 runs through its entire (vertical) longitudinal extent. Accordingly, that of the combustion chamber shell 3 limited combustion chamber 4 over the entire longitudinal extent of the vertical furnace 2 a substantially constant diameter. At its lower end opens the combustion chamber 4 in a gas inlet 8th that at least substantially the entire cross-sectional area of the combustion chamber 4 occupies. At its upper end, the combustion chamber opens 4 in a gas outlet 9 , which also at least substantially the entire cross-sectional area of the combustion chamber 4 occupies.

Im Betrieb der Anlage 1 wird innerhalb der Brennkammer 4 ein Heißgasstrom G erzeugt, der die Brennkammer 4 von unten nach oben durchströmt. Zur Erzeugung dieses Heißgasstroms G umfasst die Anlage 1 einen in 1 grob schematisch angedeuteten Verbrennungsmotor 10. Bei dem Verbrennungsmotor 10 handelt es sich beispielsweise um einen Viertakt-Gasmotor mit einer in Anpassung an die gewünschte Motorleistung beliebig wählbaren Anzahl von Zylindern 11, von denen beispielhaft vier in der 1 angedeutet sind.In operation of the plant 1 will be inside the combustion chamber 4 generates a hot gas stream G, which is the combustion chamber 4 flows through from bottom to top. To generate this hot gas stream G includes the system 1 one in 1 roughly schematically indicated combustion engine 10 , In the internal combustion engine 10 it is, for example, a four-stroke gas engine with an arbitrary number of cylinders in adaptation to the desired engine power 11 of which four are exemplary in the 1 are indicated.

Einspritzseitig ist diesen Zylindern 11 in üblicher Weise über eine (nicht näher dargestellte) Brennstoffleitung ein gasförmiger Brennstoff (beispielsweise Biogas oder Erdgas) zugeführt. Des Weiteren saugen die Zylinder 11 Verbrennungsluft aus der Umgebung an. Über eine Abgasleitung 12 sind die Zylinder 11 ausstoßseitig mit dem Gaseintritt 8 der Brennkammer 4 verbunden. Ein von den Zylindern 11 des Verbrennungsmotors 10 pulsartig ausgestoßener Abgasstrom A wird somit über die Abgasleitung 12 in die Brennkammer 4 geleitet und erzeugt dort den Heißgasstrom G. Wie in 1 angedeutet ist, hat die Abgasleitung 12 einen der Brennkammer 4 etwa entsprechenden Querschnitt und geht zumindest nahezu übergangslos in diese über. Hiermit wird erreicht, dass die durch die Zylinder 11 erzeugten Druckpulse im Abgasstrom A nahezu ungeschwächt auf den Heißgasstrom G in der Brennkammer 4 übertragen werden.Injection side is these cylinders 11 in the usual way via a (not shown) fuel line a gaseous fuel (for example, biogas or natural gas) supplied. Furthermore, the cylinders suck 11 Combustion air from the environment. Via an exhaust pipe 12 are the cylinders 11 discharge side with the gas inlet 8th the combustion chamber 4 connected. One of the cylinders 11 of the internal combustion engine 10 pulsatile discharged exhaust stream A is thus on the exhaust pipe 12 into the combustion chamber 4 directed there and generates the hot gas stream G. As in 1 is hinted at, has the exhaust pipe 12 one of the combustion chamber 4 approximately corresponding cross-section and goes at least almost seamlessly into this. This ensures that the through the cylinder 11 generated pressure pulses in the exhaust stream A almost unattenuated on the hot gas flow G in the combustion chamber 4 be transmitted.

Über seine Motorwelle 13 ist der Verbrennungsmotor 10 mechanisch mit einem elektrischen Generator 14 gekoppelt, der über eine elektrische Speiseleitung 15 an ein (nicht dargestelltes) elektrisches Netz angeschlossen ist. Der Verbrennungsmotor 10 und der Generator 14 sind dabei insbesondere als Bestandteile eines Blockheizkraftwerkes 16 ausgebildet.About his motor shaft 13 is the internal combustion engine 10 mechanically with an electric generator 14 coupled, via an electrical supply line 15 is connected to a (not shown) electrical network. The internal combustion engine 10 and the generator 14 are in particular as components of a combined heat and power plant 16 educated.

Sowohl dem Vertikalofen 2 als auch dem Verbrennungsmotor 10 ist jeweils eine Kühlvorrichtung zugeordnet. Die dem Vertikalofen 2 zugeordnete Kühlvorrichtung ist hierbei als Luftkühlung ausgebildet. Diese Kühlvorrichtung umfasst eine Kühlluftzuleitung 17, die kalte (insbesondere auf Umgebungstemperatur befindliche) Kühlluft K führt und am oberen Ende des Vertikalofens 2 in den Kühlspalt 7 mündet. Zur Abführung von aufgeheizter Kühlluft K' umfasst die Kühlvorrichtung weiterhin eine Kühlluftableitung 18, die am unteren Ende des Vertikalofens 2 mit dem Kühlspalt 7 verbunden ist. Die Kühlvorrichtung ist somit nach dem Gegenstromprinzip ausgebildet. Im Sinne einer verbesserten Kühlung der Innenwand 5 in dem besonders heißen unteren Bereich kann die Richtung des Kühlluftstroms auch umgekehrt ausgerichtet sein, so dass die kalte Kühlluft K am unteren Ende des Kühlspalts 7 eingeleitet und die aufgeheizte Kühlluft K' am oberen Ende des Kühlspalts 7 abgezogen werden. Des Weiteren kann für den Brennkammermantel 3 oder zumindest für einen besonders heißen Teilabschnitt desselben auch eine Wasserkühlung vorgesehen sein.Both the vertical oven 2 as well as the internal combustion engine 10 in each case a cooling device is assigned. The the vertical furnace 2 associated cooling device is designed here as air cooling. This cooling device comprises a cooling air supply line 17 , the cold (especially at ambient temperature) cooling air K leads and at the top of the vertical furnace 2 in the cooling gap 7 empties. For the removal of heated cooling air K ' the cooling device further comprises a cooling air discharge 18 at the bottom of the vertical furnace 2 with the cooling gap 7 connected is. The cooling device is thus designed according to the countercurrent principle. In the sense of improved cooling of the inner wall 5 in the particularly hot lower region, the direction of the cooling air flow can also be reversed, so that the cold cooling air K at the lower end of the cooling gap 7 initiated and the heated cooling air K ' at the upper end of the cooling gap 7 subtracted from. Furthermore, for the combustion chamber shell 3 or at least for a particularly hot section of the same also be provided a water cooling.

Die dem Verbrennungsmotor 10 zugeordnete Kühlvorrichtung ist vorzugsweise als Wasserkühlung ausgebildet. Sie umfasst eine Kühlwasserzuleitung 19 zur Zuleitung von kaltem Kühlwasser W sowie eine Kühlwasserableitung 20 zur Ableitung von aufgeheiztem Kühlwasser W'.The internal combustion engine 10 associated cooling device is preferably designed as a water cooling. It includes a cooling water supply line 19 for the supply of cold cooling water W and a cooling water drainage 20 for the discharge of heated cooling water W ' ,

Zudem umfasst die Anlage 1 eine Beschickungseinrichtung 21, mit der zu expandierende Brenngutpartikel P aus einem nachfolgend näher beschriebenen, nicht-expandierten Ausgangsmaterial in die Brennkammer 4 eingebracht werden können.In addition, the system includes 1 a feeder 21 with the fuel particles P to be expanded from a non-expanded starting material described in more detail below into the combustion chamber 4 can be introduced.

Die Beschickungseinrichtung 21 umfasst eine Brenngutleitung 22, die in einem unteren Bereich des Vertikalofens 2 durch den Brennkammermantel 3 hindurch in die Brennkammer 4 hineingeführt ist. Die Brenngutleitung 22 ist aus einem (nicht dargestellten) Brenngutreservoir, beispielsweise einem Silo, mit den zu expandierenden Brenngutpartikeln P gespeist und verläuft in Beschickungsrichtung (d.h. in Richtung auf die Brennkammer 4) fallend, so dass die Brenngutpartikel P ohne aktive Förderung (lediglich unter Wirkung der Schwerkraft) in die Brennkammer 4 rutschen. Optional kann die Beschickungseinrichtung 21 allerdings auch mit Mitteln zur aktiven Förderung der Brenngutpartikel P versehen sein, beispielsweise mit einem Druckluftsystem zum Einblasen der Brenngutpartikel P oder einer Förderschnecke.The loading device 21 includes a kiln line 22 placed in a lower area of the vertical furnace 2 through the combustion chamber jacket 3 through the combustion chamber 4 is led into it. The firing line 22 is fed from a (not shown) Brenngutreservoir, such as a silo, with the to be expanded Brenngutpartikeln P and extends in the feed direction (ie in the direction of the combustion chamber 4 ), so that the fuel particles P without active promotion (only under the action of gravity) in the combustion chamber 4 slip. Optionally, the loading device 21 but also with means for actively promoting the Brenngutpartikel P be provided, for example with a compressed air system for injecting the Brenngutpartikeln P or a screw conveyor.

An den Gasaustritt 9 der Brennkammer 4 schließt eine Ofenabgasleitung 23 an, die in einen (hier nicht näher dargestellten) Feststoffabscheider mündet. Der Feststoffabscheider ist hierbei beispielsweise als Zyklon-Abscheider oder Filter ausgebildet.At the gas outlet 9 the combustion chamber 4 closes a kiln exhaust pipe 23 on, which opens into a (not shown here) solids separator. The solids separator is in this case designed, for example, as a cyclone separator or filter.

Zur Herstellung der Brenngutpartikel P werden zunächst in an sich herkömmlicher Weise Ausgangsstoffe umfassend Altglasmehl, Wasserglas sowie Blähmittel (z.B. Natronsalpeter) unter Zugabe von warmem Wasser zu einem homogenen Schlicker verrührt. Der Schlicker wird anschließend in einem Sprühturm granuliert. Die aus dem Granulierprozess resultierenden Brenngutpartikel P werden anschließend getrocknet und in dem Brenngutreservoir für den im Folgenden beschriebenen Expansionsprozess zwischengelagert.For the production of the fuel particles P are first mixed in a conventional manner starting materials comprising waste glass powder, water glass and blowing agents (eg Natronsalpeter) with the addition of warm water to a homogeneous slip. The slurry is then granulated in a spray tower. The fuel particles resulting from the granulation process P are then dried and stored in the Brenngutreservoir for the expansion process described below.

Für den in dem Vertikalofen 2 durchgeführten Expansionsprozess wird zunächst durch Betrieb des Verbrennungsmotors 10 und Einleitung des daraus resultierenden Abgasstroms A in die Brennkammer 4 der darin aufsteigende Heißgasstrom G erzeugt.For in the vertical oven 2 The expansion process carried out initially by operation of the internal combustion engine 10 and introducing the resulting exhaust stream A into the combustion chamber 4 the rising hot gas stream G generated therein.

Sobald der Heißgasstrom G eine vorgegebene Expansionstemperatur (die für die Herstellung der Blähgas-Partikel B vorzugsweise ca. 800° C beträgt) erreicht hat, werden über die Beschickungsleitung 22 kontinuierlich Brenngutpartikel P in die Brennkammer 4 eingegeben. Durch die Heißgasströmung G werden die Brenngutpartikel P hierbei zumindest teilweise aufgeschmolzen, wobei die Brenngutpartikel P durch Gasbildung des in dem Ausgangsmaterial enthaltenen Treibmittels zu den gewünschten Blähglaspartikeln B aufgebläht (expandiert) werden. Die expandierten Blähglaspartikel B werden (zusammen mit einem Rest nichtexpandierter Brenngutpartikel P) mit dem Heißgasstrom G mitgerissen und somit durch den Gasaustritt 9 und die daran anschließenden Ofenabgasleitung 23 aus der Brennkammer 4 ausgetragen.As soon as the hot gas flow G a predetermined expansion temperature (which is preferably about 800 ° C for the production of the inflating gas particles B) are achieved via the feed line 22 continuously firing particles P into the combustion chamber 4 entered. By the hot gas flow G become the fuel particles P in this case at least partially melted, wherein the Brenngutpartikel P by gas formation of the propellant contained in the starting material to the desired Blähglaspartikeln B to be bloated (expanded). The expanded expanded glass particles B (along with a remainder of unexpanded fuel particles P ) entrained with the hot gas stream G and thus through the gas outlet 9 and the adjoining furnace exhaust gas line 23 from the combustion chamber 4 discharged.

In dem in der Ofenabgasleitung 23 angeordneten Feststoffabscheider werden die Blähglaspartikel B von dem Abgas getrennt. Die ausgeschiedenen Blähglaspartikel B werden von mit ausgetragenen, nicht-expandierten Brenngutpartikeln P (Schlechtpartikeln) getrennt und einem (nicht dargestellten) Produktreservoir, beispielsweise einem Silo zugeführt. Der gefilterte Abgasstrom wird an die Umgebung ausgestoßen oder einer weiteren Abgasbehandlung zugeführt. Insbesondere wird hierbei ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Restwärme als Nutzwärme für den Herstellungsprozess rückgewonnen.In the furnace exhaust gas line 23 arranged solids separator, the expanded glass particles B are separated from the exhaust gas. The excreted Blähglaspartikel B are from with discharged, unexpanded Brenngutpartikeln P (bad particles) separated and fed to a (not shown) product reservoir, such as a silo. The filtered exhaust gas stream is discharged to the environment or supplied to a further exhaust gas treatment. In particular, in this case a part of the residual heat contained in the exhaust gas is recovered as useful heat for the manufacturing process.

Durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird dessen Motorwelle 13 in üblicher Weise in Rotation versetzt. Mit dem hierdurch angetriebenen Generator 14 wird ein elektrischer Strom S erzeugt, der als Nutzenergie für den Herstellungsprozess verwendet und/oder in ein öffentliches Stromnetz eingespeist wird.By the operation of the internal combustion engine 10 becomes its motor shaft 13 rotated in the usual way. With the generator driven thereby 14 becomes an electric current S produced, which is used as useful energy for the manufacturing process and / or fed into a public grid.

Die bei der Kühlung des Ofenmantels 3 auf etwa 600° C aufgeheizte Kühlluft wird über die Kühlluftableitung 18 dem Sprühturm zugeleitet und hier - ggf. unter Zumischung von kalter oder ebenfalls aufgeheizter - Zuluft für den Sprühprozess herangezogen.The cooling of the oven shell 3 Cooling air heated to about 600 ° C is via the cooling air outlet 18 fed to the spray tower and here - possibly with the addition of cold or also heated - supply air used for the spraying process.

Das über die Kühlwasserableitung 20 aus dem Verbrennungsmotor 10 abgezogene, aufgeheizte Kühlwasser W' wird als Prozesswasser für die Herstellung des Schlickers eingesetzt.The about the cooling water drainage 20 from the internal combustion engine 10 withdrawn, heated cooling water W ' is used as process water for the production of the slip.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zeichnet sich somit durch ein hohes Maß an Energierückgewinnung und mithin durch besonders hohe Energieeffizienz aus. Insbesondere wird für das Verfahren der Effekt genutzt, dass sich durch die mittels des Verbrennungsmotors 10 erzeugte Druckpulsation in dem Heißgasstrom G im Vergleich zur herkömmlichen Methoden der Blähglas-Herstellung eine Reduzierung der für den Expansionsprozess erforderlichen Expansionstemperatur und Expansionszeit erzielen lässt. Hierdurch wird ermöglicht, den Expansionsprozess - wie in 1 dargestellt - ausschließlich mit dem von dem Verbrennungsmotor 10 erzeugten Abgasstrom A ohne zusätzliche Befeuerung der Brennkammer 4 durchzuführen.The method described above is thus characterized by a high degree of energy recovery and therefore by a particularly high energy efficiency. In particular, the effect is used for the method that by the means of the internal combustion engine 10 produced pressure pulsation in the hot gas stream G compared to conventional methods of expanded glass production can achieve a reduction of the expansion temperature and expansion time required for the expansion process. This allows the expansion process - as in 1 shown - exclusively with that of the internal combustion engine 10 generated exhaust stream A without additional firing the combustion chamber 4 perform.

2 zeigt eine alternative Ausführung der Anlage 1, die zur Herstellung von monozellulär expandierten Mikro-Partikeln aus Glas, nämlich (Glas-)Mikrohohlkugeln H vorgesehen und eingerichtet ist. Die mittels dieser Anlage 1 herzustellenden Mikrohohlkugeln H haben eine geschlossene, sphärische Wand aus einem homogenen Glasmaterial mit einem Durchmesser zwischen 0,05 und 0,5 mm, die einen einzigen Hohlraum umschließt. 2 shows an alternative embodiment of the system 1 for the production of monocellular expanded micro-particles of glass, namely (glass) hollow microspheres H is provided and set up. The means of this plant 1 to be produced hollow microspheres H have a closed, spherical wall of a homogeneous glass material with a diameter between 0.05 and 0.5 mm, which encloses a single cavity.

Die in 2 abgebildete Anlage 1 entspricht mit Ausnahme der nachfolgend beschriebenen Unterschiede der Anlage 1 gemäß 1.In the 2 pictured plant 1 is the same as the system differences described below 1 according to 1 ,

Im Unterschied zu 1 saugt der Verbrennungsmotor 10 der Anlage 1 gemäß 2 allerdings die benötigte Verbrennungsluft nicht unmittelbar aus der Umgebung an. Vielmehr wird dem Verbrennungsmotor 10 gemäß 2 über eine Verbrennungsluftleitung 24 verdichtete Verbrennungsluft V zugeführt, die von einem Kompressor 25 erzeugt wird. In der Ausführung gemäß 2 wird der Kompressor 25 gemeinsam mit dem Generator 14 von dem Verbrennungsmotor 10 angetrieben. Der Kompressor 25 ist entsprechend mit der Motorwelle 13 mechanisch gekoppelt und hierbei insbesondere dem Verbrennungsmotor 10 und dem Generator 14 zwischengeschaltet.In contrast to 1 the internal combustion engine sucks 10 the plant 1 according to 2 However, the required combustion air not directly from the environment. Rather, the internal combustion engine 10 according to 2 over a combustion air line 24 compressed combustion air V fed by a compressor 25 is produced. In the execution according to 2 becomes the compressor 25 together with the generator 14 from the internal combustion engine 10 driven. The compressor 25 is corresponding to the motor shaft 13 mechanically coupled and in particular the internal combustion engine 10 and the generator 14 interposed.

Ein weiterer Unterschied der Anlage 1 gemäß 2 zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Anlage 1 besteht darin, dass der Vertikalofen 2 eine Anzahl von beispielsweise sechs zusätzlichen, gasbetriebenen Brennern 26 umfasst. Die Brenner 26 sind kranzartig um den Umfang der Brennkammer 4 verteilt angeordnet und liegen hierbei mit Abstand über einem Brennguteintritt 27, an der die Brenngutleitung 22 der Beschickungseinrichtung 21 in die Brennkammer 4 mündet. Die Brenner 26 sind der Beschickungseinrichtung 21 somit in Strömungsrichtung des Heißgasstroms G nachgeschaltet. Die Brenner 26 selbst sind dabei außerhalb der Brennkammer 4 angeordnet, so dass die von ihnen erzeugten Flammen nicht in die Brennkammer 4 schlagen. Nur die Heißgase der Brenner 26 werden in die Brennkammer 4 eingeleitet.Another difference of the plant 1 according to 2 to the previously described embodiment of the plant 1 is that the vertical furnace 2 a number of, for example, six additional gas powered burners 26 includes. The burners 26 are coronary around the circumference of the combustion chamber 4 arranged distributed and lie here at a distance above a Brennguteintritt 27 at the the Brenngutleitung 22 the charging device 21 into the combustion chamber 4 empties. The burners 26 are the feeder 21 thus in the flow direction of the hot gas stream G downstream. The burners 26 themselves are outside the combustion chamber 4 arranged so that the flames generated by them are not in the combustion chamber 4 beat. Only the hot gases of the burners 26 be in the combustion chamber 4 initiated.

An den Gasaustritt 9 des Vertikalofens 2 schließt gemäß 2 ein Bereich an, der als Kühlfalle 28 dient. An einem unteren Ende der Kühlfalle 28 münden hierbei eine oder mehrere Kühlluftleitungen 29, über die kalte Kühlluft K in die Kühlfalle 28 eingeblasen wird. In der Ausführung gemäß 2 zweigt die zur Kühlung des Vertikalofens 2 vorgesehene Kühlluftzuleitung 17 von einer dieser Kühlluftleitungen 29 ab. Die Kühlfalle 28 mündet ihrerseits in die Ofenabgasleitung 23.At the gas outlet 9 of the vertical furnace 2 closes according to 2 an area that acts as a cold trap 28 serves. At a lower end of the cold trap 28 one or more cooling air ducts open in this case 29 , about the cold cooling air K in the cold trap 28 blown. In the execution according to 2 branches for cooling the vertical furnace 2 provided cooling air supply line 17 from one of these cooling air ducts 29 from. The cold trap 28 in turn leads into the furnace exhaust gas line 23 ,

Als Brenngutpartikel P für die Herstellung der Mikrohohlkugeln H werden - abweichend von dem anhand von 1 beschriebenen Verfahren - Partikel eines Glasmehls eingesetzt, das insbesondere durch Mahlen einer Glasfritte hergestellt ist.As fuel particles P for the production of hollow microspheres H are - deviating from the basis of 1 described method - particles of a glass powder used, which is made in particular by grinding a glass frit.

Durch Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird der wiederum durch den Abgasstrom A des Verbrennungsmotors 10 gespeiste Heißgasstrom G zunächst derart erzeugt, dass er an dem Brennguteintritt 27 eine Temperatur aufweist, die knapp unterhalb der Erweichungstemperatur (Littleton-Punkt) der Brenngutpartikel P liegt. Bei einer beispielhaften Erweichungstemperatur von ca. 800 °C des Ausgangsmaterials der Brenngutpartikel P wird der Heißgasstrom H beispielsweise derart eingestellt, dass er an dem Brennguteintritt 27 eine Temperatur von ca. 700 °C aufweist. Die Brenngutpartikel P werden somit nach dem Einbringen in die Brennkammer 4 nur auf die Temperatur des Heißgasstroms G aufgeheizt, aber noch nicht angeschmolzen. Hierdurch wird ausgeschlossen, dass die Brenngutpartikel P im Bereich des Brennguteintritts 27 miteinander, mit der Beschickungseinrichtung 21 oder mit der Innenwand 5 des Ofenmantels 3 verkleben.By operation of the internal combustion engine 10 in turn, the exhaust gas flow A of the internal combustion engine 10 fed hot gas stream G initially generated in such a way that he at the Brennguteintritt 27 has a temperature which is just below the softening temperature (Littleton point) of the Brenngutpartikeln P. At an exemplary softening temperature of about 800 ° C of the starting material of the Brenngutpartikel P For example, the hot gas flow H is adjusted to enter the combustible material 27 has a temperature of about 700 ° C. The fuel particles P are thus after insertion into the combustion chamber 4 only to the temperature of the hot gas stream G heated, but not yet melted. This excludes that the Brenngutpartikel P in the area of the kiln entry 27 with each other, with the feeder 21 or with the inner wall 5 of the furnace mantle 3 stick together.

Durch die Brenner 26 wird die Brennkammer 4 zusätzlich befeuert, so dass die Temperatur des Heißgasstroms G im Bereich der Brenner 26 auf die - hier beispielsweise etwa bei ca. 1300 °C liegende - Expansionstemperatur erhöht wird. Die in die Brennkammer 4 eingebrachten Brenngutpartikel P werden somit erst dann aufgeschmolzen, wenn sie mit dem Heißgasstrom G in den Bereich der Brenner 26 geblasen werden. Die Brenngutpartikel P werden hierbei gänzlich aufgeschmolzen, so dass sich wiederum unter Gasbildung Blasen aus geschmolzenem Glasmaterial bilden, die mit zunehmender Entfernung zu den Brennern 26, und entsprechend sinkender Temperatur der Gasströmung G zu den gewünschten Mikrohohlkugeln H erstarren.Through the burners 26 becomes the combustion chamber 4 additionally fired, so that the temperature of the hot gas flow G in the field of burners 26 on the - here, for example, approximately at about 1300 ° C lying - expansion temperature is increased. The in the combustion chamber 4 introduced Brenngutpartikel P Thus, they are only melted when they are with the hot gas stream G in the field of burners 26 be blown. The fuel particles P are completely melted in this case, so that in turn bubbles form with formation of gas from molten glass material, with increasing distance to the burners 26 , and correspondingly decreasing temperature of the gas flow G to the desired hollow microspheres H solidify.

Die Mikrohohlkugeln H treten über den Gasaustritt 9 aus der Brennkammer 4 in die Kühlfalle 28 ein und werden hier unter Wirkung der eingeblasenen Kühlluft K unter die Erweichungstemperatur des Glasmaterials abgeschreckt. Aus der Kühlfalle 28 werden die Mikrohohlkugeln H wiederum in die Ofenabgasleitung 23 ausgetragen. Hier werden die Mikrohohlkugeln H in der anhand von 1 beschriebenen Weise aus dem Abgasstrom ausgeschieden und dem Produktreservoir zugeführt.The hollow microspheres H occur over the gas outlet 9 from the combustion chamber 4 in the cold trap 28 and are here under the effect of injected cooling air K quenched below the softening temperature of the glass material. From the cold trap 28 become the hollow microspheres H again in the kiln exhaust gas line 23 discharged. Here are the hollow microspheres H in the basis of 1 excreted from the exhaust stream and supplied to the product reservoir.

Eine weitere Variante der Anlage 1, die beispielhaft ebenfalls zur Herstellung von Mikrohohlkugeln H aus Glas dient, ist in 3 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der Anlagenvariante gemäß 2 dadurch, dass der Brennkammermantel 3 im Vergleich zu der Abgasleitung 12 einen größeren Durchmesser aufweist. Ein vertikaler Abschnitt der Abgasleitung 12 ist von unten in den Brennkammermantel 3 eingeführt. Der Brennkammermantel 3 und die Abgasleitung 12 sind hierbei mechanisch unverbunden, so dass zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Abgasleitung 12 ein zur Umgebung offener Ringspalt gebildet ist. Der Brennkammermantel 3 ist ferner auch von der Ofenabgasleitung 23 mechanisch getrennt. Die mechanische Trennung des Brennkammermantels 3 von der Abgasleitung 12 ermöglicht vorteilhafterweise das Einströmen von Sekundärluft in die Brennkammer 4. Zudem wird die Ausbildung von Spannungen zwischen diesen Bauteilen infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnung verhindert. Durch die mechanische Trennung des Brennkammermantels 3 von der Abgasleitung 12 und der Ofenabgasleitung 23 werden ferner die Reparatur und Wartung der Anlage 1 erheblich vereinfacht.Another variant of the system 1 , which also exemplifies the production of hollow microspheres H is made of glass, is in 3 shown. This differs from the system variant according to 2 in that the combustion chamber jacket 3 compared to the exhaust pipe 12 has a larger diameter. A vertical section of the exhaust pipe 12 is from below into the combustion chamber jacket 3 introduced. The combustion chamber jacket 3 and the exhaust pipe 12 are mechanically unconnected, so that between the combustion chamber shell 3 and the exhaust pipe 12 an open to the environment annular gap is formed. The combustion chamber jacket 3 is also from the furnace exhaust pipe 23 mechanically separated. The mechanical separation of the combustion chamber jacket 3 from the exhaust pipe 12 advantageously allows the flow of secondary air into the combustion chamber 4 , In addition, the formation of stresses between these components due to differential thermal expansion is prevented. Due to the mechanical separation of the combustion chamber jacket 3 from the exhaust pipe 12 and the furnace exhaust pipe 23 will also repair and maintain the equipment 1 considerably simplified.

In dem zwischen dem Brennkammermantel 3 und der Abgasleitung 12 gebildeten Ringspalt ist anstelle der sechs Brenner 26 ein einziger Brenner in Form eines Brenngas-Ringverteilers 30 angeordnet, der an seiner Oberseite mit einer Vielzahl von Brenngas-Ausblasöffnungen versehen ist. Im Betrieb der Anlage 1 bildet sich an diesen Brenngas-Ausblasöffnungen ein ringförmiger Flammenkranz, durch den der Heißgasstrom G in der Brennkammer 4 auf die vorgegebene Expansionstemperatur aufgeheizt wird. Der Brenngas-Ringverteiler 30 hat gegenüber den sechs Brennern 26 aus 2 den Vorteil, dass er die von dem Verbrennungsmotor 10 erzeugte Druckpulsation in dem Heißgasstrom G in besonders geringem Maß beeinträchtigt. Allerdings kann der Brenngas-Ringverteiler 30 auch bei der Anlagenvariante gemäß 3 durch einen Kranz einzelner Brenner ersetzt sein.In between the combustion chamber jacket 3 and the exhaust pipe 12 formed annular gap is in place of the six burners 26 a single burner in the form of a fuel gas ring manifold 30 arranged, which is provided on its upper side with a plurality of fuel gas exhaust openings. In operation of the plant 1 forms at this fuel gas exhaust openings an annular flame rim, through which the hot gas flow G in the combustion chamber 4 is heated to the predetermined expansion temperature. The fuel gas ring distributor 30 has opposite the six burners 26 out 2 the advantage that it is that of the internal combustion engine 10 generated pressure pulsation in the hot gas stream G particularly impaired. However, the fuel gas ring manifold can 30 also with the system variant according to 3 be replaced by a wreath of individual burners.

Bei der Anlage 1 gemäß 3 werden die Brenngutpartikel P nicht unmittelbar in in die Brennkammer 4 eingegeben. Vielmehr werden die Brenngutpartikel P hier bereits in den vertikalen Abschnitt der Ablasleitung 12 eingeblasen. Die Temperatur des Abgasstroms A liegt hier wiederum unterhalb der Erweichungstemperatur der Brenngutpartikel P, so dass ein Verkleben der Brenngutpartikel P an dieser Stelle ausgeschlossen ist. Der vertikale Abschnitt der Abgasleitung 12 bildet somit eine Vorwärmstufe 31 für den Expansionsprozess. Alternativ hierzu werden die Brennngutpartikel P bereits in den waagrechten Abschnitt der Abgasleitung 12 eingebracht, dessen Länge die Länge des vertikalen Abschnitts auch übersteigen kann. Dabei ist vorzugsweise auch der waagrechte Abschnitt der Abgasleitung 12 thermisch isoliert. Durch die Einbringung der Brenngutpartikel P in den waagrechten Abschnitt der Abgasleitung 12 wird eine vergleichsweise große Länge der (sich in diesem Fall auch in den waagrechten Abschnitt der Abgasleitung 12 hineinerstreckenden) Vorwärmstufe 31 bei vergleichsweise geringer Bauhöhe der Anlage 1 erzielt.At the plant 1 according to 3 become the fuel particles P not directly into the combustion chamber 4 entered. Rather, the Brenngutpartikel P here already in the vertical section of the discharge line 12 blown. The temperature of the exhaust gas flow A Here again lies below the softening temperature of the Brenngutpartikel P , so that sticking of the fuel particles P is excluded at this point. The vertical section of the exhaust pipe 12 thus forms a preheating stage 31 for the expansion process. Alternatively, the Brennngutpartikel P already in the horizontal section of the exhaust pipe 12 introduced, whose length can exceed the length of the vertical portion also. In this case, preferably, the horizontal portion of the exhaust pipe 12 thermally insulated. By introducing the fuel particles P in the horizontal section of the exhaust pipe 12 is a comparatively long length of the (in this case also in the horizontal section of the exhaust pipe 12 extending) preheating stage 31 at comparatively low height of the plant 1 achieved.

Die Kühlluftleitungen 29 aus 2 sind in der exemplarischen Ausführungsform gemäß 3 nicht dargestellt. Solche Kühlleitungen 29 können aber auch bei der Anlage 1 gemäß 3 zur definierten Abschreckung der Mikrohohlkugeln H vorgesehen sein und münden in diesen Fall insbesondere seitlich in einen oberen Bereich der Brennkammer 4.The cooling air pipes 29 out 2 are in the exemplary embodiment according to 3 not shown. Such cooling pipes 29 but also in the system 1 according to 3 be provided for the defined deterrence of the hollow microspheres H and open in this case, in particular laterally in an upper region of the combustion chamber 4 ,

Gemäß 3 ist die Isolierung 6 abweichend von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Anlage 1 außenseitig auf die Außenwand 5 des Vertikalofens 2 aufgebracht. Zudem ist gemäß 3 auch die Abgasleitung 12 zumindest in ihrem als Vorwärmstufe 31 dienenden vertikalen Abschnitt mit einer thermischen Isolierung 32 umgeben.According to 3 is the insulation 6 different from the embodiments of the system described above 1 outside on the outer wall 5 of the vertical furnace 2 applied. In addition, according to 3 also the exhaust pipe 12 at least in her as preheating stage 31 serving vertical section with a thermal insulation 32 surround.

4 zeigt eine weiterentwickelte Ausführungsform der Anlage 1 gemäß 3. Diese unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Anlagenvariante dadurch, dass an den hohlzylindrischen Brennkammermantel 3 ein Krümmer 40 anschließt, durch den der Heißgasstrom G um etwa 180° umgelenkt wird. Der innerhalb des hohlzylindrischen Teils der Brennkammer 4 nach oben gerichtete Heißgasstrom G verlässt den Krümmer 40 somit mit nach unten weisender Strömungsrichtung. 4 shows a further developed embodiment of the plant 1 according to 3 , This differs from the plant variant described above in that the hollow cylindrical combustion chamber shell 3 a manifold 40 connects, through which the hot gas flow G is deflected by about 180 °. The inside of the hollow cylindrical part of the combustion chamber 4 upward hot gas stream G leaves the manifold 40 thus with downward flow direction.

Abweichend von 3 schließt an den Krümmer 40 - analog zu 2 - die Kühlfalle 28 an, in deren oberen Bereich seitlich die Kühlluftleitungen 29 münden. Gemäß 4 mündet die Kühlfalle 28 unmittelbar in einen Einlass 41 eines - hier schematisch dargestellten - Feststoffabscheiders 41, dessen Auslass 43 zur Ableitung der Ofenabgase mit einem Schornstein 44 verbunden ist.Deviating from 3 closes at the elbow 40 - analogous to 2 - the cold trap 28 on, in the upper area laterally the cooling air ducts 29 lead. According to 4 the cold trap opens 28 directly into an inlet 41 a - here schematically shown - solids separator 41 , its outlet 43 for the discharge of kiln exhaust gases with a chimney 44 connected is.

Bei der Anlage 1 gemäß 4 werden die Brenngutpartikel P - analog zu der Anlagenvariante gemäß 3 - in den als Vorwärmstufe 31 dienenden vertikalen Abschnitt der Abgasleitung 12 eingebracht.At the plant 1 according to 4 become the fuel particles P - analogous to the system variant according to 3 - in the as preheating stage 31 serving vertical section of the exhaust pipe 12 brought in.

Ebenfalls analog zu 3 ist der Vertikalofen 2 auch in der Ausgestaltung gemäß 4 doppelwandig ausgebildet, um eine Kühlung der Brennkammerwand 3 zu gewährleisten - die doppelwandige Struktur des Vertikalofens 2 ist in 4 lediglich aus Vereinfachungsgründen nicht explizit dargestellt.Also analogous to 3 is the vertical furnace 2 also in the embodiment according to 4 double-walled designed to cool the combustion chamber wall 3 to ensure - the double-walled structure of the vertical furnace 2 is in 4 not shown explicitly for simplicity's sake.

Die durch den Krümmer 40 bewirkte Umlenkung des Heißgasstroms G hat einerseits den Vorteil, dass hierdurch die Bauhöhe der Anlage 1 vergleichsweise gering gehalten werden kann. Andererseits hat die Umlenkung des Heißgasstroms G auch den Vorteil, dass die mit dem Heißgasstrom G aus der Brennkammer 4 ausgetragenen Mikrohohlkugeln H in der Kühlfalle 28 mit dem Heißgasstrom G nach unten fallen. Hierdurch wird auf einfache, aber effektive Weise ausgeschlossen, dass Mikrohohlkugeln H und nicht-expandierte Brenngutpartikel P entgegen der Strömungsrichtung des Heißgasstroms G in die Brennkammer 4 zurückfallen.The through the manifold 40 caused deflection of the hot gas stream G on the one hand has the advantage that in this way the overall height of the plant 1 can be kept relatively low. On the other hand, the deflection of the hot gas flow G also the advantage that with the hot gas flow G from the combustion chamber 4 discharged hollow microspheres H in the cold trap 28 with the hot gas stream G fall down. This excludes in a simple but effective way that hollow microspheres H and non-expanded fuel particles P against the flow direction of the hot gas flow G into the combustion chamber 4 fall behind.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Anlage 1 zur Herstellung von Blähton-Mikropartikeln verwendet. Eine hierzu vorgesehene Variante der Anlage 1 weist vorzugsweise den mit den zusätzlichen Brennern 26 oder dem Brenngas-Ringverteiler 30 versehenden Vertikalofen 2 gemäß einer der 2 bis 4 auf, der allerdings - analog zu 1 - bevorzugt direkt (ohne zwischengeschaltete Kühlfalle 28) an die Ofenabgasleitung 23 angeschlossen ist.In a further embodiment, the plant 1 used for the production of expanded clay microparticles. A designated variant of the system 1 preferably has the one with the additional burners 26 or the fuel gas ring manifold 30 providing vertical furnace 2 according to one of 2 to 4 on, however, the - analogous to 1 - Preferably directly (without intermediate cold trap 28 ) to the furnace exhaust gas line 23 connected.

Zur Herstellung der Blähton-Mikropartikel wird Ton getrocknet und auf eine Korngröße von weniger als einen Millimeter gemahlen. Das resultierende Mahlgut wird als Brenngutpartikel P in die Brennkammer 4 eingegeben und bei einer Expansionstemperatur von ca. 1200 °C gebrannt.To make the expanded clay microparticles, clay is dried and ground to a grain size of less than one millimeter. The resulting regrind is called Brenngutpartikel P into the combustion chamber 4 entered and fired at an expansion temperature of about 1200 ° C.

Alternativ hierzu wird Ton grubenfeucht in einem Dissolver mit Wasser angereichert, optional in einem Rührwerksbehälter mit Additiven, insbesondere Blähmittel und/oder Wasserglas vermengt und anschließend mit einer sprühfähigen Konsistenz im Sprühturm granuliert. Die hieraus resultierenden Brenngutpartikel P werden getrocknet und anschließend wiederum in die Brennkammer 4 eingegeben und bei einer Expansionstemperatur von ca. 1200 °C gebrannt.Alternatively, clay is enriched with pit water in a dissolver with water, optionally mixed in an agitator tank with additives, in particular blowing agent and / or water glass and then granulated with a sprayable consistency in the spray tower. The resulting Brenngutpartikeln P are dried and then in turn into the combustion chamber 4 entered and fired at an expansion temperature of about 1200 ° C.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann optional ein Trennmittel zusammen mit den Brenngutpartikeln P in die Brennkammer 4 eingebracht werden, um ein Verkleben der Brenngutpartikel P miteinander oder mit dem Brennkammermantel 3 noch effektiver zu verhindern.In all of the embodiments of the invention described above, optionally, a release agent together with the Brenngutpartikeln P into the combustion chamber 4 are introduced to bond the Brenngutpartikeln P together or with the combustion chamber shell 3 even more effective to prevent.

An den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung besonders deutlich. Gleichwohl ist die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Vielmehr lassen sich weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung ableiten. Insbesondere lassen sich die einzelnen Ausgestaltungsmerkmale der anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsformen der Anlage 1 auch in anderer Weise kombinieren, ohne von der Erfindung abzuweichen. So kann beispielsweise auch eine zur Herstellung von Blähglaspartikeln B vorgesehene Variante der Anlage 1 einen Kompressor zur Verdichtung der Verbrennungsluft für den Verbrennungsmotor, zusätzliche Brenner und/oder eine Kühlfalle aufweisen, während diese oder andere Anlagenkomponenten bei einer zur Herstellung von Glas-Mikrohohlkugeln H vorgesehenen Anlagenvariante auch weggelassen sein können.In the embodiments described above, the invention is particularly clear. However, the invention is not limited to these embodiments. Rather, further embodiments of the invention can be deduced from the claims and the above description. In particular, the individual design features of the embodiments of the system described with reference to FIGS 1 combine in another way, without departing from the invention. For example, a variant of the system intended for the production of expanded glass particles B can also be used 1 a compressor for compressing the combustion air for the internal combustion engine, additional burners and / or a cold trap, while these or other system components may also be omitted in an intended for the production of hollow glass microspheres H plant variant.

Claims

A process for producing mono- or multicellular expanded microparticles (B, H) from glass or a ceramic material, wherein fuel particles (P) from a non-expanded starting material in a combustion chamber (4) of a reactor (2) input and under the action of a hot gas stream (G) are expanded with temporally pulse-like fluctuating gas pressure, wherein the pulsating hot gas flow (G) from an exhaust gas stream (A) of an internal combustion engine (10) is fed.

Method according to Claim 1 , wherein a vertical furnace (2) is used as reactor, in which the combustion chamber (4) has an elongated, with respect to their longitudinal extent vertically oriented geometry.

Method according to Claim 2 in that the exhaust gas flow (A) of the internal combustion engine (10) is introduced into the combustion chamber (4) at a lower end of the vertical furnace (2) so that the hot gas stream (G) produced thereby passes through the combustion chamber (4) from the bottom upwards.

Method according to one of Claims 1 to 3 , wherein the hot gas stream (G) by at least one burner (26) is further heated.

Method according to Claim 4 in which the at least one burner (26) is arranged inside the combustion chamber (4), so that the fuel particles (P) are arranged on a combustion material inlet (27) between a gas inlet (8) of the combustion chamber (4) and the at least one burner (26) ) are introduced into the combustion chamber (4), and wherein the hot gas stream (G) is generated such that it has at the Brennguteintritt (27) lying below a softening temperature of the starting material gas temperature.

Method according to one of Claims 1 to 5 , wherein in a the reactor (2) in the flow direction of the hot gas flow (G) downstream cooling region (28) for quenching the expanded microparticles (B, H) cold cooling air (K) is introduced into the combustion chamber (4).

Method according to one of Claims 1 to 6 , wherein the internal combustion engine (10) for driving an electric generator (15) is used.

Annex (1) for producing mono- or multicellularly expanded microparticles (B, H) made of glass or a ceramic material, - With a reactor (2) comprising a combustion chamber (4) in which a hot gas stream (G) can be generated with temporally pulse-like fluctuating gas pressure, - With a feed device (21), by means of which the combustion chamber (4) can be loaded with to be expanded Brenngutpartikeln (P) from a non-expanded starting material, and - With an internal combustion engine (10) whose exhaust pipe (12) is connected to the combustion chamber (4) to feed the hot gas stream (G) from an exhaust gas stream (A) of the internal combustion engine (10).

Annex (1) to Claim 8 wherein the reactor is designed as a vertical furnace (2), wherein the combustion chamber (4) has an elongated, vertically aligned with respect to their longitudinal extent geometry.

Annex (1) to Claim 9 , wherein the exhaust pipe (13) of the internal combustion engine (10) for generating the hot gas stream (G) in the ascending direction is connected to a lower end of the vertical furnace (2).

Annex (1) to one of the Claims 8 to 10 , with at least one burner (26) for further heating of the hot gas stream (G).

Annex (1) to Claim 11 in that the or each burner (26) is arranged inside the combustion chamber (4), so that the charging device (21) is arranged on a combustion material inlet (27) between a gas inlet (8) of the combustion chamber (4) and the at least one burner (26) ) opens into the combustion chamber (4).

Annex (1) to one of the Claims 8 to 12 , with a downstream of the reactor (2) in the flow direction of the hot gas stream (G) cooling region (28), are arranged in the means (29) for introducing cold cooling air (K).

Annex (1) to one of the Claims 8 to 13 wherein the internal combustion engine (10) is drivingly coupled to an electric generator (14).