DE10249235A1

DE10249235A1 - Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens

Info

Publication number: DE10249235A1
Application number: DE10249235A
Authority: DE
Inventors: Joachim Bosch; Johannes Dr. Vetter
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: DE10249235B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens zur Erzeugung der Einsatzstoffe für die Herstellung von Mineralwolle, bei dem Einsatzstoffe, Brennstoff, ein erstes Oxidationsmittel und ein zweites Oxidationsmittel einer Schmelzzone des Schachtofens zugeführt werden, wobei mindestens das zweite Oxidationsmittel pulsweise in die Schmelzzone eingetragen wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dadurch, dass das zweite Oxidationsmittel zumindest teilweise getaktet in die Schmelzzone eingetragen wird, die Durchsatzgeschwindigkeit erhöht, damit eine verbesserte Schmelzleistung mit einem verbesserten Ofenwirkungsgrad realisiert. Zudem wird die Temperaturkontrolle im Ofengang erleichtert, außerdem die Koks-Einsatzmenge und der umweltbelastende Staub- und Schadstoffanteil wesentlich verringert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens zur Erzeugung der Einsatzstoffe für die Herstellung von Mineralwolle, nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Aus der Vielzahl der bisher zum Betreiben von Schmelzöfen eingesetzten Verfahren ist aus der DE-A1 198 35 271 A1 bekannt, kohlenstaubhaltiges Material und Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gasgemisch einem Schachtofen über wenigstens eine Injektordüse oder über eine Sauerstofflanze mit wenigstens einer aufgesetzten Venturioder Laval-Düse gepulst zuzuführen.

Die Gaspulse können im wesentlichen zeitgleich oder versetzt zueinander erfolgen.

In der DE-A1 199 54 556 A1 ist ein weiteres Verfahren zum Betreiben eines Kupolofens beschrieben, bei dem Einsatzstoffe, Brennstoff, ein erstes Oxidationsmittel in Form von Luft und ein zweites Oxidationsmittel in Form von Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas der Schmelzzone zugeführt werden, wobei zumindest das zweite Oxidationsmittel mit Überschallgeschwindigkeit mittels mindestens eines mit wenigstens einer Laval-Düse ausgerüsteten Injektors während mindestens eines Verfahrensschrittes gepulst in die Schmelzzone eingedüst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens zur Erzeugung der Einsatzstoffe für die Herstellung von Mineralwolle zur Verfügung zu stellen, das ein effizientes Schmelzen und damit einen besseren Ofenwirkungsgrad und zudem eine Einsparung an Einsatzstoffen wie Koks ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.

Im Rahmen der Erfindung ist als getakteter Oxidationsmittel-Eintrag in die Schmelzzone eines Schmelzofens ein von der zeitlichen Abfolge der Fliess- und Pausenzeiten des Schmelzprozesses und dem Winddurchsatz des Schmelzofens abhängiger, mit unterschiedlicher Impulsstärke/frequenz und in unterschiedlichen Zeitintervallen mit Überschallgeschwindigkeit in die Schmelzzone erfolgender Sauerstoffeintrag bezeichnet.

Durch das getaktete Eindüsen des zweiten Oxidationsmittels mittels mindestens einer mit wenigstens einer Laval- oder Venturi-Düse ausgerüsteten Injektionslanze in die Schmelzzone des Schachtofens dringt der Gasstrahl tiefer in das Koksbett ein, zudem wird eine über den gesamten Ofendurchmesser homogen verteilte Schmelzzone mit einer höheren Temperatur erzeugt und während des gesamten Schmelzprozesses aufrechterhalten, wodurch die Wärmeverluste beim Schmelzen verringert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine bessere Koksverbrennung vor den Blasdüsen des Schmelzofens und damit eine höhere Durchsatzgeschwindigkeit, wodurch die Ofenschmelzleistung erhöht und der Kokseinsatz reduziert werden kann.

Dazu wird das zweite Oxidationsmittel mit Überschallgeschwindigkeit im Bereich von 1,5 bis 2,5 Mach mittels wenigstens einer Injektionslanze, vorteilhaft aber mittels einer Vielzahl von im Bereich der Schmelzzone um den Umfang des Schmelzofens gleichmäßig verteilt angeordneten Injektionslanzen so in die Schmelzzone eingedüst, dass ein symmetrischer Oxidationsmittel-Eintrag ermöglicht wird.

Bei einer zum Eintrag von Oxidationsmittel eingesetzten Vielzahl von Injektionslanzen ist die Gesamtheit der Injektionslanzen mit einer ventilgesteuerten Zuführeinrichtung so verbunden, das jede Injektionslanze separat betrieben werden kann.

Die zur Mengenregelung des Oxidationsmittels in der Zuführeinrichtung vorhandenen Ventile sind funktionssichere und kostengünstige Gasventile wie z.B. Magnetventile.

Als Injektionslanzen finden vorteilhaft mit mindestens einer Laval-Düse ausgerüstete Sauerstoff-Injektionslanzen gemäß DE-A1 199 54 556 A1 Verwendung.

Zusätzlich oder anstelle des Injektoreintrags kann das zweite Oxidationsmittel auch mittels mindestens eines separat von den Injektionslanzen betriebenen Bypasses mit Unterschallgeschwindigkeit und konstantem Volumenstrom in unterschiedlichen Mengen und Zeitintervallen in die Schmelzzone des Schachtofens eingetragen werden.

Unter einem Bypass ist im Rahmen der Erfindung jedes zum Eintrag eines gasförmigen Oxidationsmittels in die Schmelzzone eines Schmelzofens geeignetes, mit einer Versorgungsquelle verbundenes und an bzw. in einer Injektorlanze angeordnetes Mittel, wie beispielsweise ein mit einer Eintragsdüse ausgerüstetes, gasresistentes Rohr, zu verstehen.

Erfindungsgemäß werden 5 bis 50 Prozent der Oxidationsmittel-Menge über den mindestens einen Bypass in die Schmelzzone des Schmelzofens eingetragen.

Es ist besonders vorteilhaft, bei einem in einem Schachtofen stattfindenden Schmelzprozess reinen oder technischen Sauerstoff als zweites Oxidationsmittel und kostengünstige Luft als erstes Oxidationsmittel einzusetzen.

Der erfindungsgemäße Oxidationsmittel-Eintrag in die Schmelzzone von Schmelzöfen ermöglicht die Optimierung der Sauerstoffverteilung in der Schmelzzone und zudem eine auf die jeweiligen spezifischen Gegebenheiten (wie z.B. Ofendurchmesser, Düsenhöhen, Koksqualität/grösse, und Beschickungsweise) problemlos und schnell sowie mit geringem Aufwand anpassbaren Sauerstoffeintrag.

Die dadurch erzielte intensive Koksverbrennung vor den Blasdüsen bewirkt eine Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit, wodurch eine Verbesserung der Schmelzleistung und damit eine Erhöhung des Wirkungsgrades von Schmelzöfen, insbesondere von Schachtöfen ermöglicht wird.

Zudem wird die Einsatzstoff-Menge an Koks wesentlich verringert, die Temperaturkontrolle im Ofengang verbessert und der umweltbelastende Staub- und Schadstoffanteil wesentlich verringert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft zum Betreiben eines koksbefeuerten Schachtofens zur Erzeugung der Einsatzstoffe für die Herstellung von Mineralwolle, wie z.B. Glas- oder Steinwolle, geeignet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In den oberen Teil des Ofenschachts werden kontinuierlich und/oder periodisch die für die Erzeugung von Mineralwolle erforderlichen Einsatzstoffe, wie z.B. Diabagestein und nichtmetallische Zuschlagstoffe, wie z.B. Koks, eingebracht.

Im unteren Bereich des Ofenschachtes wird Luft – der sogenannte Ofenwind – über einen Windring und von dort in die Schmelzzone zugeführt.

Durch eine Vielzahl von im unteren Teil des Ofenschachtes um die Schmelzzone angeordnete und mit einer ventilgesteuerten Oxidationsmittel-Zuführeinrichtung verbundene und mit wenigstens einer Laval-Düse ausgerüstete Sauerstoff-Injektionslanzen wird reiner oder technischer Sauerstoff mit Überschallgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,5 Mach in die Schmelzzone eingedüst.

Dadurch das der auf vorbeschriebene Weise in die Schmelzzone eingetragene Sauerstoff tief in das Schmelzgut eindringt, wird die Temperatur in der Schmelzzone erhöht und damit die Schmelzleistung des Kupolofens gesteigert.

Der Sauerstoffeintrag in die Schmelzzone erfolgt in Abhängigkeit von der zeitlichen Abfolge des Schmelzprozesses, den jeweiligen Prozessparametern, der jeweiligen Lanzen-Anordnung und dem jeweiligen Ofenwind-Durchsatz mit einer von dem jeweiligen Schmelzgrad abhängigen Impulsfrequenz und Durchsatzmenge.

Gleichzeitig oder zeitversetzt zu dem Injektoreintrag kann Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas über mindestens einen Bypass mit Unterschallgeschwindigkeit mit einem konstanten Volumenstrom in unterschiedlichen Mengen und Zeitintervallen in die Schmelzzone eingetragen werden.

Dazu ist ein Bypass für sämtliche Injektionslanzen oder ein Bypass für jede Injektionslanze vorgesehen. Der Bypass ist an oder in der Injektionslanze angeordnet.

Nach Beendigung des Schmelzprozesses wird im Ofenbodenbereich die Glasschmelze bei Temperatur von ca. 1400 Grad Celsius entnommen.

Durch den erfindungsgemäßen Sauerstoffeintrag wird eine an die jeweiligen Gegebenheiten wie Ofendurchmesser, Düsenausbildung, Koksqualität und Ofen-Beschickungsweise sowie an die prozessualen Gegebenheiten (z.B. Eintragszeiten und Ruhepausen) optimal angepasste Sauerstoffverteilung in die Schmelzzone von Schmelzöfen ermöglicht.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens zur Erzeugung der Einsatzstoffe für die Herstellung von Mineralwolle, bei dem Einsatzstoffe, Brennstoff, ein erstes Oxidationsmittel und ein zweites Oxidationsmittel einer Schmelzzone des Schachtofens zugeführt werden, wobei zumindest das zweite Oxidationsmittel pulsweise in die Schmelzzone eingetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Oxidationsmittel zumindest teilweise getaktet in die Schmelzzone eingetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getaktete Eintrag des zweiten Oxidationsmittels durch dessen dem jeweiligen Schmelzgrad entsprechenden Impulsfrequenz und Durchsatzmenge geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Oxidationsmittel in Abhängigkeit von der zeitlichen Abfolge des Schmelzprozesses, den jeweiligen Prozessparametern, der Lanzen-Anordnung und dem Ofenwind-Durchsatz in die Schmelzzone eingetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Oxidationsmittel mittels mindestens einer mit einer ventilgesteuerten Oxidationsmittel-Zuführeinrichtung verbundenen und wenigstens mit einer Laval-Düsel ausgerüsteten Injektionslanze in die Schmelzzone eingedüst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit das zweite Oxidationsmittel mittels der mindestens einen Injektionslanze mit Überschallgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,5 Mach in die Schmelzzone eingedüst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Oxidationsmittel mittels mindestens eines separat von jeder Injektionslanze betriebenen Bypasses in die Schmelzzone eingetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass-Oxidationsmittel-Eintrag mit Unterschallgeschwindigkeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Oxidationsmittel-Menge 5 bis 50 Prozent der esamten Gesamt-Oxidationsmittel-Menge entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Oxidationsmittel mittels des mindestens einen Bypass mit einem konstanten Volumenstrom in unterschiedlichen Mengen und Zeitintervallen in die Schmelzzone eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Oxidationsmittel Luft in die Schmelzzone eingetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Oxidationsmittel reiner Sauerstoff oder technischer Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas in die Schmelzzone eingetragen wird.