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Die Erfindung betrifft Öfen, die zur Herstellung nichtmetallischer Mineralschmelzen entwickelt sind. Das technische Ergebnis ist die Steigerung der Produktivität des Ofens. Der Ofen enthält einen Herd, eine Ladekammer, ein Dach, Düsen in den Wänden der Ladekammer, Ladevorrichtungen und einen Gaskanal. In diesem Fall ist der Ofen ein Schachtofen und enthält Molybdänelektroden in wassergekühlten Mänteln, die im unteren Teil des Ofens installiert sind, während die Düsen für die Zufuhr von Erdgas und einem Sauerstoff-Luft-Gemisch ausgelegt sind und unterhalb des Schmelzpegels installiert sind, so dass das Verhältnis zwischen dem Abstand vom Herd zu den Achsen der Düsen und zwischen dem Abstand vom Herd zum Dach im Bereich von 1:4 bis 1:7 liegt, und diese Elektroden unterhalb der Achsen der Düsen installiert werden, und sowie der Abstand vom Herd zu den Achsen der Elektroden 0,2÷0,35 des Abstands vom Herd zu den Achsen der Düsen beträgt.
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Die Erfindung betrifft Öfen, die zur Herstellung nichtmetallischer Mineralschmelzen bei der Herstellung von Mineralwolle, Produkten aus Basaltguss, Schlackenglas, Glas und Glaswaren sowie anderen Herstellungsindustrien unter Verwendung nichtmetallischer Mineralschmelzen ausgelegt sind.
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Der beanspruchten Vorrichtung am nächsten kommt ein Koksgas-Schachtsofen gemäß dem RF-Patent 2109236, der sich auf Konstruktionen von Schachtsöfen zum Schmelzen und Überhitzen einer Schmelze bezieht, insbesondere zur Herstellung einer Schmelze aus mineralischen Rohstoffen bei der Herstellung von wärmeisolierenden Mineralwolleprodukten. Der Schachtsofen enthält einen Schacht, ein Abstichloch zur Schmelzentladung und abwechselnde Luftdüsen und Gasbrenner mit Brennertunneln, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Luftdüsen und Gasbrenner mit Brennertunneln im Ofenschacht auf der gegenüberliegenden Seite des Schmelzentnahmelochs im Abschnitt von 0,6-0,75 des Perimeters des Schachts installiert sind.
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Diese Konstruktion des Schachtsofens löst das Problem der Entgasung der Schmelze nicht, außerdem sind diese Öfen sehr umständlich, erfordern hohe Kapitalkosten und eine teure Reinigung der Abgase (Entstaubung und Neutralisation von NOx und SO2) und Entsorgung von Koksrückständen. Im Laufe ihres Betriebs werden brennbare Gase (CO; H2S) freigesetzt, die die Schaffung eines Nachbrennungssystems mit anschließender Wärmerückgewinnung erfordern.
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Während des Schmelzprozesses entsteht es im Schachtsofen eine reduzierende rückgewinnende Atmosphäre, die die Eisenrückgewinnung des im Rohstoff enthaltenen Eisens in Form von Oxiden fördert. Eine Abnahme des Eisengehalts verschlechtert die Eigenschaften der resultierenden Mineralfaser.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochleistungsofen zu entwickeln:
- - unter Ausschluss der Verwendung von Koks und folglich teurer Systeme zur Reinigung und Nachverbrennung von Abgasen sowie Entsorgung von Koksrückständen;
- - mit einer Bereitstellung einer oxidierenden Atmosphäre im Arbeitszyklus unter Ausschluss der Reduktion und Rückgewinnung von Eisen aus den im Rohstoff enthaltenen Oxiden;
- - zum Ermöglichen der Verarbeitung aller Abfälle der technologischen Hauptlinie zu kommerziellen Produkten und zur Gewährleistung einer vollständigen Neutralisierung der in diesen Abfällen enthaltenen giftigen organischen Substanzen.
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Die Aufgabe wird damit gelöst, dass der Ofen zur Verarbeitung von schlackenbildenden Materialien einen Herd, eine Ladekammer, ein Dach, Düsen in den Wänden der Ladekammer, Ladevorrichtungen und einen Gaskanal enthält, und darüber hinaus ist der Ofen ein Ofen vom Schachttyp und enthält Molybdänelektroden in wassergekühlten Mänteln, die im unteren Teil des Ofens installiert sind, während die Düsen für die Zufuhr von Erdgas und einem Sauerstoff-Luft-Gemisch ausgelegt sind und unterhalb des Schmelzniveaus installiert werden, so dass das Verhältnis zwischen dem Abstand vom Herd zu den Achsen der Düsen und dem Abstand vom Herd zum Dach im Bereich von 1:4 bis 1:7 liegt, und die angegebenen Elektroden sind unterhalb der Achsen der Düsen installiert, und der Abstand vom Herd zu den Achsen der Elektroden 0,2÷0,35 des Abstandes vom Herd zu den Achsen der Düsen beträgt.
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Die Konstruktion des Schachtsofens (GES), die über Molybdänelektroden verfügt, die unterhalb der Düsenachsen in einem Abstand von 0,20÷0,35 vom Herd zu den Düsenachsen installiert sind, gewährleistet die Homogenisierung und Entgasung der Schmelze aufgrund der Stabilisierung ihrer Temperatur und aktives Rühren. Durch den Elektrostromfluss wird das sogenannte „Barbotage“ der flüssigen Phase durchgeführt, wodurch eine homogene entgaste Masse erhalten werden kann.
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Die elektrische Heizung verfügt über eine viel geringere Trägheit im Betrieb sowie die Fähigkeit, im Driftmodus zu arbeiten, wobei die Schmelze im Ofen zurückgehalten wird, falls die Faserproduktions- und -verarbeitungslinie im Notfall gestoppt wird. In diesen Modi ist die Schmelze im Elektrodenbereich viel einfacher zu steuern, und angesichts der physikalischen Eigenschaften der Wärmeübertragung ist die elektrische Erwärmung in den Moduseinstellungen viel dynamischer und genauer.
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Die Verwendung der elektrischen Heizung zur teilweisigen Wärmerückgewinnung der zur Homogenisierung der Schmelze verwendeten Wärme (20÷30%) reduziert die Rauchgasemissionen und den Wärmeverlust.
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Die Erfindung ist durch eine Zeichnung veranschaulicht, wo es in der 1 einen Ofen im Schnitt dargestellt wird.
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Die empfohlene Vorrichtung ist ein Ofen vom Schachttyp. Der Ofen besteht aus einem Herd 1; Innenhorn 2; Caisson-Schacht, bestehend aus Düsen-Caissons 3, angewandten 4 Caissons; abnehmbares wassergekühltes Caisson-Dach 5, an welchem der gekühlte Gaskanal 6 und die Ladeeinrichtungen (Rutschen) 7 angrenzen. In den Düsen-Caissons 3 befinden sich die Düsen 9, die den Ofenschacht in die Zonen - Über-Düsenzone (über der Düse) und Unter-Düsenzone (unter der Düse) unterteilen. Es sind Molybdänelektroden 8 in wassergekühlten Mänteln im Ofenmauerwerk installiert.
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Der Herd 1 und der innere Herd 2 des Ofens können aus feuerfesten Ziegeln bestehen oder mit einer feuerfesten Auskleidung wassergekühlt fertiggestellt werden. Innerhalb des Ofenschachts sind auf einer selbsttragenden Karkasse die wassergekühlte Caissons 3, 4, 5 montiert, die starr darauf befestigt sind.
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Das Schmelzverfahren im GES-Ofen ermöglicht die Verarbeitung von nassem und trockenem Material. Dank des intensiven Rührens der Schmelze mit glühenden Gasen wird die geladene auf die Oberfläche des Bades Ladung durch das im Dach des Ofens angeordneten Rutschen erhitzt und geschmolzen. Das sauerstoffhaltige Blasen in einem Gemisch mit Erdgas wird in den Ofen in die Schmelzschicht eingespeist, wodurch wassergekühlte Elemente (Caissons) in der Zone seines intensiven Rührens verwendet werden können.
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Das Hauptprinzip der neuen Technologie des Rohstoffschmelzens im GES-Ofen besteht darin, dass der Stoffaustausch in einem turbulent gerührten Schmelzbad mit gleichzeitiger elektrischer Erwärmung in der Unter-Düsenzone im Herdbereich durchgeführt wird. Darüber hinaus tritt das Blasen mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 300 m/s auf Düsenebene in die Schmelze ein, was den Wärmeübergang vom Gasbrenner zur Schmelze (im Vergleich zum Wärmeübergang von brennendem Koks in Kuppeln) erheblich verstärkt, und das intensive Rühren beschleunigt den Schmelzprozess der Ladung und homogenisiert die Schmelze. Die Erwärmung der durch die Schmelze fließenden Molybdänelektroden elektrischen Strom, die ohne Anreicherung mit Gasfraktionen in der Probenahmezone (Bereich des Ofenherds) und Entnahme der Schmelze zur weiteren Verarbeitung erfolgt, trägt zu einer zusätzlichen Gravitationsmischung der Schmelze bei schmelzen und bietet den erforderlichen Grad an Homogenisierung und Entgasung.
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Der GES-Ofen liegt in seinen Eigenschaften nahe an der idealen Mischvorrichtung. Das Erhitzen und Schmelzen der Ladung erfolgt durch strahlende und konvektive Übertragung von Wärme vom Gasbrenner und Wärme, die durch den Durchgang von elektrischem Strom durch die Schmelze von den im Mauerwerk des Ofens installierten Elektroden zur Ladung erzeugt wird. Die Erwärmungsrate und Schmelzung der Ladung begrenzen den Prozess der Wärmeübertragung von einem Glühgasbrenner und eines elektrischen Stroms, der durch die Schmelze fließt und von Molybdänelektroden an die Ladung durch die Schmelze geliefert wird. Die Rohstoffe werden in fester Form in den Ofen geladen, wo unter dem Einfluss hoher Temperaturen dessen Erhitzung erfolgt, die Feuchtigkeit verdunstet wird, die Carbonate dissoziieren und die Mischung geschmolzen wird.
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Das Schmelzen wird in einer oxidierenden Atmosphäre aufgrund einer überschüssigen Menge eines Sauerstoff-Luft-Gemisches (oc«1,1) durchgeführt, wodurch ein konstanter Eisengehalt in der Schmelze gewährleistet wird. Die Zusammensetzung und Menge der Schmelze im Ofen beim stationären Betrieb bleiben praktisch unverändert.
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Das Vorhandensein einer oxidierenden Atmosphäre bei einer hohen Temperatur der Rauchgase gewährleistet die vollständige Verbrennung von Erdgas ohne übermäßige CO-Produktion. Eine deutliche Verringerung der Luftmenge im Blasen (aufgrund der Zufuhr von Sauerstoff) führt zu einer mehrfachen Verringerung des Gehalts an Stickoxiden in den Rauchgasen.
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Der Ausschluss von Koks aus dem Technologiekreislauf gewährleistet die Abwesenheit von SO2 auch in den Rauchgasen, wodurch der Aufbau kostspieliger Systeme zur Reinigung und Nachverbrennung von Gasen sowie die Entsorgung von Koksschlacke entfällt.
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Erläuterung zur Fig. 1.
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Die Rohstoffe werden in fester Form durch die im Dach des Ofens angeordneten Rutschen in den Ofen geladen. Die Zufuhr von Erdgas und Sauerstoff-Luft-Gemisch erfolgt über Düsen, die unterhalb des Schmelzniveaus installiert sind. Die Zone des Schmelzauslasses zu der Zentrifuge befindet sich im Bereich des Ofenbodens. In der Schmelzauslasszone ist ein wassergekühltes Schieber installiert. Der Rauchgasauslass aus dem Ofen erfolgt durch im Dach des Ofens angeordneten gekühlten Gaskanal.
