DEP0000499DA - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen der Rohstoffe für die Herstellung von Mineralwolle im Schachtofen - Google Patents

Description

Für die Herstellung von Mineralwolle unter Schmelzung der Rohstoffe in einem Schachtofen ist es für den Erfolg von ausschlaggebender Bedeutung, wie weit es gelingt, einen ruhig und gleichmässig ausfliessenden Strom des geschmolzenen Materials zu erzielen, der an allen Stellen eine gleichmässige Temperatur hat. Die vorliegende Erfindung hat Massnahmen zum Gegenstand, durch die dieses Ziel weitgehend erreicht werden kann und gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad des Schmelzofens erzielt wird.

Eigenartigerweise sind für den Schachtofenbetrieb bei der Mineralwolleherstellung bisher kaum Massnahmen in dieser Richtung bekannt geworden. Anscheinend ist die Bedeutung derselben nicht in voller Höhe erkannt worden oder es ist nicht gelungen, geeignete Massnahmen zu finden. Nach vorliegenden Berichten arbeiten z. B. die meisten amerikanischen Mineralwollehersteller, soweit sie Schachtöfen verwenden, mit auffallend niedrigem Druck der Verbrennungsluft. Offenbar wollen sie auf diese Weise die bei hohem Druck in grosser Menge und mit grosser Geschwindigkeit aus dem Stichloch austretenden Verbrennungsgase und die hiermit verbundene Störung des ausfliessenden Schmelzstromes vermeiden. Eine Folge hiervon ist aber neben anderen Nachteilen eine geringe Schmelzleistung des Ofens, d. h. zur Erzielung einer bestimmten Leistung ist ein relativ grosser Ofen nötig, der naturgemäss einen schlechteren thermischen Wirkungsgrad hat.

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden beim Schmelzen der Rohstoffe in einem Schachtofen folgende Massnahmen getroffen:

Die Schmelze wird durch eine kleine, relativ lange Auslauföffnung abgelassen, deren Querschnitt so bemessen ist, dass zugleich mit der Schmelze ein kleiner Teil der Verbrennungsgase des Ofens aus dieser Öffnung austritt. Hierdurch wird erreicht, dass die Verbrennungszone sich in dem Ofen bis dicht vor die Auslauföffnung erstreckt und die Schmelze infolgedessen mit hoher Temperatur in die Auslauföffnung fliesst.

Zweitens wird dadurch erreicht, dass der Auflaufkanal durch die noch brennenden Gase ständig geheizt wird und die Schmelze sich auf diesem Wege gar nicht oder nicht übermässig abkühlt.

Andererseits wird durch den engen Querschnitt und die grosse Länge der Auslauföffnung erreicht, dass trotz grosser Verbrennungsleistung bezogen auf die Ofengrösse bzw. trotz hohen Luftdruckes und hoher Luftgeschwindigkeit in dem Ofen Verbrennungsgase nur in solcher Menge und mit solcher Geschwindigkeit aus der Auslauföffnung austreten, dass das gleichmässige Ausfliessen der Schmelze in einem ruhigen Strom nicht gestört wird.

Es kommt also darauf an, die Verhältnisse so abzustimmen, dass die durch den Auslaufkanal austretenden Verbrennungsgase gerade ausreichen, um eine übermässige Abkühlung der Schmelze auf diesem Weg zu verhindern, und dass sie andererseits noch nicht so gross ist, dass das ruhige Ausfliessen des gleichmässigen Schmelzstromes gestört wird.

Eine zu grosse Menge austretender Verbrennungsgase würde auch einen unnötigen Wärmeverlust darstellen; denn die auf dem normalen Weg durch das obere Ende des Ofens austretenden Verbrennungsgase werden besser ausgenutzt, indem sie zur Vorwärmung der nachgekühlten, noch nicht in der Verbrennungszone befindlichen Rohstoffe dienen.

Der Schachtofen zur Ausführung dieses Verfahrens wird gemäss der Erfindung mit einem vorgesetzten rohrförmigen Stück aus feuerfestem Material versehen. Besonders vorteilhaft ist es, dieses Stück, das einen stärkeren Verschleiss, also eine geringere Lebensdauer als der übrige Ofen aufweist, auswechselbar anzubringen.

Eine weitere Massnahme zur Ermöglichung eines grossen Luftdruckes und damit einer grossen Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Ofen besteht darin, dass die Verbrennungsluft in grösserem Abstand von der Auslauföffnung in den Ofen eingeführt wird. Hierdurch wird erreicht, dass durch den Druckabfall im Innern des Ofens an der Auslauföffnung nur ein Teil des an den Luftdüsen herrschenden Druckes der Verbrennungsluft auftritt.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäss darin, dass der Ofen zugleich mit Druckluft und Saugzug betrieben wird. Auf diese Weise kann man die Verbrennungsgeschwindigkeit und den Durchsatz des Ofens bis an die äusserste Grenze steigern, ohne einen allzu hohen Druck an der Auslauföffnung zu erhalten.

Eine andere Massnahme, die auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, besteht darin, dass die Verbrennungsluft dicht über dem Boden des Schachtofens eingeführt wird, und zwar vorzugsweise auf der der Auslauföffnung gegenüberliegenden Seite. Um bei grösserem Ofendurchmesser eine einseitige Verbrennung zu vermeiden, kann man über der Auslauföffnung in grösserer Höhe noch eine Luftdüse anbringen.

Der durch die Erfindung ohne die sonst eintretenden Nachteile ermöglichte höhere Druck der in den Schachtofen eingeblasenen Verbrennungsluft bzw. der dadurch ermöglichte grössere Durchsatz, bezogen auf den Ofenquerschnitt, ergibt erstens einen grösseren thermischen Wirkungsgrad, weil die Wärmeverluste des Ofens, bezogen auf die durchgesetzte Menge, kleiner sind. Zweitens findet eine vollkommenere Verbrennung statt; denn bei hoher Luftgeschwindigkeit wird ein kleinerer Teil des bei der Verbrennung zunächst entstehenden Kohlendioxyds zu Kohlenoxyd reduziert, d. h. die Abgase enthalten bei grösserer Luftgeschwindigkeit weniger brennbares Kohlenoxyd.

Dies hat ausserdem noch den grossen Vorteil, dass eine für die Herstellung von Fasern besser geeignete Schmelze bzw. Fasern mit besseren Eigenschaften erzielt werden; denn bei weniger stark reduzierender Atmosphäre bzw. bei grösserem Luftüberschuss in dem Ofen wird ein grösserer Teil der in den Rohstoffen oder Brennstoffen enthaltenen schädlichen Bestandteile, wie Schwefelverbindungen, verbrannt oder vergast oder in eine weniger schädliche Form übergeführt.

Es ist bekannt, Auslauföffnungen zu verwenden, die nicht vollständig von der ausfliessenden Schmelze ausgefüllt werden, sodass zugleich Verbrennungsgase aus dem Ofen austreten können. Hierbei ist es jedoch üblich, die Öffnungen zum

Einblasen der Luft in den Ofen ziemlich weit entfernt von der Auslauföffnung anzuordnen - und zwar in grösserer Höhe - oder bzw. und die Luft mit sehr geringem Druck in den Ofen zu blasen, damit die austretende Menge und Geschwindigkeit der Gase nicht zu gross wird.

Es ist auch bekannt, die Auslauföffnung durch einen Kanal zu verlängern. Gewöhnlich verwendet man hierfür eine Rinne mit grösserem Querschnitt, deren Oberfläche mitunter mit feuerfesten Steinen abgedeckt wird, um die Abkühlung der Schmelze in der Rinne etwas zu verringern.

Claims (6)

1. Verfahren zum Schmelzen der Rohstoffe für die Herstellung von Mineralwolle im Schachtofen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze durch eine röhrenförmige enge und lange Auslauföffnung aus feuerfestem Material den Ofen verlässt, derart, dass auch bei grossem Gasdruck im Ofen nur eine kleine Menge Verbrennungsgase durch die Auslauföffnung entweicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluft in der Hauptsache dicht über dem Boden des Ofens und nicht in der Nähe der Auslauföffnung eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen zugleich mit Druckluft und Saugzug betrieben wird.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen rohrförmigen, auswechselbaren Ansatz am Schachtofen als Auslauföffnung, der vorzugsweise durch ein Scharnier hochgeklappt und so ohne nennenswerte Betriebsunterbrechung ausgewechselt werden kann.

5. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen zum Einblasen der Verbrennungsluft in der Hauptsache in geringem Abstand über dem Boden des Ofens angeordnet sind und sich in der Nähe der Auslauföffnung keine Düsen befinden.

6. Schachtofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder zwei kleinere Düsen in grösserer Höhe über der Auslauföffnung angeordnet sind.