FI57246C - Schaktugn foer smaeltning av mineralier vid framstaellning av mineralull - Google Patents

Description

FSEF^l [B] (11)*uulutu*julkaisu

Jmtk LJ 1' UTLÄCGNI NGSSKRIFT D / ^ 4 6 C (4¾ : ^ "y n :: 7 i"i 'S^v ^ (51) Kv.ik?/Int.a.3 C 03 B 5/12 // P 27 B 1/00 SUOMI —FINLAND (21) P*fnttlh»k«mu« — PtttnttmOkiWm 1851/7^

(22) HakwiriiptWI—AMttknlniadac i7.O6.7U

(23) AlkuplM—GHtlgh«tarfa| i7.O6.7U

(41) Tullut JulkMcsl — Blhrtt ofTmtllg 19.12.7U

^tt|- ^ r»Wft«rlh«llltU· (4¾ Nlhtivlluip*non J» kuuljutkalaun pvm. — P*t»nt- ech r«gi>terstyr«lMn ' AnaBkan utb*d och utUkrtfUn puMkerad 31· 03.80 (32)(33)(31) Pyydatty «uotkau» Bftrd priority 18.06.73

Ruotsi-Sverige(SE) 7308571~U

(71) Rockwool Aktiebolaget, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Sven Olof Kjell Kjell-Berger, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Kuilu-uuni mineraalien sulatukseen mineraalivillan valmistamiseksi -Schaktugn för smältning av mineralier vid framställning av mineralull

Keksinnön kohteena on mineraaliaineiden sulatukseen mineraalivillan valmistuksessa käytettävä kuilu-uuni, joka on tehty kaksiosaiseksi, jolloin siinä on ala- ja yläosa, jolloin yläosa on varustettu sulatettavien mineraaliaineiden ja koksin panostuslaitteella ja alempi polttopaikkana toimiva osa on uunin pohjan alueella varustettu hormeilla puhallusilman syöttöä varten.

Sulatettaessa erilaisia aineita, erikoisesti mineraaleja ja tällöin valittuna esimerkkinä kiven, kuonan ja vastaavien sulatus sellaisen sulan aikaansaamiseksi, mikä voidaan kehrätä mineraalivillaksi, on tähän asti käytetty melkein pelkästään kuilu-uuneja tai kupu-uuneja ja on myös suuri ja laaja kokemus työskentelystä sellaisten uunien kanssa. Tällaiset uunit ovat siksi saaneet laajimman käyttönsä raudan jalostuksen yhteydessä, mutta myös muiden metallien sulatukseen valmistettaessa erilaisia lejeerinkejä.

Tiedetään kokemuksesta, etteivät sellaiset uunit yhtä hyvin täytä kaikkia niitä toivomuksia, mitkä voidaan asettaa niiden käytön yhteydessä. Ne vaativat esimerkiksi hyvin suurta polttoaineenkäyttöä.

Tämä johtuu siitä, että nousevat polttokaasut tosin aluksi muodostu- 2 57246 vat pääosaltaan hiilidioksidista (C02), mutta kohtaavat nousevan liikkeensä aikana vielä palamatonta polttoainetta (C), mikä on tavallisesti koksia, jolloin tapahtuu pelkistys ja muodostuu hiilimonoksidia (CO).

CO sisältää edelleen huomattavan määrän energiaa, mikä pitäisi voida käyttää hyväksi polttamalla, jolloin muodostuu uutta C02:ta ja CO:ta muodostava pelkistys merkitsee lisäksi sitä, että siinä käytetään osa siitä hiilestä, mikä paremmin olisi voitu käyttää hyödyksi polttoaineena uunin sulatusvyöhykkeessä.

Näiden molempien tekijöiden saadaan katsoa muodostavan yhden selvim-mistä haitoista vanhemmissa uuneissa, mutta nämä kärsivät myös lisä-haitoista. Muodostunut CO on tavallisesti päästetty ulos ympäristöön. Se on erittäin myrkyllistä ja se sisältää siksi ympäristöähäiritsevän erikoispiirteen.

Tavallisesti sisältää koksi lisäksi myös tiettyjä määriä rikkiä (S). Myös pääosa tästä rikistä (S) poltetaan sulatusvyöhykkeessä muodostaen rikkidioksidia (S02). Ei voida kuitenkaan estää sitä, että myös S02:n pelkistys tapahtuu polttokaasuissa olevan veden (HjO) myötävaikutuksella, ja viimeksimainitussa pelkistyksessä muodostuu rikki-vetyä (H2S). Tällöin vapautunut happi reagoi hehkuvan koksin kanssa muodostaen lisää CO:ta. H2S on tosin yhtä voimakkaasti myrkyllistä, mutta sitä esiintyy niin pienissä määrissä, että sen myrkkyvaikutus voidaan tavallisesti jättää huomiotta. Vakavaa on kuitenkin se voimakas ja epämiellyttävä haju, mikä H2S:llä on, vaikkakin sitä esiintyy hyvin pienissä määrissä, ja mitä pidetään suurena haittana.

Siten on pyrittävä jonkinlaiseen kompromissiin, missä vähennetään sekä SO-määrää että H2S-määrää, jotta ympäristövaatimukset ovat hyvin huomioidut, samalla kun taloudelliset käyttövaatimukset myöskin huomioidaan. Tällöin on huomattava, että käytännössä on osoittautunut, että tietty, mutta ei täysin selvä yhteys esiintyy savukaasujen CO-määrän ja H2S-määrän välillä siten, että toimenpiteillä, mitkä johtavat CO-muodostuksen vähenemiseen eli savukaasuihin jäljellejäävän C0-määrän vähenemiseen, saavutetaan tavallisesti myös H2S-muodostuksen tietty väheneminen ja vastaavasti savukaasuihin jäljellejäävän H2S-määrän väheneminen. Lienee mahdollista vähentää tällä tavalla sinänsä tunnetuilla menetelmillä jäljellejäävän CO:n ja H2S:n määrää niin 3 57246 paljon, että vaaran ympäristönhäiritsemisestä jäljellejäävän C0-määrän johdosta voidaan katsoa olevan pääasiassa poistettu, mutta H2S:n voimakkaan hajun johdosta jää tässä vähenemisessä kuitenkin jatkuvasti jäljelle niin voimakas haju, että tätä pidetään ympäris-töähäiritsevänä tekijänä.

On ilmeistä, että tässä esiintyy huomionarvoinen probleema kupu-uunien ja kuilu-uunien käytön yhteydessä. On esitetty siksi monia eri menetelmiä mainituista haitoista selviytymiseksi. Tekniikan ta- ' sosta tunnetaan jo erilaisia menetelmiä raaka-aineiden sulattamisek-si sekä kuilu-uunirakenteita.

DE-patenttijulkaisusta 540 017 tunnetaan menetelmä raaka-aineiden sulattamiseksi kdilu-uunissa, jossa koksia syötetään polttoaineena ja palamista edistävänä aineena syötetään ilmaa, jota johdetaan sisään hormien kautta uunin pohjan läheisyydessä. Lisäksi tästä julkaisusta on tunnettua polttaa koksin palaessa syntyvät hiilimonok-sidikaasut vyöhykkeessä, jossa hiilimonoksidin muodostuminen on lakannut, jolloin palamista edistävänä aineena puhalletaan kupu-uunin kuiluun lisäilmaa suuttimien kautta. Tässä tunnetussa menetelmässä annetaan uunin alaosan kuitenkin tarkoituksellisesti toimia kaasu-generaattorina. Tämä tarkoituksellisesti tuotettu generaattorikaasu johdetaan kuilun läpi ylöspäin. Kuilu-uunin ylempänä sijaitsevissa kohdissa syötetään ilmaa jälkipoltettavien kaasuosien polttamiseksi. Käytännössä kuilussa ei kuitenkaan voida suorittaa C0:n ja S02:n täydellistä jälkipolttoa, niin että kuilusta poistuvat savukaasut sisältävät runsaasti C0:a ja S02:a.

DE-patenttijulkaisusta 602 085 tunnetaan lisäksi menetelmä kuilu-uunien uuniprosessin säätöä varten, ja tässä ehdotetaan tarkemmin sanottuna vesihöyryn tai muun kaasun käyttöä ilman sijasta uuniprosessin säädössä.

DE-kuulutusjulkaisusta 1433832 tunnetaan lisäksi siirtojohtoja ja painetta nostavia laitteita, joiden tehtävänä on kuitenkin vain polttoilman asteittainen syöttö.

DE-hakemusjulkaisusta 1145478 on lopuksi tunnettua käyttää poltto-kammiota tarpeen vaatiessa masuunikaasujen jälkipolttotilana. Muissa suhteissa tässä tunnetussa tekniikassa on kysymys täysin toisenlaisesta ongelmasta, nimittäin kuumalla ilmalla toimivien kuilu-uunien 57246 nopeutetusta kuumennuksesta, jolloin näissä uuneissa on erillisellä polttoaineen syötöllä kuumennettava ilmankuumennin. Tarkemmin sanottuna tässä tapauksessa ilmaa on kierrätettävä tarpeen mukaan ilmankuu-mentimessa ennen ja jälkeen uunin kuumennuksen, ennen kuin ilma joutuu uuniin. Nopeutetun kuumennuksen yhteydessä on tietysti kysymys myös lämmön hyväksikäytöstä, jota tarkoitusta varten masuunikaasuja käytetään jälkipolttoon.

Käyttämällä lähtökohtana alussa selitettyä tunnettua kuilu-uunia ja yllä esitettyjä lisätietoja on keksinnön tehtävänä saada aikaan kuilu-uuni, jonka avulla mahdollistetaan suhteellisen vähäisin rakennuskustannuksin myrkyllisten ja pahanhajuisten CO- ja S02- ja vastaavasti H2S-aineosien tehokas poisto savukaasuista.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että molempien kuilu-uuniosien välissä on kavennus, että tämän kavennuksen alapuolelle on sovitettu poistojohdot koksin palamisessa syntyviä hiilimonoksidia (CO) ja/tai rikkivetyä (H2S) sisältäviä savukaasuja varten, että nämä poistojohdot on sinänsä tunnetulla tavalla yhdistetty jäl-kipolttokammioon, että jälkipolttokammio on varustettu ainakin yhdellä erillisen polttoilman syöttöjohdolla ja että jälkipolttokammion ja ylemmän kuilu-uuniosan väliin on sovitettu paluujohto ainakin jäl-kipoltossa muodostuvien savukaasujen osaa varten.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot käyvät esille alivaatimuksista.

Piirustuksessa on esitetty kaaviollisesti keksinnön eräs suoritus-esimerkki ja tarkemmin sanottuna pystyleikkauksena kuilu-uunin läpi.

Uunin kuilu muodostuu kahdesta pääoasata, nimittäin alaosasta 10 ja yläosasta 11, mitkä on erotettu toisistaan sellaisella kavennuksella 12, mikä on yllä mainittu. Alaosan 10 alaosaan on järjestetty 5 57246 tulenkestävästä aineesta tehty tai vesijäähdytyksellä varustettu vaippa 13. Tämän yläpuolelle on tehty uunikuilu 14, mikä on aikaansaatu esimerkiksi muurauksella. Hormit 15 on järjestetty osan 13 alaosaan puhallusilman tuomiseksi kanavien 16 kautta, joita syötetään uunin ympäri kulkevasta puhallusilmalaatikosta 17. Koska on edullista, että tämä puhallusilma on esilämmitettyä, pitää puhalluslaatikon 17 sekä kanavien 16 olla lämpöeristettyjä, kuten esitetään eristys-kerroksella 18.

Polttokaasujen poisjohtamiseksi uunista on järjestetty ejektorilaite siten, että rengasmaisesta, kuristuskohdan 19 ympärille järjestetystä ilmanjakolaatikosta 20 syötetään sisään ejektori-ilmaa putkien 21 läpi, mitkä laskevat ejektorisuukappaleiden 22 kuristuskohtaan siten, että polttokaasut sekä käyttöilma kerääntyvät rengasmaiseen kammioon 23, mihin sen lisäksi on järjestetty sytytyspoltin 24 tämän polton sytyttämiseksi, jos poltettavan aineen, kuten CO tai H2S, tilapäisen puutteen johdosta sammuisi, ja tämä sytytys tapahtuu silloin kun poltettavaa ainetta esiintyy taas riittävässä määrin. Osa polttokaasuis-ta voidaan poistaa rengasmaisesta kammiosta 23 putken 25 kautta ja johtaa silloin esimerkiksi lämmönvaihtimeen puhallusilman lämmittämiseen tai vastaavaan tarkoitukseen. Samasta kammiosta 23 johdetaan ainakin osa polttokaasuista ylös, esimerkiksi ejektorisuukappaleiden 26 läpi sekä paineen alaisen käyttöilman avulla, mikä tuodaan keräys-kanavasta 27 ja käyttösuukappaleiden 28 kautta, keräyskammioon 29, mikä laitteen muiden ilma- ja kaasukammioiden kaltaisesti on parhaiten tehty rengasmaiseksi ja se ympäröi uunia. On mainittava, että kun yllä on puhuttu ejektorilaitteiden käyttöilmasta, ei sillä tarkoiteta, että sen välttämättä täytyy koskea ilmaa varsinaisessa merkityksessä, vaan että yhtä hyvin voidaan käyttää muuta paineenalaista kaasua, esim. polttokaasuja, kun sellaisia on käytettävänä erityisesti mahdollisissa toisissa ejektoreissa. Monessa tapauksessa on myös edullista tätä käyttöilmaa valmistettaessa lisätä vettä sellaisessa muodossa, että käyttöilma tulee sopivassa määrin varustetuksi vesihöyryllä, polttokammiossa 23 CO-polton katalyysiä varten, polttokam-miossa 29 kaasuseoksen jäähdytystä varten.

Keräyskammiosta 29 johtavat putket 30 ylemmän uuniosan pohjassa oleviin reikiin 31 kavennuksen 19 yläpuolella. Näiden putkien läpi tuodaan siten polttokaasuja kammiosta 29. Sellaisten polttokaasujen määrä valitaan siten, että saadaan ylemmän uuniosan 11 sisällä kuilus- 6 57246 sa 32 olevan sulatusaineen sopiva esilämmitys. Lopuksi poistetaan siten käsitellyt savukaasut uunikuilusta putkijohdon 33 kautta, sen jälkeen kun ne ovat kulkeneet panostetun aineen läpi, mikä on täytetty kuiluaukon 34 kautta. Aineen yläpintaa esitetään ääriviivalla * 34a.

On huomattava, että lämpötalouden parantamiseksi uunissa on tämä kokonaisuudessaan ympäröity lämpöeristävää ainetta olevilla seinillä 35» mitkä ympäröivät myös apukammioita ja -kanavia toivottavassa laaj uudessa.

Nyt kuvattu laite toimii seuraavalla tavalla.

Sitä mukaa kun palaminen tapahtuu varsinaisessa polttovyöhykkeessä uunin osan 10 alaosassa, painuu panostettu aine alaspäin kuilussa 11. Se lämpenee koko tämän ajan nousevien lämpimien kaasujen johdosta, joita syötetään sisään reikien 31 läpi, ja nämä kaasut liikkuvat vastavirtaan panostetun aineen alaspainumisen suhteen, ja tämä aine saa korkeamman lämpötilan, mitä kauempana alhaalla kuilussa se sijaitsee. Jos esimerkiksi on kysymys mineraalien sulatukseen tarkoitetusta kuilu-uunista mineraalivillan valmistusta varten, syötetään mineraali sisään kuilusuppilon 34 kautta, sekoitettuna polttoaineeseen, esimerkiksi koksiin. Sula kerääntyy sen jälkeen osan 13 alatasolle, päästettäväksi ulos reikien 36 läpi, mitkä on järjestetty pohjaluukkujen 37 yläpuolelle.

Sulatusvyöhykkeestä tulevissa savukaasuissa on sekä CO:ta että H^Srää. Ne ovat juuri nämä ei-toivotut kaasumaiset tuotteet, mitkä on poltettava tämän keksinnön mukaisesti. Tätä polttoa varten vaaditaan toisaalta, että jälkipolttokohdassa on sopiva lämpötila, ja toisaalta myös, että tässä kohdassa on happipitoista ilmaa tai vastaavaa. Poltto tapahtuu pääasiassa ilman avulla, mikä tuodaan sisään keräyskanavasta 20 ejektorisuukappaleiden 21 läpi. Tuloksena olevien polttokaasujen lämpötilaa säädetään esim. lisäämällä kylmempiä polttokaasuja suukappaleiden 28 läpi. Tämän seoskaasun jakoa ja määrää säädetään sopivalla tavalla, parhaiten putkijohdoissa 30 olevilla lämpötilaa tunnustelevilla elimillä 38, mitkä antavat impulsseja säätöä varten laskijalaitteeseen eli kalkylaattoriin 39, mikä vuorostaan vaikuttaa putkijohdoissa 28 oleviin venttiileihin 41. Ainoastaan yksi sellainen venttiili on esitetty piirustuksessa putkijohdossa, 7 57246 mutta on ilmeistä, että voidaan järjestää useampia sellaisia venttiilejä ja samoin on ilmeistä, että ventiilit voidaan järjestää laitteen muihin kohtiin, jolloin kuitenkin on katsottava, että ne yhdessä säätävät sen jälkipolttoilman määrää ja lämpötilaa, mikä tuodaan reikien 31 läpi. Johtoihin 30 on lisäksi asennettu venttiilit *10 uunikuiluun takaisinjohdetun kaasun määrän säätämistä varten.

Miten tämä jälkipoltto tapahtuu, selvännee edellisestä. Tällöin on merkityksellistä, että on voitu eristää kuilu-uunin alaosassa 10 oleva polttotila kuilu-uunin yläosassa 11 olevasta jälkipolttotilasta, mikä on tapahtunut kuristuksella, mikä on kuilu-uunin keskiosassa.

Tämä kuristus johtaa siihen, että nousevat savukaasut on helpompi johtaa pois ejektorilaitteiden 21, 22 kautta rengasmaiseen kammioon 23j samalla kun koko poltto ja tällöin syntyvä painetila stabiloidaan tavalla, mikä huomattavasti helpottaa seuraavaa jälkipolttoilman määrän ja lämpötilan säätöä.

Koksin palamisessa kehittyvät CO ja/tai H^S jälkipoltetaan savukaasujen ja siitä erotetun puhallusilmän .välisessä reaktiossa, jolloin puhallusilmaa syötetään tasolla, joka sijaitsee oleellisesti sen kohdan yläpuolella, jossa ensin mainittu puhallusilma johdettiin sisään. Lisäpuhallusilmaa lisätään tällöin sellaisella tasolla, jossa C0:n muodostuminen on ainakin pääasiassa lakannut ja lämpötila on aina niin korkea, että kaasun ja ilman seos on itsestään palavaa.

Edullisesti käytetään polttoaineena koksia, joka on sinänsä tunnetulla tavalla varustettu suojakerroksella, jolloin suojakerroksella on sulamispiste, joka on korkea verrattuna kuilu-uunissa varsinaisen polttovyöhykkeen ulkopuolella vallitseviin lämpötiloihin.

Claims (9)

57246

1. Mineraaliaineiden sulatukseen mineraalivillan valmistuksessa käytettävä kuilu-uuni, joka on tehty kaksiosaiseski, jolloin siinä on ala- ja yläosa, jolloin yläosa on varustettu sulatettavien mineraaliaineiden ja koksin panostuslaitteella ja alempi polttopaikkana toimiva osa on uunin pohjan alueella varustettu hormeilla palamis-ilman syöttöä varten, tunnettu siitä, että molempien kuilu-uuniosien (10, 13; 11, 35) välissä on kavennus (12, 19), että tämän kavennuksen alapuolelle on sovitettu poistojohdot (22) koksin palamisessa syntyviä ja hiilimonoksidia (CO) ja/tai rikkivetyä (H2S) sisältäviä savukaasuja varten, että nämä poistojohdot on yhdistetty jälki-polttokammioon (23), että jälkipolttokammioon varustettu ainakin yhdellä erillisen palamisilman syöttöjohdolla (21), ja että jälkipolt-totilan (23) ja ylemmän kuilu-uuniosan (11, 35) väliin on sovitettu paluujohto (30) ainakin jälkipoltossa muodostuvien savukaasujen osaa varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että jälkipolttokammio (23) on sovitettu kohtaan, joka sijaitsee hormien yläpuolella ja jossa hiilimonoksidin (CO) muodostuminen on ainakin pääasiassa lakannut ja jossa lämpötila aina on niin korkea, että pois johdetun savukaasun ja erillisen polttoilman seos on itsestään palavaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että pois johdettujen savukaasujen radalle on sovitettu painetta nostavia laitteita, edullisesti suihkupumppuja (21, 22; 26, 28).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että suihkupumppuihin (21, 22; 26, 28) syötetään paineen alaista ilmaa, mahdollisesti vettä ja/tai vesihöyryä lisäämällä.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että sarjaan on sovitettu kaksi suihkupumppua (21, 22; 26, 28) savukaasujen siirtämiseksi polttovyöhykkeestä (10) kuilu-uunin yläosaan (11).

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että kuilu-uuniin johtavan paluukohdan (3l) eteen on sovitettu laitteita veden ja/tai vesihöyryn sekoittamiseksi savukaasuvirtaan. 9 57246

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuilu-uuni, tunnettu kanavasta (25) pois johdettujen savukaasujen ylimäärän johtamiseksi kuilu-uunin polttovyöhykkeeseen (10) syötetyn primäärisen palamisilman esilämmittimeen.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuilu-uuni, tunnettu syöttöjohdosta, jonka kautta pois johdettuihin savu-kaasuihin lisätään kylmempiä kaasuja.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että pois johdettujen savukaasujen lämpötilan säätöä varten on sovitettu syöttöjohto veden ja/tai vesihöyryn sisäänpuhallusta varten.