KR19980703263A - 재생된 규산염 출발물질을 용융시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생된 실리케이트 실리케이트물질(70)을 용융시키기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서 전송공기(66)와 실리케이트물질(70)의 나선형의 흐름요소들을 포함하는 회전하는 전송흐름(54)이 사이클론로의 연소실(8)로 나선축(72) 방향으로 공급된다. 바람직하게 미리 가열된 신선한 공기가 사용되고 이것은 연소공기로써 연소실(8)로 부분적으로 공급되고 부분적으로 전송공기(66)의 형태이다. 본 발명은 또한 재생된 실리케이트 실리케이트 물질(70)을 용융하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 연료(18)와 연소공기(22)가 실리케이트물질(70) 존재하에서 연소될 수 있는 연소실(8)을 포함한다. 앞챔버(38)가 분사흐름(50)을 생성시키기 위한 혼합기(56)와 연소실(8) 사이에 배열된다. 이 분사흐름(50)은 실리케이트물질(70)과 전송공기(66)로 이루어진 전송흐름(54)을 발생시키기 위하여 장입도관(48)을 통하여 앞챔버(38)로 공급될 수 있다. 이 앞챔버(48)을 통하여 앞챔버(38)로 공급될 수 있다. 이 앞챔버(38)는 연소실(8)로 열리는 출구부(36)를 포함한다.

Description

재생된 규산염 출발물질을 용융시키기 위한 방법 및 장치

본 발명은 규산염물질을 용융시키기 위한 열이 연료와 연소공기를 공급하는 동안 발생되는 재생된 규산염 출발물질을 용융시키기 위한 방법에 관한 것이며, 또한 청구항 제10항의 전제부에 따르는 장치에 관한 것이다.

광물면류들을 생산하기 위하여 규산염 출발물질의 용융은 기본적인 필요조건이다. 여기서 역시 폐광물면을 재생된 출발물질로서 이용하기 위한 필요성이 있다.

연소실로 재생된 출발물질은 공급하는데 있어서 특히 대기압 이상의 압력이 연소실 내부에 존재하는 문제점들이 주어진다. 예를들어 이것은 미등록된 DE 43 25 726A로부터 공지되는 싸이클론 형태인 연소실의 경우이다. 만약 투입되어지는 출발물질이 예컨대 미세입자들의 형태로 주어지거나 높은 표면/부피 비를 갖는다면 출발물질 입자들의 중력은 양의 압력으로 부터 결과하는 상승력을 극복하기에 충분하지가 않을 것이며, 이것은 부재에서 출발물질입자들은 연소실로 유입함에 의하여 벌크한 물질과 같은 방식으로 채워질수도 있다. 만약 지금 출발물질이 가속된 전달흐름에 의하여 연소실로 직선적으로 주입되어 졌다면 비록 출발물질의 연소실로의 관통하는 능력이 이로인하여 향상되는 것이 가능할 수 있지만 이것은 출발물질이 더 이상 만족스럽게 용융되어 질 수 없는 결과와 함께 빠른 유속으로 인하여 연소실 내부에서 출발물질의 체류시간을 상당히 감소하게 될 것이다.

재생된 규산염 출발물질들이 용융되어지는 경우에 있어서, 예컨대 접합제 또는 잔여 적층물들로부터 발생하는 각각의 재생된 출발 물질의 유기 불순물들 및 여기에 들러붙은 폐기물들은 출발물질의 용융과는 별도로 동시에 산화되어져야 한다. 이것은 재생된 출발물질의 연소실 내부에서의 오랜 체류시간을 필요로 한다. 이들의 형성에 뒤이어 연소물들은 또한 얻어진 순수한 규산염 용융물질과 재혼합되지 않아야 한다. 적절한 연소실 내에서 수행되는 이러한 용융공정동안에 원래의 고체불순물들이 이들의 연소에 뒤이어 이들 부피의 증가를 야기하는 기상의 연소물들의 형태로서 주어지기 때문에 더 높은 압력이 상기 언급된 분위기 상부에서 원래 주어진 압력의 정상에 형성된다. 이것은 출발물질을 연소실로 도입하는데 있어서 즉, 특히 표면/부피 비가 상대적으로 높을 때 어려움들을 가중시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 한편으로 재생된 출발물질의 완전한 용융을 가능하게 하기 위하여 재생된 출발물질의 연소실로의 충분한 통과 능력을 부여하고 다른한편으로는 주어진 경우로써 새로운 광물면류들을 생산하기 위하여 충분히 순수한 용융된 규산염 물질로 얻기 위하여 재생된 출발물질에 부착되는 각각의 불순물들과 폐기물들의 완전연소를 달성하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 제1항의 특징부들에 의하여 달성된다.

운송공기의 나선형 흐름속들과 재생된 출발물질은 포함하는 회전하는 운송흐름이 나선축방향으로 연소시러에 유입될 때, 이것은 커다란 역학적 에너지의 양을 가지는 출발물질의 유리한 점과 따라서 나선축 방향으로 단지 상대적으로 작은 속도성분을 나타내는 동안 연소실로의 우수한 통과능력을 결과케 한다. 이 출발물질은 나선궤도들을 따르는 이것의 움직임으로 인하여 연소실 내부에서 상대적으로 더 긴 체류시간이 걸린다. 충분하게 긴 체류시간은 걸려 있는 상당한 역학에너지에도 불구하고 이것에 의하여 보장된다. 전송흐름에서 운반되는 출발물질은 출발물질의 완전한 용융을 가능하게 하는 상당히 길게 지속하는 열 영향의 대상이 된다. 이 길게 지속하는 열의 영향은 또한 각각 예를들어 유기물들 또는 접착제와 같은 재생된 출발물질에 부착된 불순물들 또는 그것과 함께 혼합된 폐기물들의 완전한 산화 또는 연소를 가능하게 한다. 전송 흐름의 나선운동에 의하여 발생되는 우세한 원심력의 결과로써 한편으로는 용융된 출발물질의 적절한 분리와 다른 한편으로는 연소산물들이 이들의 다른 밀도들 및/또는 응집상태들로 인하여 더욱 확실하여 진다. 만약 이 열 영향이 게다가 상당히 높다면 연소실 내부에 모든 연소산물들이 기상으로 주어지고 만약 열원이 버너의 불꽃이라면 이 불꽃의 연소가스와 혼합되어 질수도 있다. 연소산물들과 용융된 출발물질들의 재혼합은 이것에 의하여 배제될 수 있다.

광물면으로부터 근원하는 재생된 출발물질을 용융하는데 있어서 이것은 연소실로 이들이 도입되기 전에 기계적인 분쇄장치에 의하여 대체로 10mm 미만의 평균크기를 가지는 재생된 출발물질로 주어지게 얻어지는 광물면류들의 단편들의 형태로 바람직하게 이용된다. 그러나 심지어 10mm를 초과하는 직경들을 가지는 불규칙하게 형상이 진 광물면 단편들이 이전의 분쇄장치가 없이 전송흐름에 의하여 만족스럽게 운반되어지는 것이 놀랍게도 발견되었다.

발명에 따른 방법은 제품품질의 문제에 해법을 제공하는 평행하게 배열된 여러개의 공정유니트들로써 일반적인 유리조성을 가지는 용융혼합물에 역시 적합하다. 여기서 역시 상응하는 재생된 출발 물질이 부가적으로 사용될 수도 있다.

만약 청구항 제2항에 따라서 전송흐름이 연소실의 장축과 동축적으로 연소실의 상부 구역으로 공급되어지면 이러한 동축적인 유입은 연소실 내부에서 흐름 및/또는 연소상태들의 대체로 중앙 대칭적인 형성을 가능하게 하며, 따라서 단순화된 공정관리를 하게 한다.

회전하는 전송흐름은 예를들어 임펠러 또는 터빈형태의 압축기를 사용하여 도관에 공급된 전송공기를 가속시킴으로써 생성되어 질 수 있다. 이 임펠러 또는 압축기 휠은 각각이 동시에 가속된 전송공기에 바라는 회전을 부여한다. 출발물질은 이어서 가속되고 회전된 전송공기에 공급될 수 있다.

전송흐름을 생성하기 위한 목적으로 전송공기는 예컨대 인젝터에 의하여 가속되고 출발물질은 청구항 제3항에 따라서 가속된 전송공기로 유입된다. 여기서 만약 잔여 연소공기가 폐기물들의 향상된 연소에 관한 유리한점으로 구성되어 진다면 연소공기는 전송공기로서 역시 사용되어 질 수 있다. 예컨데 갈려진 또는 그렇지 않으면 분쇄되어진 재생된 출발물질은 각각이 출발물질의 입자들 형태로 이들 가속된 전송공기 또는 부가적인 연소공기에 혼합될 수 있다. 전송공기로의 출발물질의 도입은 추가적인 유리한점 즉, 이들의 혼합동안시보다 더 먼저 연소의 관점에서 전송공기와 출발물질의 최적 혼합비를 설정케하는 가능성을 제공한다. 공급된 출발물질의 포함하는 가속된 전송공기의 흐름은 선형의 분사흐름으로서 초기에 안내되며 에컨대 광학센서들에 의하여 혼합비의 원 위치에서의 제어가 대체로 용이하여 진다.

일단 초기에 선형의 분사흐름으로서 안내된 혼합출발물질을 포함하는 가속된 전송공기가 이어서 회전이 이루어지면, 잔송공기의 나선형 흐름속들과 출발물질을 포함하는 바라는 회전하는 전송흐름이 얻어진다. 이러한 회전하는 전송흐름은 일정한 나선궤도 상에서 나선형의 흐름속들을 대부분 따르는 회전하는 전송흐름 안에 포함하는 출발물질 입자들의 매우 중요한 장점을 제공한다. 이것에 의하여 전송공기와 출발물질의 혼합비는 일단 이것이 설정되었으면 흐름공간에서 바람직하지 않은 정체점들의 결과에 의한 응집과 제어되지 않는 난류가 피하여지는 것으로부터 결과하는 재혼합으로 인하여 대체로 수정되어지지 않을 것이다.

그러나 현재까지 선형의 나선 흐름이 앞쪽 챔버 내부에서 전송공기와 출발물질의 나선형의 흐름속들을 포함하는 회전하는 전송흐름으로의 관찰된 변형을 어떠한 흐름법칙들이 지배되어지는 가는 불명확하게 남아 있다. 어떤 경우에서도 앞쪽챔버에서 생성되어졌던 전송흐름이 초기에 언급된 어떠한 발산도 일어나지 않게 가상의 나선식 형태의 튜브 내부에서 나선계단을 따르는 방식으로 흐르는 것이 분명하다.

연소실 내부로 공급된 전송흐름이 청구항 제4항에 따라서 나선형의 흐름속들을 포함하는 회전하는 외피흐름에 의하여 연소실의 상부영역에서 둘러싸이는 경우에 있어서, 이것은 연소실의 상부영역에서 전송흐름과 연소실벽 간의 접촉이 처음에 피하여 질 수 있는 그리고 나선축에 대하여 가로로 지배하는 원심력들로 인하여 전송흐름이 운동방향에서 나선축을 따라 외피흐름에 점점 스며들 수 있도록 점차 분기될 수 있는 유리한 점을 가진다.

만약 예를들어 이 외피흐름이 열공급을 위하여 의도된 버너의 화염의 형태를 갖는다면 전송흐름으로의 최적의 열 공급은 이러한 방식으로 가능하여진다. 이것은 출발물질 입자들이 완전히 용융되어 질 수 있고 폐기물들이 완전히 산화되거나 또는 연소되어 질 수 있는 결과를 갖는다.

만약 전송흐름 및 외피흐름 또는 버너의 화염이 청구항 제5항에 따라 이루어지는 동안 각각이 서로 혼합되면, 연소실의 장축방향으로 전송흐름과 외피흐름의 연속적인 격렬한 혼합이 이러한 방식으로 얻어질 수 있다. 이것은 연소실벽의 외부에서 연소실의 바닥영역에 침적하고 이 벽을 따라 흐르는 획득된 용융체를 궁극적으로 결과케하고 연소물들과 함께 연소가스가 연소실의 장축을 따라 중앙에서 흐르게 주어진다.

또한 예를들어 외피흐름이 화염의 형태이면 온도구배는 연소실을 가로질러 길이방향으로 설정될수도 있다. 이것은 길이방향으로 다른 평균온도들을 가지는 연속적인 구역들을 만드는 것을 가능하게 한다. 음의 온도 구배로 인하여 연소실 내부의 온도는 흐름방향으로 연소적으로 감소하고, 이로인하여 각각의 부공정을 위한 각각의 최적의 온도범위가 연소실로 통하는 통로상을 가로지를 수 있다. 그래서 예컨데 결합제 또는 적층의 잔유물들을 산화시키기 위하여 출발물질을 용융시키기 위한 것보다 더 높은 온도가 요구되고 출발물질은 일단 용융되어지면 차례로 액체로 유지될 수 있고 연소가스는 더 낮은 온도들에서 가스로 유지될수도 있다. 이러한 방식으로의 열에너지 공급에서 최적의 에너지 이용이 또한 확실하여 진다.

전송흐름과 외피흐름은 청구항 제6항에 따라서 동일한 방향으로 회전할 수 있으며 즉 이들의 회전벡터들은 이러한 경우에 있어서 동일한 방위를 가질 수 있다. 이러한 방법으로 외피흐름과 전송흐름의 매우 잔잔하고 난류가 없는 혼합이 얻어질 수 있다. 만약 외피흐름이 화염의 형태를 가지면, 폐기물들의 원활한 연소와 출발물질의 용융이 부가적으로 달성될 수 있다. 이 온도구배는 전송흐름과 외피흐름이 단지 느리게 혼합되기 때문에 상대적으로 얕아지는 것으로 가정될 수 있다. 이러한 공정관리는 규산염 출발물질의 바라는 원활한 용융에 관계한다.

또다른 유리한 공정관리의 경우에 있어서, 전송흐름은 연소실 내부에서 외피흐름의 회전방향에 반대하는 방향으로 회전할 수 있으며 즉 이들의 각 회전벡터들은 반대이다. 외피흐름과 전송흐름의 격렬한 혼합이 따라서 이 두 개의 흐름들이 서로 처음 마주하는 영역에서보다 다르게 달성될 수 있다. 특히 외피흐름이 화염의 형태를 가지는 곳에서 격렬한 난류들이 전송흐름과 외피흐름의 경계에서 발생할 수 있고 그것에 의하여 폐기물들의 급속한 연소와 따라서 연소실 내부의 상대적으로 국소영역에 한정된 폐기물들의 연소를 부가적으로 가능하게 한다. 연소실에서 길이방향의 온도 구배는 이 경우에 있어서 상대적으로 가파르게 되는 것으로 가정될 수 있다. 이러한 공정관리는 매우 높은 함유물의 산화되어질 폐기물들을 포함하는 많은 불순물을 적재한 재생된 출발물질들에 관한 것일 수 있다.

선화된 또는 타버린 폐산물 또는 예컨데 재생될 출발물질에 포함된 결합제 또는 적층의 잔유물들과 같은 폐기물들은 청구항 제7항에 따라서 연소실의 상부영역에서 상응하게 선택된 1차 체류시간과 상응하게 선택된 상승된 연소온도에서 가스상태로 되고 복합된 연소가스로 전환되도록 버너의 연소가스와 즉 화염의 연소 산물들과 혼합될 수 있다. 이것에 의하여 폐기물들이 이것의 연소에 이어서 용융된 출발물질과 재 혼합될 수 없는 것이 확실하여 진다. 연소실의 중심영역에서 2차 체류시간과 더 낮은 온도를 적절하게 선택함으로써 출발물질을 용융하기 위한 최적의 조건들이 설정될 수 있다. 이 경우에 있어서, 출발물질은 일단 용융되어지면 액상으로 남는다. 또한 일반적인 출구를 통하여 연소실로부터 얻어진 용융물질 뿐만아니라 연소가스를 전달하는 것이 가능하다. 이 연소가스는 이어서 출구를 통하여 연소실의 외부로 연소실의 장축을 따라 중앙에서 흐르고, 용융된 물질은 연소실 벽을 따라 출구로 그리고 이것의 단부를 따라 연소실의 외부로 연소실의 바닥영역에서 흐른다.

연소가스와 융용된 물질을 공동으로 도관으로 나르는 것은 설비들의 구조를 단순하게 유지하기 위하여 바람직하다. 독립된 도관들 또는 도관운송은 이 용융된 물질과 연소가스가 이들이 일반적인 출구를 통하여 방출될 때 이미 독립되어지는 것으로서는 필요하지 않는다는 것을 의미한다. 또한 용융조에서 새로운 출발물질의 용융동안에 생성되는 용융물질의 연소가스와 함께 재생된 출발물질들의 용융동안에 생성되는 연소가스를 합병하는 것과 이들 두 연소가스들 즉 한편으로는 재생된 물질로부터 출발하는 연소가스와 다른 한편으로는 용융된 새로운 출발물질로 부터의 연소가스를 일반적인 연소가스처리 및 연소가스 정화기로 공동으로 공급하는 것이 가능하다. 이 명세서에서는 DE 43 25 726A가 참조의 방식으로써 여기서 완전히 구체화된다.

청구항 제8항에 따라서, 신선한 공기 또는 연소공기가 조의 연소가스 및/또는 연소실의 연소가스로부터 열에너지와 함께 공급되고, 가열된 신선한 공기는 이어서 일부분은 연소공기로서 연소실로 직접 공급되고 일부분은 전송공기로서 공급된다. 특히 선호되는 공정관리에 있어서, 신선한 공기 또는 연소공기는 대략 20℃의 주위온도로 주어지고 예컨데 DE 43 25 726A에 설명되어진 바와같이 열교환기 또는 리쿠퍼레이터(RECUPERATOR)로 공급된다. 이 열교환기는 대략 1000℃로 열교환기로 흐르고 대략 200℃로 이 열교환기에 남는 연소가스들로부터 이것에 의하여 대략 650℃로 가열되는 연소공기로 열에너지를 이동시킨다. 이것은 한편으로는 이 방법의 대체로 향상된 열균형과 다른한편으로 가열된 전송공기가 재생된 출발물질에 포함 가능한 습기를 유리하게 흡수할 수 있는 결과를 가지게 한다. 따라서 출발물질은 가열된 전송공기로의 혼합후에 건조되고 앞쪽 챔버 내부에서의 바람직하지 않는 응축물의 형성이 방지될 수 있다.

장치기술에 있어서, 본 발명의 목적은 청구항 제9항에 특징부들에 의하여 달성된다.

분사흐름을 발생시키는 혼합기와 재생된 출발물질을 용융시키는 기능을 가지는 연소실 사이에 앞챔버를 삽입시키는 것이 첫 번째로 제안된다. 이 분사흐름은 출발물질과 전송공기의 전송흐름을 생성시키기 위하여 장입도관을 통하여 앞챔버에 공급될 수 있다. 이 장입도관은 중앙축에 대하여 비스듬이 앞챔버로 편심적으로 들어간다. 또한 앞챔버는 중앙축에 대하여 비스듬하고 연소실로 개방된 장입도관으로부터 축상으로 떨어진 곳에 배열된 출구부를 포함한다. 결과적으로 전송공기는 혼합기에 의하여 초기에 가속될 수 있고 출발물질입자들의 형태로 바람직하게 주어진 재생된 출발물질 또는 규산염 출발물질과 함께 장입될 수 있다. 이렇게 가속되고 출발물질로 채워진 전송공기는 앞챔버의 중심축에 대하여 비스듬히 그리고 앞챔버의 중심부에 대하여 편심적으로 연속하여 공급될 수 있으며, 이것에 의하여 이곳으로 선형적으로 향하는 분사흐름은 나선형의 흐름요소들을 포함하는 회전하는 전송흐름으로 변형된다. 운동방향에서 앞챔버의 출구부가 앞챔버의 중심축에 대하여 그리고 이상적으로 이와함께 일치하는 나선축에 대하여 십자형의 방위를 가지기 때문에 최종의 회전하는 전송공기와 출발물질의 나선형의 흐름요소들을 포함하는 전송흐름은 타래송곳과 유사한 외형으로 출구부를 통하여 앞챔버로부터 방출될 수 있다.

US-PS 35 55 164로부터 그리고 DE-PS 33 35 859로부터 각각 장치가 공지되며 여기서 미세한 입자광물의 응집체가 사치클론 형태의 연소실의 상부영역에서 분사기에 의하여 반응가스들과 함게 고속으로 수평분사된다. 그러나 이러한 장치는 규산염 출발물질들을 연소실로 도입하기 위하여 이용될 수 없다. DE-PS 33 35 859의 경우에 있어서 사각형의 면들의 연장을 이루는 평편에 배열된 여러개 예컨대 네 개의 분사기를 또는 노즐들이 사용된다. 분사방향들은 연소실 주위에 대하여 교차하게 향하여서 단일노즐 대신에 네 개의 노즐들의 사용할 때 사각형 주위를 이동하고 연속적으로 보여질 때 순환연속에 있는 각각의 뒤이은 흐름의 교차가 가까스로 피하여 진다.

분사기들의 각각의 하나는 뒤따르는 분사노즐의 영역에서 교차적으로 반대하는 연소실 벽상에 직접 출발 물질을 내뿜는다. 이것은 연소실 벽이 부가적으로 불필요한 기계적인 응력을 받아서 마모가 증가되는 단점을 가진다. 그러나 연소실 벽의 단축된 사용수명은 규산염 출발물질들을 용융시키는데 있어서 용인될 수 없다.

만약 청구항 제10항에 따라서 혼합기가 분사노즐, 간단한 출발물질 슈트(chute)로 전형적으로 구성된 출발물질 공급도관 그리고 앞챔버로 가는 장입도관으로의 입구부를 포함하는 분사기로 구성되어지면, 이것은 한편으로 이것의 튼틈함과 다른 한편으로 흐름상태들의 쉬운관리로 특징되어지는 매우 단순한 구조를 가지게 한다. 특히 “인젝터 노즐을 포함하는 분사기의 사용은 유동역학에 있어서 최적인 전송공기의 매우 효율적인 각속을 가능하게 한다. 이 경우에 있어서 전송공기는 예를들어 초기에 상업적으로 이용 가능한 압축기 또는 송풍기에 의하여 각각 미리 압축되고 가속될 수 있고 그 다음 이완되고 인젝터노즐에 의하여 연속하여 가속될 수 있다.

청구항 제11항에 따라서 연료의 그리고 연소공기의 연소를 위한 버너가 연소실의 바깥에 제공되며, 이것의 버너 오리피스(orifice)가 연소실의 종축과 평행한 평면 내에서 편심적으로 연소실의 상부영역으로 들어가서 외피흐름의 형태를 가지는 생성된 화염의 연소실로 편심적으로 전해질 수 있다. 이로인하여 여러 가지의 유리한 점들이 얻어진다. 한편으로 각각 연소실의 벽과 직접 접촉하는 외피흐름 또는 버너의 화염은 연소실의 벽이 만약 있다면 열하중을 받고 전송흐름과 연소실 벽간의 접촉이 피하여지는 것을 확실하게하며, 이것에 의하여 출발물질 입자들의 연소실 벽으로의 바람직하지 않은 응착이 방지될 수도 있다. 또한 이것이 연소실을 통과하는 동안 전송흐름이 외피흐름으로 확산할수도 있고 이로인하여 최적의 열공급이 항상 가능하여지는 것을 보증한다. 선호되는 실시예에 있어서, 버너와 연소실은 용융 사이클론로를 형성한다. 이것은 용융사이클론의 모든 유리한 점들을 가능하게 한다. 본 명세서에서는 DE 43 25 726A가 참조로써 완전히 일체화 된다.

만약 청구항 제12항에 따라서 출구부에 관련하여 상류위치에서 앞챔버 내에 배열된 앞챔버의 한 부분이 원추형으로 테이퍼진 형태를 갖는다면, 생성된 전송흐름은 한편으로 수축되고 그 다음 가속되며 다른 한편으로 연소실로부터 앞챔버로의 열반사가 대부분 방지될 수 있다. 출구의 상류에 위치된 앞챔버영역의 이러한 원추모양인 테이퍼는 또한-함께 제거될 수 없는 연소실로 부터의 열 피드백으로 인하여 약간 가열될 수 있는-출발 물질입자들이 불완전하게 경화된 결합제로 인하여 이곳에서 가능한 접촉시에 앞챔버벽에 들러 붙는 것을 방지한다. 선호되는 실시예에 있어서, 앞챔버의 출구부는 연소실로 직접 개방되어서 한편으로는 앞챔버와 연소실의 조합인 치밀한 구성과 다른 한편으로는 불필요하게 지연되지 않는 생성된 전송흐름의 유리한 점을 결과케 한다.

청구항 제13항에 따라서, 앞 챔버는 앞챔버벽의 냉각을 위하여 냉각장치를 포함한다. 이것에 의하여 약하게 가열된 출발물질입자, 가능하게 이것의 불완전하게 중합된 결합제 성분들이 앞챔버벽과 접촉시 응착이 일반적으로 발생될 수 있으며 정확히 앞챔버벽에 들러 붙지는 않는다. 즉, 앞챔버벽과의 접촉시 출발물질 입자들은 다시 냉각될 수 있고 완전하게 경화되지 않은 잔여 결합제는 경화될 수 있고 이로인하여 출발물질입자들은 앞챔버벽으로부터 다시 분리될 수 있다.

유리한 실시예에 있어서, 연소실은 연소실 벽의 냉각을 위한 냉각장치를 포함한다. 또한 내화물의 벽돌들로써 연소실 벽을 라이닝함으로써 극히 높은 온도가 연소실 내부에 제공될 수 있다.

청구항 제14항에 따라서, 연소실은 출발물질, 용융물질 그리고 연소 가스를 위한 출구부를 포함하며 이것은 장축에 대하여 비스듬이 배열되고 이 출구부와 함께 각각이 용융조 또는 용융통으로 향하는 공급도관 또는 연결통로로 연결된다. 따라서 연소가스 및 용융된 출발물질은 함께 제거될 수도 있다. 이러한 방법에서 용융된 출발물질은 용융통 내부에서 독립적으로 용융된 새로운 출발물질의 새로이 용융된 물질로 공급될 수 있고 이어서 설비의 하류부분에서 이것과 함께 새로운 광을 섬유들로 진행된다. 새로운 출발물질의 용융동안에 형성된 연소가스는 용융통안에서 형성된 연소가스로 또한 공급될 수 있고 이것과 결합되어 이미 존재하는 연소가스 정화설비가 재생된 물질로부터 나오는 연소가스의 연소가스정화를 위한 더 이상의 구조적인 수정없이도 사용될 수 있다. 본 명세서에서는 DE 43 25 726A가 다시 참조된다.

본 발명은 도면을 참조하여 더욱 상세하게 아래에 설명되어 질 것이다.

제1도는 분사흐름의 흐름방향에 평행한 단면을 가지는, 앞챔버, 연소실 그리고 용융통으로 향하는 피이더(feeder)로 이루어진 설비의 부분단면도를 나타내고, 제2도는 제1도에 나타낸 혼합기와 앞챔버의 확대된 부분단면도를 나타내며, 제3도는 제2도에 나타낸 것과 상응하는 혼합기 및 앞챔버의 부분도를 나타낸다.

제1도에서 본 발명장치의 실시예를 나타낸다. 용융사이클론로(1)가 (도면에 나타나지 않은) 용융통으로 개방된 피이더(2)상에 배열된다. 이러한 배열은 이중의 T자형 강철 거더(girder)들(6)에 의하여 지지된다.

이 용융사이클론로(1)는 버너연결부(12)에 의하여 용융사이클론로(1)에서 연소실(8)로 차례로 확장하는 화염관(14)에 고정되는 버너(10)를 내포하는 연소실(8)을 포함한다. 이 버너(10)는 이를 통하여 연료(18)가 공급될 수 있는 연료연결부(16)를 포함한다. 버너(10)는 또한 이를 통하여 연료(18)의 연소를 위한 연소공기(22)를 공급할 수 있는 연소공기연결부(20)를 포함한다.

용융사이클론로(1)의 연소실(8)은 피이더(2)를 경유하여 출구부(24)를 통해(도면에 나타나지 않은) 용융통에 연결되고 연소실(8)의 장축(28)을 따라 배열되는 반원의 단면부드(26)을 가진다. 이 연소실(8)은 적어도 세 개의 구역들 즉, 상부구역(30), 중심구역(32) 및 바닥구역(34)으로 분리될 수 있다. - 이미 언급된 바와같이 - 연소실(8)의 바닥구역(34)에 출구부(24)가 놓여지고 상부구역(30)에서 앞챔버(38)의 출구부(36) 뿐만아니라 버너(10)와 함께 연결요소로서 화염관(14)이 놓여진다.

앞챔버(38)는 이것에 의해 중앙축(40)을 따라 배열된 원형의 단면부를 구성하고 적어도 두 개의 부분 즉, 원통형의 상부 부분(44)과 연소실(8)로 직접 개방되는 원추형으로 테이퍼지는 바닥부분(46)으로 분리될 수 있다.

장입도관(48)은 원통형의 부분(44)에 대하여 편심적으로 수직으로 확장하여 앞챔버(38)로 개방되어서 장입도관(48)을 통하여 흐르는 선형의 분사흐름(50)이 앞챔버(38)로 편심적으로 공급될 수 있다. 이것은 내부의 앞챔버벽(52)을 따라 흐르고 여기서의 휘어진 형태로 인하여 굴절되며 이로인하여 회전하는 전송흐름(54)이 앞챔버(38)로부터 출구부(36)를 통하여 존재하고 연소실(8)의 상부구역(30)으로 흐른다.

혼합기(56)는 장입도관(48)의 자유단부에 연결되고 인젝터노즐(60), 예컨데 출발물질 슈트(chute)로 이루어지는 출발 물질공급도관(62) 그리고 장입도관(48)으로 열여지는 입구부(64)를 포함하는 분사기(58)를 구성한다. 출발물질 공급도관(62)의 종부는 인젝터노즐(60)의 출구부와 장입도관(48)의 입구부(64) 사이로 열린다. 분사기(58)에 의하여 그곳으로 공급된 전송공기(66)는 인젝터노즐(60)에 의하여 선형의 분사흐름으로 가속된다. 이러한 선형의 분사흐름(50)으로 분쇄된 재생의 규산염 출발물질(70)들이 도입된다. 이 가속된 선형의 분사흐름(50)은 따라서 전송공기(66)와 재생된 출발물질(70)로 구성된다. 앞챔버(38)에 의하여 선형의 분사흐름(50)으로부터 생성된 회전하는 전송흐름(54)은 이것의 나선축(72) 방향으로 앞챔버(38)로부터 연소실(8)로 출구부(36)를 통하여 그리고 연소실을 통하여 출구부(24)를 향하여 흐르며, 이것은 이상적으로 앞챔버(38)의 중앙축(40)과 이상적으로는 일치한다. 이것의 통과 과정에서 회전하는 전송흐름(54)은 용융사이클론(1)의 연소실(18) 내부로 점차 분기한다.

나선형의 흐름속들을 포함하는 회전하는 외피흐름(74)이 내부의 연소실벽(78)을 따라 연소실 내부에서 버너(10)의 화염(76)에 의하여 형성되고 버너(10)로부터 버너의 연결부(12)와 연소실(8)의 원형인 단면부들(26)과 평행한 평면에서 평향적인 화염관(14)을 통하여 연소실(8)의 상부구역(30)으로 흐르고 거기서부터 나선형의 궤도들로 연소실(8)의 출구부(24)로 하강한다. 여기서 외피흐름(74)은 동선이 출구부(36)에서 출구부(24)로 점차 분기하는 전송흐름(54)을 둘러싸며, 전송흐름(54)의 외피흐름(74)과의 연속적인 혼합을 결과케 한다.

버너(10)의 화염(76)과 함께 이것으로 부터의 연소가스(80)는 연소실(8)로 역시 흐른다. 연소실(8)의 상부구역(30)에서 각각 출발물질(70)에 들러붙은 불순물들 및 폐기물들이 타버린다. 이 연소산물들은 가스상으로 되어 출구부(24)를 통하여 피이더(2)로 결국 흐르는 연소가스(80)와 혼합된다. 연소실(8)의 중심구역(32)와 바닥구역(34)에서 재생된 규산염 출발물질은 용융되어 출구부(24)를 통하여 연소가스(80)와 함께 피이더(2)로 역시 흐르고 피이더를 통하여(도면에는 나타나지 않은) 용융통으로 흐르는 용융된 출발물질(82)이 된다. 이 연소가스(80)는 용융통으로 부터의 연소가스들과 함께 처리된다.

버너의 오리피스(84)와 마찬가지로 연소실 벽(78)은 극히 내열이고 비활성인 벽돌들(86)로 둘러 쌓인다. 또한 연소실(8)은 연소실벽(78)과 버너의 오리피스(84)를 냉각하기 위한 냉각장치(88)를 포함한다. 앞챔버(38)는 앞챔버의 벽(52)이 냉각매개체에 의하여 냉각될 수 있는 냉각장치(94)를 역시 포함한다.

앞챔버(38)와 혼합기(56)의 확대된 모습이 제2도에 나타나고 이것의 단면도가 제3도에 보여진다. 각각 미리 가속되거나 또는 미리 압축된 전송공기(66)가 분사기(58)로 공급되고 인젝터 노즐(60)에 의하여 실제로 상당히 연속적인 가속으로 방출된다. 이와같은 방법에서 250m/s 를 초과하는 높은 유동속도가 얻어질 수 있다. 따라서 가속된 전송공기(66)는 출발물질 공급도관(62)을 통하여 재생된 규산염 출발물질(70)과 함께 공급되며, 전송공기(66)와 출발물질(70)로 구성된 선형의 분사흐름(50)을 결과케 한다.

이 선형의 분사흐름(50)은 장입도관(48)을 통하여 앞챔버(38)로 공급되며 여기서 분사흐름(50)은 나선형의 흐름속들을 포함하는 회전하는 전송흐름(54)으로 변형된다. 이 회전하는 전송흐름(54)은 이것의 나선축(72)을 따라 앞챔버의 원통형의 상부부분(44)으로부터 흐름방향으로 원추형으로 테이퍼지는 바닥부분(46)을 통하여 흐르고, 이 앞챔버(38)로부터 출구부(36)을 통하여 나오고(도면에 나타나지 않은) 연소실(8)로 들어간다. 바닥부분(46)의 원추형의 테이퍼진 곳은 다시한번 회전하는 전송흐름(54)의 중심잡기와 동시에 이것을 어느정도로 가속하는 그리고(도면에 나타나지 않는) 연소실(8)로 부터 앞챔버(38)로의 열의 피드백을 방지하는 이중의 목적을 가진다. 열의 부하를 감소시키고 출발물질 입자들이 앞챔버의 벽(52)에 들러붙는 것을 방지하기 위하여 앞챔버(38)는 냉각장치(94)가 갖추어져 있다.

Claims (14)

1. 실리케이트물질들(70)을 용융시키기 위한 열이 연료(18) 및 연소공기(22)를 공급시키는 동안 발생되는 재생된 규산염 출발물질(70)들을 용융시키기 위한 방법에 있어서,

   전송공기(66)와 실리케이트물질(70)의 나선형의 흐름패턴들을 따르는 회전하는 전송흐름(54)이 나선축(72)의 방향으로 연소실로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 전송흐름(54)이 상기한 연소실(8)의 상부영역(30)으로 상기한 연소실(8)의 장축(28)과 동축적으로 공급되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   전송공기(66)는 가속되고 실리케이트물질(70)은 전송공기(66)와 폐규산염물질(70)으로 이루어진 선형의 분사흐름(50)을 생성시키기 위하여 이 가속된 이렇게 발생된 선형의 분사흐름(50)이 전송흐름(54)을 형성하도록 회전하는 것을 특징으로 방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서,

   공급된 전송흐름(54)이 상기한 연소실(8)의 상부영역에서 나선형의 흐름패턴을 따르는 회전하는 외피흐름(74) 바람직하게는 버너(10)의 화염으로 둘러싸여지는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서,

   실리케이트물질(70)과 전송공기(66)로 이루어진 상기한 전송흐름(54)과 상기한 회전하는 외피흐름(74)이 장축(28) 방향으로 상기한 연소실(8)의 내부로 하강할 때 서로 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기한 전송흐름(54)과 상기한 회전하는 외피흐름(74)이 상기한 연소실(8) 내부에서 동일한 방향으로 회전하는 즉, 이들의 회전벡터들이 동일한 방위를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기한 연소실(8)의 상부영역(30)에서 상기한 실리케이트물질(70)의 제1차 체류시간과 상승된 온도가 상기한 실리케이트물질(70)에 들러붙거나 또는 상기한 실리케이트물질(70)에 포함된 산화가능한 물질이 연소되고 연소산물들이 가스상으로 되어 화염(76)의 연소가스(80)와 혼합되도록 선택되고, 상기한 연소실(8)의 중앙영역(32)에서 상기한 실리케이트물질(70)의 제2차 체류시간과 더 낮은 온도가 상기한 실리케이트물질(70)이 액상으로 되고 상기한 연소가스(80)와 함께 순수한 용융실리케이트물질(82)로서 상기한 연소실(8)로부터 배출되게 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   신선한 공기가 통의 연소가스로부터 및/또는 상기한 연소가스(80)로부터 나온 열에너지와 함게 공급되고 이렇게 가열된 신선한 공기는 상기한 연소실로 직접 공급된 상기한 연소공기의 부분 흐름과 상기한 전송공기(66)의 형태를 가지는 부분 흐름으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 연료(18)와 연소공기(22)가 상기한 실리케이트물질(70)의 존재하에서 연소될 수 있는 연소실(8)을 포함하는 재생된 규산염 실리케이트물질들(70)을 용융시키기 위한 장치에 있어서,

   중앙축(40)을 따라 원형의 단면부들(42)을 포함하는 앞챔버(38)는 실리케이트물질(70)과 전송공기(66)로 이루어진 분사흐름(50)을 발생시키기 위한 혼합기(56)와 상기한 연소실(8) 사이에 배열되고, 상기한 분사흐름(50)이 전송흐름(54)을 생성시키기 위하여 장입도관(48)을 통하여 중앙측(40)에 대하여 비스듬한 방향으로 상기한 앞챔버(38)에 편향적으로 공급되어질 수 있으며, 상기한 앞챔버(38)는 중앙축(40)에 대하여 비스듬하고 상기한 장입도관(48)으로부터 축으로 떨어진 배열된 출구부(36)를 포함하며 이것이 상기한 연소실(8)로 열리는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기한 혼합기(56)는 분사노즐(60), 실리케이트물질 공급도관(62), 바람직하게는 실리케이트물질 슈트(62) 그리고 장입도관(48)으로의 도입부(64)를 포함하는 분사기(58)로 이루어지는, 여기서 실리케이트물질 슈트(62)가 상기한 분사노즐과 상기한 도입부(64)로 들어가는 것을 특징으로하는 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기한 연료(18) 및 상기한 연소공기(22)의 연소를 위한 버너(10)가 직립한 종축(28)을 가지는 상기한 연소실에 외부적으로 제공되며, 버너의 오리피스(84)가 그것의 상부영역(30)에 비스듬히 상기한 연소실(8)의 종축과 평행한 평면에 배열되어, 외피흐름(74)의 형태를 가지는 생성된 화염(76)이 상기한 연소실(8)로 편향적으로 통과될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제9항 내지 제11항중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기한 앞챔버(38)의 상기한 출구부(36)에 관련하여 상류위치에 배열된 상기한 앞챔버(38)의 일부분(46)이 흐름방향으로 원추형의 테이퍼진 형태를 가지고 바람직하게 상기한 연소실(8)로 직접 열려지는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기한 앞챔버(38)가 앞챔버 벽(52)을 냉각하기 위한 냉각수단(94)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제9항 내지 제13항중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기한 연소실(8)은 용융된 실리케이트물질(82)과 연소가스(80)를 위한 출구부(24)를 포함하고 이것은 상기한 연소실(8)의 기저영역에서 종축(28)에 대하여 비스듬히 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.