PL167671B1 - Sposób i piec do przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu wlókien mineralnych PL - Google Patents

Abstract

1 Sposób przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu wlókien mineralnych polegajacy na tym, ze material wyjsciowy w postaci mineralów stalych dopro- wadza sie do górnego konca szybu, przedluzonego na dolnym koncu w kierunku bocznym, przy czym formuje sie z tego materialu stos majacy w przedluzonej czesci pieca szybowego pochylona powierzchnie, podgrzewa sie material wyjsciowy do stopienia za pomoca co najmniej jednego palnika wyrzucajacego strumien goracych gazów ku pochylonej powierzchni, i odprowadza sie roztopiony wsad z dna wspomnianego pieca szybowego, znamienny tym, ze na pochylona powierzchnie stosu materialu dop- rowadza sie material z odpadowych wlókien mineralnych. 6. Piec do przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu wlókien mineralnych zawierajacy szyb, wyposa- zony w górnym koncu w urzadzenie do doprowadzania materialu wyjsciowego oraz urzadzenie do odprowadza- nia gazu wylotowego, zas w dolnym koncu majacy co najmniej jedno przedluzenie w kierunku bocznym, uksz- taltowane tak, ze znajdujacy sie w nim material wyjs- ciowy tworzy stos o pochylonej powierzchni, i w którym znajduje sie jeden albo kilka palników wyrzucajacych strumien goracych gazów na pochylona powierzchnie oraz urzadzenia do odprowadzania roztopionego wsadu, znamienny tym, ze jest dodatkowo zaopatrzony w urza- dzenia (13, 14,15) do doprowadzania odpadów wlókien mineralnych na pochylona powierzchnie (21) stosu (20) materialu (3) Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych oraz piec do przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych.

Znany jest sposób przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych, w którym materiał wyjściowy doprowadza się w postaci minerałów stałych do górnego końca szybu, którego dolny koniec ma co najmniej jedno przedłużenie w kierunku bocznym, przy czym formuje się z tego materiału, stos mający w przedłużonej części pieca szybowego pochyloną powierzchnię, podgrzewa się materiał wyjściowy do stopienia za pomocą jednego albo kilku palników wyrzucających strumień gorących gazów ku pochylonej powierzchni oraz odprowadza się roztopiony wsad z dna pieca szybowego.

Znany jest także piec do przygotowywania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych, składających się z szybu, wyposażonego w górnym końcu w urządzenie do doprowadzania materiału wyjściowego oraz urządzenie do odprowadzania gazu wylotowego, zaś w dolnym końcu mającego co najmniej jedno przedłużenie w kierunku bocznym, które jest tak ukształtowane, że znajdujący się w nim materiał wyjściowy tworzy stos o pochylonej powierzchni. Znany piec wyposażony jest w jeden albo kilka palników wyrzucających strumień gorących gazów na pochyloną powierzchnię oraz w urządzenia do odprowadzania roztopionego wsadu.

167 671

Podczas produkcji wyrobów z włókien mineralnych powstają znaczne ilości, materiałów odpadowych. Mogą to być np. odcięte kawałki (ścianki krawędzi) płyt z włókien mineralnych, wybrakowane płyty z włókien mineralnych lub części takich płyt. W takich odpadach zazwyczaj znajduje się spoiwo, ale oprócz niego także surowiec niezbędny do wytwarzania roztopionego wsadu.

Dotychczas odpady włókien mineralnych były wyrzucane na specjalnie przeznaczone do takich celów wysypiska śmieci. Jednakże stopniowo coraz poważniejszym problemem jest znalezienie odpowiednich miejsc na wysypiska, co częściowo wynika z tego, że w skład odpadów może wchodzić niepalne spoiwo zawierające substancję toksyczną, fenol.

Ponadto koszt wyrzucania na wysypiska śmieci gwałtownie rośnie.

Z tego względu, zamiast wyrzucania takich odpadów na takie odpowiednie wyspiska śmieci, pożądane byłoby przetwarzanie ich na roztopiony wsad, który można wykorzystać do produkcji włókien mineralnych.

Z tego względu podjęto próbę wprowadzania odpadów do pieca szybowego w postaci mieszaniny ze zwykłymi materiałami wyjściowymi, ale skutkiem takiego rozwiązania były problemy z działaniem pieca szybowego. Wynika to z tego, że doprowadzana do pieca szybowego mieszanina odpadów ze zwykłymi materiałami wyjściowymi działa niekorzystnie na skierowany ku górze pieca szybowego przepływ gorących gazów.

Poza tym sposób ten nie gwarantuje zupełnego rozkładu spoiwa, natomiast następnie jego piroliza i niepożądana emisja jej produktów, które muszą być następnie usuwane poprzez dopalanie, silnie wpływające na wzrost kosztów.

Dobrze znane jest rozdrabnianie odpadów pochodzących z produkcji włókien mineralnych za pomocą młyna młotkowego, a następnie mieszanie powstałego wyrobu ze spoiwem, np. w postaci lepiszcza, i wytwarzanie brykietów, które są wykorzystywane w mieszaninie ze zwykłymi materiałami wyjściowymi jako wsad do tradycyjnych pieców szybowych.

Jednakże ze stosowaniem takich brykietów są związane pewne niedogodności. Intensyfikują one powstawanie wsadu spienionego, a ponadto w dalszym ciągu nie jest rozwiązany problem niepożądanej emisji substancji pochodzących ze spoiwa.

Poza tym produkcja brykietów jest kosztowna, co wynika z tego, że należy do niej zastosować pracochłonny i zwiększający koszty proces oraz potrzebny jest kosztowny oddzielny zakład do brykietowania taką techniką.

Celem wynalazku jest prosty i skuteczny sposób wykorzystania odpadów włókien mineralnych, powstających w procesie ich produkcji, do wytwarzania roztopionego wsadu mineralnego.

Sposób przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych, w którym materiał wyjściowy w postaci minerałów stałych doprowadza się do górnego końca szybu, przedłużonego na dolnym końcu w kierunku bocznym, przy czym formuje się z tego materiału stos, mający w przedłużonej części pieca szybowego pochyloną powierzchnię, podgrzewa się materiał wyjściowy do stopienia za pomocą co najmniej jednego palnika wyrzucającego strumień gorących gazów ku pochylonej powierzchni, i odprowadza się roztopiony wsad z dna wspomnianego pieca szybowego, według wynalazku polega na tym, że na pochyloną powierzchnię stosu materiału doprowadza się materiał z odpadowych włókien mineralnych.

Korzystnie wspomniany materiał odpadowy doprowadza się na pochyloną powierzchnię w kilku miejscach w tym samym czasie.

Korzystnie cały materiał odpadowy doprowadza się do przedłużonej części pieca szybowego w jednym miejscu, zaś doprowadzony materiał rozprowadza się po pochylonej powierzchni.

Korzystnie przed doprowadzeniem do pieca materiał odpadowy rozdrabnia się na kawałki, o takich wymiarach, że ich długość w miejscu najbardziej rozległym wynosi poniżej 100 mm.

Korzystnie przed doprowadzeniem do pieca materiał odpadowy rozdrabnia się na kawałki, o takich wymiarach, że ich długość w miejscu najbardziej rozległym wynosi poniżej 50 mm.

Piec do przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych zawierający szyb, wyposażony w górnym końcu w urządzenie do doprowadzania materiału wyjściowego oraz urządzenie do odprowadzania gazu wylotowego, zaś w dolnym końcu mający co najmniej jedno przedłużenie w kierunku bocznym, ukształtowane tak, ze znajdujący się w nim materiał wyjściowy

167 671 tworzy stos o pochylonej powierzchni, i w którym znajduje się jeden albo kilka palników wyrzucających strumień gorących gazów na pochyloną powierzchnię oraz urządzenia do odprowadzania roztopionego wsadu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest dodatkowo zaopatrzony w urządzenie do doprowadzania odpadów włókien mineralnych na pochyloną powierzchnię stosu materiału.

Wynalazek jest oparty na odkryciu, że doprowadzenie odpadów na powierzchnię materiału wyjściowego nie działa niekorzystnie na przepływ gorących gazów przez stos materiału, a temperatura na pochyłej powierzchni stosu materiału jest bardzo wysoka, mianowicie około 1300°C, a zatem znacznie wyższa od 800°C, które są wymagane do całkowitego rozkładu spoiwa i przetworzenia go na nieszkodliwe związki, mianowicie na podstawowy CO 2 i parę wodną, co eliminuje konieczność stosowania urządzeń dopalających.

Przyczyną tego, że doprowadzone odpady nie wpływają niekorzystnie na przepływ gorących gazów przez stos materiału, jest po części szybkie ich stopienie ze względu na dużą powierzchnię (pole powierzchni na jednostkę objętości materiałów odpadowych o strukturze włóknistej jest do 20000 razy większe niż odpowiadająca temu wartość dla materiału wyjściowego), częściowo wysokie natężenie promieniowania w tej części pieca, do której doprowadzane są odpady, a częściowo bardzo wysoka temperatura w tym miejscu, jak wspomniano powyżej.

Ponadto niespodziewanie stwierdzono, że roztopiony wsad z odpadów płynie małymi strumieniami pokrywającymi tylko niewielką część pochylonej powierzchni i dlatego nie przeszkadza gorącym gazom spalinowym w przepływie przez tę powierzchnię i dalej ku górze przez stos materiału, gdzie ogrzewają materiał wyjściowy, co jest warunkiem wstępnym do stopienia materiału wyjściowego w przedłużonej części pieca szybowego.

Inną zaletą sposobu według wynalazku jest eliminacja wytwarzania brykietów, a tym samym konieczności rozdrobnienia odpadów, co jest niezbędne w przypadku używania odpadów do produkcji brykietów.

W wyniku tego wyeliminowano lub zmniejszono problem pylenia związany ze wstępną obróbką odpadów.

Następną zaletą sposobu według wynalazku jest minimalna emisja pyłów zawartych w gazach spalinowych, co wynika z szybkiego przebiegu wytopu.

Najlepsze wyniki uzyskano doprowadzając odpady na pochyloną powierzchnię w kilku miejscach, np. na tym samym poziomie, w tym samym czasie.

Istnieje kilka różnych sposobów doprowadzania odpadów, np. poprzez śluzy komorowe, za pomocą przenośników ślimakowych lub tłoków, albo pneumatycznie.

Zamiast stosowania kilku urządzeń doprowadzających odpady do pieca można to robić w jednym miejscu i zaopatrzyć piec w urządzenia do rozprowadzania doprowadzonego materiału po wspomnianej pochylonej powierzchni.

Według przykładowej wersji sposobu według wynalazku, przed doprowadzeniem odpadów do pieca następuje ich rozdrobnienie na kawałki, których długość w największym miejscu nie przekracza 100 mm, korzystnie 50 mm.

Rozdrobnienie odpadów przeznaczonych do doprowadzania do pieca można przeprowadzić na przykład w młynie młotkowym lub w urządzeniu do rozwiercania.

Roztapianie materiału wyjściowego zawierającego odpady jest dokonywane, korzystnie, za pomocą jednego lub kilku palników gazowych i/lub olejowych, rozmieszczonych w taki sposób, że wytwarzany przez nie strumień gorących gazów spalinowych jest kierowany w zasadzie prostopadle na wspomnianą pochyloną powierzchnię, dzięki czemu roztapianie następuje głównie w pobliżu pochylonej powierzchni.

W przypadku gdy włókna mineralne zawierają spoiwo i/lub substancję organiczną w gorących gazach spalinowych może znajdować się nadmiar tlenu albo też dodatkowy tlen można doprowadzić oddzielnie, w celu zagwarantowania zupełnego przetworzenia spoiwa i innych substancji organicznych, jeżeli są na produkty nieszkodliwe. Typowo, spoiwo stanowi wagowo 2% odpadów.

Piec według niniejszego wynalazku ma komorę do gromadzenia roztopionego wsadu połączoną z przedłużoną częścią pieca, 1 zaopatrzoną, korzystnie, w urządzenia do kondycjonowania roztopionego wsadu, np. w postaci palników gazowych i/lub olejowych.

167 671

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii I-I przez piec według fig. 2 oraz fig. 2 przedstawia piec według fig. 1 w widoku z góry.

W skład pokazanego na rysunkach pieca wchodzi szyb 1 z urządzeniem dozującym 2 przeznaczonym do doprowadzania materiału wyjściowego 3 do górnej części szybu 1. Następnym elementem szybu 1 jest kanał wydechowy 4 do odprowadzania gazów wylotowych.

Poza tym piec ma dno 5 biegnące od szybu 1 w ten sposób, że powstaje komora pieca 6, ograniczona ścianką górną 7 i końcową 8. Dalej w skład pieca wchodzi komora 9 do gromadzenia roztopionego wsadu, połączona z komorą roztapaiania 6, przy czym we wspomnianej komorze 9 do gromadzenia roztopionego wsadu znajduje się urządzenie odprowadzające roztopiony wsad zaopatrzone w sterowany pneumatycznie zawór 11 i mające ściankę górną 12.

W ściance górnej 7 znajdują się trzy kanały zasilające 13, każdy połączony z urządzeniem dozującym w postaci przenośnika ślimakowego 14 i silnikiem 15 i skrzynią zasypową 16.

Następnymi elementami pieca są trzy palniki gazowe 17 zamontowane ukośnie w ściance końcowej 8 oraz dodatkowy palnik gazowy 18 zainstalowany pionowo w ściance górnej 12.

Opisany piec pracuje w następujący sposób:

Materiał wyjściowy 3 jest doprowadzany do szybu 1 za pomocą urządzenia dozującego 2, wskutek czego formuje się stos 20 materiału z pochyloną powierzchnią 21 znajdującą się w komorze roztapiania 6.

Podczas spalania gazu w palnikach 17 powstają strumienie gorących gazów spalinowych, które po zetknięciu się z powierzchnią 21 ogrzewają materiał wyjściowy 3 oraz materiał odpadowy, doprowadzony na pochyloną powierzchnię 21 i rozprowadzony po niej za pomocą przenośnika ślimakowego 14 i kanałów zasilających 13 po wsypaniu do skrzyni zasypowej 16.

Dzięki temu materiały są roztapiane, a roztopiony wsad spływa w dół na dno 5 pieca, następnie do komory 9 i do urządzenia wylotowego 10.

W trakcie przebywania w komorze 9 roztopiony wsad jest utrzymywany w stanie podgrzanym dzięki gorącym gazom spalinowym wytwarzanym za pomocą palnika 18. Roztopiony wsad jest odprowadzany z komory 9 i doprowadzanie roztopionego wsadu jest regulowane za pomocą zaworu 11.

Przykład technologiczny. Poniżej podano dane liczbowe charakteryzujące ciągły proces technologiczny, który stanowi przykład realizacji sposobu według wynalazku. Dane te obejmują ilość wsadu w jednostce czasu, wielkość dostarczanej energii, zużycie i straty energii oraz temperatury w piecu.

Ilość wsadu w jednostce czasu
Materiał wyjściowy	3500 kg/h
Materiał z odpadowych włókien mineralnych	1500 kg/h
Całkowita ilość wsadu	5000kg/k

Wielkość dostarczanej energii
Paliwo	Olej gazowy
Wartość kaloryczna paliwa	41 86 MJ/kg
Natężenie przepływu paliwa	247 kg/h
Wielkość dostarczanej energii (palniki 17 i 18)	2869 kW
Wstępnie ogrzane powietrze spalania	3013m3/h
Temperatura wstępnie ogrzanego powietrza spalania	500°C
Zawartość energetyczna powietrza spalania	539 kW
Energia dostarczana z materiału palnego
(spoiwo) w materiale z odpadowych włókien mineralnych	262 kW
Całkowita wielkość dostarczanej energii	3670 kW

167 671

Zużycie energii

Straty energii poprzez emisję ciepła z powierzchni pieca l49kW

Straty energii w postaci ciepła zawartego w odprowadzonych gorących gazach spalinowych 478 kW

Straty energii w postaci nie spalonych cząstek gazów spalinowych 4kW

Energia do stopienia materiału wyjściowego 1323kW

Energia do wstępnego ogrzania materiału wyjściowego 1047kW

Energia do stopienia materiału z odpadowych włókien mineralnych 667 kW

Całkowite zużycie energii 3670 kW

Temperatury w piecu

Temperatura na pochylonej powierzchni stosu materiału 1250°C

Temperatura gazu spalinowego w komorze (6) pieca 1480°C

Temperatura topnienia 1312°C

Temperatura na wewnętrznej powierzchni ścian komory (6) pieca 1330°C

Temperatura gazu spalinowego opuszczającego piec szybem (1) 150°C

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz

Cena 1,50 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych polegający na tym, że materiał wyjściowy w postaci minerałów stałych doprowadza się do górnego końca szybu, przedłużonego na dolnym końcu w kierunku bocznym, przy czym formuje się z tego materiału stos mający w przedłużonej części pieca szybowego pochyloną powierzchnię, podgrzewa się materiał wyjściowy do stopienia za pomocą co najmniej jednego palnika wyrzucającego strumień gorących gazów ku pochylonej powierzchni, i odprowadza się roztopiony wsad z dna wspomnianego pieca szybowego, znamienny tym, że na pochyloną powierzchnię stosu materiału doprowadza się materiał z odpadowych włókien mineralnych.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wspomniany materiał odpadowy doprowadza się na pochyloną powierzchnię w kilku miejscach w tym samym czasie.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cały materiał odpadowy doprowadza się do przedłużonej części pieca szybowego w jednym miejscu, zaś doprowadzony materiał rozprowadza się do pochylonej powierzchni.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed doprowadzeniem do pieca materiał odpadowy rozdrabnia się na kawałki, o takich wymiarach, że ich długość w miejscu najbardziej rozległym wynosi poniżej 100 mm.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed doprowadzeniem do pieca materiał odpadowy rozdrabnia się na kawałki, o takich wymiarach, że ich długość w miejscu najbardziej rozległym wynosi poniżej 50 mm.
6. 6. Piec do przygotowania roztopionego wsadu do wyrobu włókien mineralnych zawierający szyb, wyposażony w górnym końcu w urządzenie do doprowadzania materiału wyjściowego oraz urządzenie do odprowadzania gazu wylotowego, zaś w dolnym końcu mający co najmniej jedno przedłużenie w kierunku bocznym, ukształtowane tak, że znajdujący się w nim materiał wyjściowy tworzy stos o pochylonej powierzchni, i w którym znajduje się jeden albo kilka palników wyrzucających strumień gorących gazów na pochyloną powierzchnię oraz urządzenia do odprowadzania roztopionego wsadu, znamienny tym, że jest dodatkowo zaopatrzony w urządzenia (13,14,15) do doprowadzania odpadów włókien mineralnych na pochyloną powierzchnię (21) stosu (20) materiału (3).