RU2266872C2 - Способ и устройство для изготовления минеральных волокон - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к производству минеральных волокон. Техническая задача изобретения - создание экологически чистого способа получения минеральных волокон. Минеральное волокно получают, суспендируя порошковое углеродное топливо в предварительно нагретом воздухе и сжигая топливо. Минеральный материал суспендируют в виде частиц, нагретых по меньшей мере до 700°С в пламени, и расплавляют его в циркуляционной топочной камере. Горячие отработанные газы отделяют от расплава и собирают расплав. Осуществляют контакт отработанных газов в циклонном предварительном нагревателе в условиях восстановления NO_x с минеральным материалом в виде частиц, который подлежит расплавлению, тем самым восстанавливают NO_x в отработанных газах и предварительно нагревают материал по меньшей мере до 700°С. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к производству минеральных волокон путем сжигания горючего материала в присутствии неорганического материала в виде частиц и формирования, за счет этого, расплава, и путем последующего волокнения этого расплава для формирования волокон.

Если волокнами является стекловолокно, то расплав обычно формируют путем введения неорганического материала в виде частиц в заранее сформированную ванну расплава в электропечи или в другой печи-ванне. Этот способ рационален с точки зрения химических, физических свойств и экономических показателей изготовления стекловолокна со следующим обычным химическим весовым составом оксидов: свыше 10% Na₂O+K₂O; ниже 3% железа в виде FeO, ниже 20% СаО+MgO; свыше 50% SiO₂ и ниже 5% Al₂O₃ и часто - некоторое количество бора. Но эта система не является ни практичной, ни экономичной с точки зрения температуры расплава, прочих физических свойств и экономических показателей для изготовления волокон из горной породы, камня или шлака со следующим обычным химическим весовым составом оксидов: ниже 10% Na₂O+K₂O; свыше 3% железа в виде FeO, свыше 20% СаО+MgO и ниже 50% SiO₂ и часто свыше 10% Al₂O₃ и в большинстве случаев с небольшим содержанием бора.

Обычно расплав для волокна из шлака, камня или горной породы получают с помощью шахтной печи, в которой самоопирающийся штабель неорганического материала в виде частиц нагревается за счет сжигания горючего материала в печи. Штабель постепенно расплавляется и пополняется сверху; при этом расплав стекает вниз по штабелю и наружу из пода печи. Обычно в качестве печи в этих целях используется вагранка.

Необходимо, чтобы штабель был самоопирающимся и проницаемым для дымовых газов, которые обычно образуются при сгорании углеродного материала в штабеле. Поэтому необходимо, чтобы весь материал штабеля был достаточно крупным (чтобы быть проницаемым), значительной физической прочностью и не оседал до тех пор, пока не установится сгорание или плавление. На практике это означает, что углеродный материал является коксом, а материал в виде частиц является либо крупнодробленой горной породой, камнем или шлаком, или находится в виде брикетов, сформированных из тонкоизмельченного материала.

Соответственно, если имеется только тонкоизмельченный материал в виде частиц, то необходимы дополнительные затраты и дополнительная работа по формированию его в брикеты. Для брикетирования обычно используется содержащий серу материал в качестве связующего; например - портланд-цемент с гипсом, и это означает, что получаемый при этом материал будет иметь высокое содержание серы, которую необходимо перерабатывать. Газ обычно будет содержать H₂S и СО, если его не дожигать.

Для этого, и по другим причинам, обычно необходимо дожигать исходящие из вагранки газы, чтобы выпускаемые в атмосферу газы были бы экологически приемлемыми; и желательно устранить необходимость применения камеры догорания.

Вагранка или другая шахтная печь также имеют тот недостаток, что создаваемые в печи условия всегда имеют тенденцию быть в достаточной степени восстанавливающими, восстанавливая некоторое количество железа до металлического состояния. В связи с этим возникает необходимость отделения металлического железа от расплава, в результате чего снижается производительность по волокну, образуются железные отходы; при этом также возникает риск коррозии в зоне, содержащей железо и шлак.

Еще один недостаток заключается в том, что этот способ не обеспечивает высокий термический кпд.

Несмотря на эти недостатки, способ с помощью вагранки или другой шахтной печи широко используется во многих странах для изготовления волокон из горной породы, камня или шлака, имеющих, например, упоминаемый выше состав.

Тем не менее, существует и давно существовала необходимость обеспечения системы без некоторых или всех указанных выше недостатков. Настоящее изобретение направлено на обеспечение системы с высоким термическим кпд и обеспечивающей экологически приемлемые выходящие газы; предпочтительно без использования камеры догорания или иной особой обработки выходящих газов для устранения загрязнения окружающей среды. Также желательно, чтобы в системе не происходило восстановление железа и не было необходимости в брикетировании.

Почти двадцать лет тому назад документ US 4,365,984 предложил изготовление волокон из шлака, камня или горной породы полностью другим способом. Способ предусматривает суспендирование порошкового угля в предварительно нагретом воздухе для горения, и сгорание суспендированного угля в присутствии суспендированного минерального материала в виде частиц в циркуляционной топочной камере, т.е. в топочной камере, в которой суспендированные материалы в виде частиц и воздух циркулируют в системе, являющейся циклонной циркуляционной системой или приближающейся к этой системе.

Согласно этому способу образуется минеральный расплав и горячие отработанные газы. Расплав собирается в ванне, и поток расплава затем подвергается волокнообразованию в центрифуге волокнообразования. Горячие отработанные газы используются для предварительного нагревания воздуха для горения, до его смешивания с углем, за счет теплообмена между воздухом и отработанными газами. Согласно этому способу воздух для горения смешивается с углем, и материал в виде частиц имеет температуру от 430 до 650°С, и температура пламени в печи составляет от 1500 до 1900°С. Неорганический материал в виде частиц полностью или частично предпочтительно обеспечивается в виде суспендированного угля, с использованием угольных отходов контура промывки угольной мелочи.

Хотя теоретически этот способ работоспособен и устраняет необходимость брикетирования и, вероятно, возможность восстановления железа, он явно сопряжен со значительными проблемами экологичности выходящих газов, и имеет низкий кпд. Соответственно, на практике он не является экономичным и экологичным по сравнению с обычными способами, осуществляемыми в шахтной печи, и поэтому это означает, что технология циркуляционной топочной камеры для изготовления волокна из шлака или горной породы не разработана. Это - несмотря на появившиеся в последние двадцать лет многочисленные публикации о технологии циркулирующей топочной камеры для различной минеральной продукции.

Одна из вероятных проблем экологичности исходящих материалов заключается в присутствии NOx в отработанных газах. Условия восстановления в вагранке минимизируют эту проблему, но условия меньшего восстановления и, в частности, упоминаемые выше окисляющие условия, которые будут преобладать в циркуляционной топочной камере, при высоких температурах способа обусловят значительное содержание NOx в выходящих газах, что создаст значительную экологическую трудность.

Желательно устранить эту и другие экологические проблемы способов, использующих невосстанавливающие условия в топочной камере, и устранить различные технические, экономические и экологические трудности, связанные с использованием вагранки и других шахтных печей.

В соответствии с настоящим изобретением предложен способ получения минерального расплава, который можно использовать для изготовления минеральных волокон, согласно которому

суспендируют порошковое углеродное топливо в предварительно нагретом воздухе для горения и сжигают суспендированное углеродное топливо для создания пламени;

суспендируют в пламени минеральный материал, предварительно нагретый по меньшей мере до 700°С, и расплавляют минеральный материал в циркуляционной топочной камере, тем самым формируя минеральный расплав и создавая горячий отработанный газ;

отделяют горячий отработанный газ от расплава и собирают расплав;

осуществляют контакт отработанного газа из расплава в циклонном предварительном нагревателе в условиях восстановления NO_x с минеральным материалом в виде частиц, который подлежит предварительному нагреванию и расплавлению, и тем самым восстанавливают NO_x в отработанном газе, и получают минеральный материал в виде частиц, предварительно нагретый по меньшей мере до 700°С;

и предварительно нагревают воздух для горения за счет теплообмена воздуха с отработанным газом из циклонного предварительного нагревателя.

Настоящее изобретение включает упоминаемый выше способ получения расплава, согласно которому собранный расплав затем потоком поступает в устройство волокнообразования, обычно представляющий собой центрифугу волокнообразования, и подвергается волокнению; волокна затем собирают, например в виде листа, и общепринятыми способами превращают в связанную или другую продукцию минерального волокна. Состав расплава обычно такой, что волокна представляют собой тип, обычно называемый волокном из шлака, камня или горной породы.

Изобретение также включает в себя способы, согласно которым полученный расплав можно использовать для совершенно других целей, например - для изготовления литой продукции.

Изобретение также включает в себя установку, используемую для получения расплава: средство создания пламени и средство для подачи минерального материала в виде частиц в пламя и используемую для этого циркуляционную топочную камеру; и систему рециркуляции, содержащую циклонный предварительный нагреватель.

Способ осуществляется легко, и поэтому он экономичен и экологичен по сравнению с обычными способами, использующими шахтную печь. В частности, способ можно реализовать рентабельным образом для обеспечения расплава, в котором не будет восстановленного железа, и отработанные газы согласно этому способу по существу не будут иметь NO_x и прочие нежелательные примеси, либо уровень загрязненности в них будет по существу низким - экологически приемлемым.

Условия восстановления NO_x предпочтительно создаются за счет введения азотосодержащего материала в циклонный предварительный нагреватель, в результате чего NO_x будет восстанавливаться в условиях, преобладающих в предварительном нагревателе. Азотосодержащий материал можно ввести в горячий отработанный газ, направляемый в предварительный нагреватель, либо его можно ввести непосредственно в предварительный нагреватель.

Введенный в циклон предварительного нагревателя азотосодержащий материал предпочтительно является аммиаком или аммиачным соединением, амином или карбамидом; причем карбамид может быть чистым карбамидом, или, более предпочтительно, смолистой продукцией - формальдегидом карбамида или формальдегидкарбамидом фенола. Особо предпочтительно, чтобы условия восстановления NO_x создавались путем введения в материал в виде частиц отходов связанной минеральной ваты, которые подают в циклон предварительного нагревателя; при этом отходы связанной минеральной ваты содержат карбамидную смолу (обычно - фенолкарбамидная смола) и/или аммиак или аммиачное соединение (например, буферное вещество для смолы в отходах минеральной ваты). Поэтому согласно настоящему изобретению обеспечивается возможность одновременной утилизации отходов и их взаимодействие в соответствующих условиях, чтобы восстановить значительное количество NO_x в отработанных газах до азота.

Количество аммиака или аммиачного производного, или другого NO_x-восстанавливающего соединения предпочтительно составляет от 1 до 4 (более предпочтительно: 1-2, или, наиболее предпочтительно: 1-1,7) молей на один моль NO_x; и реакцию предпочтительно проводят при значениях температуры от 800 до 1050°С. Время пребывания при реакции предпочтительно составляет по меньшей мере 0,3 сек и наиболее предпочтительно - по меньшей мере 1 сек. Обычно это может быть временем пребывания минерального материала в виде частиц в циклонном предварительном нагревателе, и/или в трубопроводе, пока отработанный газ не охладится ниже температуры реакции, например, ниже 800°С. При этих условиях в предпочтительном диапазоне значений температуры от 800 до 1050°С по существу весь NO_x восстанавливается до азота, даже если среда в предварительном нагревателе является предпочтительно окисляющей.

Поэтому согласно еще одному предпочтительному признаку настоящего изобретения: газовая атмосфера в циклонном предварительном нагревателе содержит избыточный кислород, предпочтительно в количестве, по меньшей мере равном 1% или 2%, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 4%, например - до 8 об. вес.% газовой среды. Несмотря на окисляющий характер этой среды NO_x восстанавливается за счет введения аммиака или другого азотного соединения в условиях, определенных для предварительного нагревателя.

Предварительный нагреватель поэтому может действовать одновременно как восстановитель NO_x и как окисляющая камера догорания для сжигания таких загрязнителей, как сульфид водорода и монооксид углерода, поступающих из циркуляционной топочной камеры.

Отработанные газы, отделенные от расплава и затем направленные в циклонный предварительный нагреватель, предпочтительно содержат меньше кислорода, чем количество, присутствующее в циклонном предварительном нагревателе; и предпочтительно воздух или другой источник кислорода вводят в отработанные газы либо в предварительном нагревателе, либо между расплавом и предварительным нагревателем.

Сгорание в циркуляционной топочной камере предпочтительно близко к стехиометрическому или даже является суб-стехиометрическим. Поэтому количество NO_x, образуемого во время сгорания, сводится к минимуму. Соотношение кислорода и горючего материала в общем составляет от 0,8 до 1; наиболее предпочтительно - от 0,85 до 0,99 и часто имеет значения от 0,92 до 0,97.

Таким образом, в предпочтительных способе и устройстве согласно настоящему изобретению сгорание углеродного материала в виде частиц и расплавление минерального материала в виде частиц проводят в несколько суб-стехиометрических условиях, и затем отработанный газ корректируют, чтобы тот стал несколько окисляющим, и вследствие этого отработанные газы - в одной операции - подвергаются и окислению после сгорания, и восстановлению NO_x в циклонном предварительном нагревателе.

Температура отработанных газов после их отделения от расплава предпочтительно составляет 1400 до 1700°С, часто от 1500 до 1600°С. Температура газов, поступающих в циклонный предварительный нагреватель, находится, как правило, в пределах от 1000 до 1500°С. Когда, что является нормальным условием, эта температура меньше температуры газа при его выходе из расплава, то снижение температуры можно обеспечить разбавлением с помощью воздуха и/или жидкого аммиака. Пропорции поступающего отработанного газа и минерального материала в виде частиц должны быть такими, чтобы минеральный материал предварительно нагревался в циклонном предварительном нагревателе до нужной температуры, обычно от 700 или 800 до 1050°С.

Отработанные газы из циклона предварительного нагревателя используются для предварительного нагревания воздуха для сгорания углеродного материала, и, как правило, на выходе из циклона предварительного нагревателя газы имеют температуру в пределах 800-900°С. Их предпочтительно используют для теплообмена с поступающим воздухом для горения, чтобы предварительно нагреть воздух по меньшей мере до 500°С и предпочтительно до 600-900°С, и наиболее предпочтительно до 700-800°С, приблизительно.

Используемый как топливо углеродный материал может быть любым углеродным материалом в виде частиц, обладающим надлежащей теплотворной способностью. Эта способность может быть относительно низкой, например: 10000 кДж/кг или даже 5000 кДж/кг. Им может быть, например, высушенный осадок сточных вод или отходы производства бумаги. Он предпочтительно имеет более высокую теплотворную способность и может быть отработанной футеровкой электролитической ванны алюминиевого производства, содержащими уголь отходами, например, угольные хвосты или порошковый уголь.

Топливо и воздух предпочтительно являются такими, что адиабатическая температура пламени (т.е. температура, которую дадут топливо и воздух, если нет обмена энтальпии с минеральным материалом в виде частиц или с другой окружающей средой) имеет значения в диапазоне от 1800 до 2500°С или более, предпочтительно в диапазоне 2000 до 2500°С.

Желательно, чтобы сгорание углеродного материала начиналось в предварительно нагретом воздухе до введения в пламя предварительно нагретого материала в виде частиц, чтобы температура пламени смогла подняться достаточно высоко перед тем, как будет введен охлаждающий минеральный материал в виде частиц, поскольку в ином случае кпд может значительно снизиться. Температура пламени предпочтительно составляет по меньшей мере около 1000°С и предпочтительно по меньшей мере 1200°С до введения в него предварительно нагретого минерального материала. Но если температура пламени будет слишком высока, то возрастет образование NOx, и поэтому температура пламени предпочтительно не должна превышать 1500 или 1600°С в момент введения минерального материала в виде частиц.

Как правило, материалы и условия предпочтительно таковы, что максимальная температура в циркуляционной топочной камере и в газах, из нее выходящих, не превышает 1600°С.

Далее изобретение излагается со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схема технологического процесса, показывающая одно из осуществлений устройства и способа согласно настоящему изобретению; и

Фиг.2 - схема альтернативной компоновки с заменой топочной камеры 25 и ванны 8, указанных на Фиг.1.

Порошковый уголь из шнека 1 или другого подающего механизма вводят в предварительно нагретый воздух для горения по трубопроводу 2 с помощью инжектора 3.

Порошковый уголь в шнеке 1 может быть угольной мелочью, но предпочтительно некоторая часть и обычно по меньшей мере 50%, и предпочтительно по меньшей мере 80%, и обычно весь уголь приготовлен размолом кускового угля, например, с помощью шаровой мельницы 4; при этом кусковой уголь может подаваться из бункера 5. Уголь - будь то мелочь или куски - может быть углем хорошего качества или угольными отходами с высоким содержанием неорганических веществ, например, от 5 до 50% неорганических веществ, остальное - уголь. Уголь предпочтительно в основном или полностью является углем хорошего качества, например, битуминозным углем или суб-битуминозным углем (стандарт ASTM D388 1984) и содержит летучие вещества, содействующие воспламенению.

Уголь или другая углеродная мелочь, вводимые в предварительно нагретый воздух для горения, имеет предпочтительные размеры частиц от 50 до 1000 мкм, предпочтительно от 50 до 200, в общем около 70 мкм в среднем; при этом около 90% мельче 100 мкм.

Предварительно нагретый воздух для горения предпочтительно имеет температуру от 500 до 800°С, наиболее предпочтительно - 700°С при контактировании с порошковым углем.

Получаемый при этом поток угля, суспендированного в воздухе, проходит по трубопроводу 24 обычно со скоростью 20-40 м/сек и поступает в циркуляционную топочную камеру 25. В соответствующих местах может быть предусмотрена одна или несколько газовых горелок 6, например: согласно технологической схеме и/или в трубопроводе 24, чтобы, при необходимости, инициировать сгорание.

Неорганический материал в виде частиц подающим механизмом 7 направляют в поток порошкового угля, суспендированного в воздухе в трубопроводе 24.

Давление в топочной камере 25 обычно выше давления в циклоне 22, и поэтому необходимо, чтобы конструкция подающего механизма 7 обеспечивала течение вниз твердых частиц несмотря на увеличение давления. Например, подающий механизм 7 может быть шнековым подающим механизмом, который выводит свой материал через нагнетательный клапан, или может быть клапаном псевдоожиженного слоя.

Необходимо, чтобы сгорание угля обязательно инициировалось до введения неорганического материала в виде частиц, так как в ином случае может произойти неполное сгорание. Температура пламени практически обычно составляет по меньшей мере 1200°С и предпочтительно не более 1500°С в точке, в которой материал в виде частиц подается в пламя.

Неорганический материал в виде частиц обычно подается в пламя довольно близко к циркуляционной топочной камере 25. Поэтому практически подающий механизм 7 обычно расположен близко ко входу в камеру 25 и даже может напрямую соединяться с камерой 25.

Для создания пламени горизонтальный трубопровод 24 не является существенным, поскольку с помощью соответствующей конструкции входов камеры можно вводить уголь и предварительно нагретый воздух непосредственно в камеру. Также возможна подача материала в виде частиц непосредственно в камеру в таком положении, что температура пламени будет достаточно высока до контактирования минерального материала в виде частиц с пламенем.

Циркуляционная топочная камера 25 является камерой такого типа, который часто называется циклонной печью. Камера предпочтительно имеет водяное охлаждение. Конструкция соответствующих циклонных печей описывается в разных патентах, включая патенты США №№3855951; 4135904; 4553997; 4544394; 4957527; 5114122 и 5494863.

В циркуляционной топочной камере 25 продолжается сгорание измельченного угля, и минеральный материал в виде частиц превращается в расплав, будучи взвешенным в воздухе. Расплав и материал в виде частиц отбрасывается на стенки камеры и будет стекать вниз в камере, преимущественно в виде расплава.

Циркуляционная камера 25 может быть горизонтальным или наклонным циклоном, но чаще - вертикальным. Она может сообщаться в направлении вниз с ванной для сбора расплава. Камера предпочтительно выходит непосредственно в ванну, не проходя через конический или иной ограниченный выходной трубопровод обычного во многих системах типа, поскольку конический выходной трубопровод не имеет преимуществ и препятствует потоку из основания камеры.

Ванна может находиться в основании камеры (например, согласно документу US 4,553,997); либо она может быть выполнена в виде осадительной ванны 8 значительно большего объема - согласно Фиг.1. Осадительная ванна 8 должна иметь достаточный объем по газу с учетом выпадения капель раствора из отработанного газа; и достаточный объем по расплаву для обеспечения растворения частиц, которые могут быть только частично расплавленными; и с учетом гомогенизации расплава. Для подачи, при необходимости, дополнительной энергии в осадительную ванну можно обеспечить газовую горелку или другое средство, чтобы, например, повысить температуру отработанных газов, особенно во время пуска.

Расплав, когда необходимо, отбирается из ванны по желобу 9 в виде потока, и его затем можно подвергнуть волокнообразованию обычным способом, например, с помощью каскадной прядильной машины или прядильного конуса, или с помощью любого другого обычного способа волокнообразования с помощью центрифуги. Либо он может быть исходным материалом для другого производственного способа, например, для литья.

Отработанные газы, без расплава, отводятся из циркуляционной топочной камеры 25 или из осадительной ванны 8, в которую поступает материал из камеры. Их отводят непосредственно из этой камеры по трубопроводу 10.

Предназначенный для расплавления материал в виде частиц большей частью, или весь, предварительно нагревается отработанными газами, при этом его с помощью дозатора 11 обычно подают в виде частиц в поток отработанного газа в трубопроводе 10, и полученную таким образом взвесь в газе затем подают в циклон 22 предварительного нагревателя.

Размер частиц минерального материала, подаваемого в отработанные газы дозатором 11, предпочтительно имеет диапазон значений от 0 до 10 мм, обычно: 0-4 мм, предпочтительно: 0-2 мм.

Расход отработанного газа, с суспендированным в нем материалом в виде частиц, обычно имеет диапазон значений от 10 до 40 м/сек. Значения скорости зависят от размера главной трубы, но их можно увеличить непосредственно в месте подачи за счет введения секции Вентури, и при этом скорость может достигать значений 100 м/сек или даже более. Материал в виде частиц можно подавать в отработанный газ, когда тот входит в циклонный предварительный нагреватель, или в циклонном предварительном нагревателе.

Материал в виде частиц, подаваемый по дозатору 11, берется из бункеров 12 и 13; при этом бункер 13 особо важен, поскольку содержит материал-отходы в виде частиц, содержащие источник азота, такой как связанная минеральная вата, в которой связующим веществом является карбамидная смола. Различные материалы из бункеров 12 и 13 с дополнительным измельчением с помощью шаровой мельницы или любой другой мельницы, если необходимо, затем смешиваются и подаются в бункер 14, из которого материалы непрерывно направляются в дозатор 11.

Отработанные газы в трубопроводе 10 перед дозатором 11 обычно охлаждаются за счет их разбавления воздухом и/или аммиаком (не показано) до 1200-1500°С, что целесообразно для предварительного нагревания материала в виде частиц в циклоне 22 до температуры в диапазоне 700-1000°С, обычно около 800°С.

Эти отработанные газы обычно выходят из циклона 22 при температуре в диапазоне значений 800-1000°С, предпочтительно около 900°С. При этой температуре будет происходить избирательное некаталитическое восстановление NO_x преимущественно до азота, в результате чего отработанные газы из циклона 22, выходящие по трубопроводу 15, будут иметь удовлетворительно низкое содержание NO_x и по существу не будут иметь NO_x.

Затем они поступают в теплообменник 16 для косвенного теплообмена с воздухом для горения, подаваемым вентилятором 17, тем самым создавая нужный поток предварительно нагретого воздуха для горения, проходящего по трубопроводу 2. Отработанный газ проходит через вентилятор 27 и фильтр 18 в дымовую трубу 19.

В осуществлении, схематически показанном на Фиг.2: камера 25 и ванна 8 заменены конической циклонной топочной камерой 28 с водяным охлаждением, имеющей относительно небольшую зону 29 сбора в ее основании, которая выходит в регулируемый желоб 9 для выведения расплава. Для введения в циклон порошкового угля или другого измельченного топлива, или другого топлива в виде частиц и предварительно нагретого воздуха из инжектора 3 (в этом случае пламя создается внутри циклона 28), или из трубопровода 24 (в этом случае пламя, по меньшей мере частично, будет создаваться перед входом во входное отверстие 30) в нем предусмотрено касательное входное отверстие 30. Подающий механизм 7 выпускает предварительно нагретый неорганический материал в виде частиц через одно или несколько впускных отверстий 26 и 27, расположенных в циклонной камере 28 таким образом, что пламя создается с соответствующей температурой до его контакта с неорганическим материалом. Отработанный газ выводится из циклона через выпускное отверстие 10.

Claims (11)

1. Способ получения минерального расплава, согласно которому

суспендируют порошковое углеродное топливо в предварительно нагретом воздухе для горения и сжигают суспендированное углеродное топливо с образованием пламени;

суспендируют в пламени минеральный материал в виде частиц, предварительно нагретый по меньшей мере до 700°С в пламени, и расплавляют минеральный материал в циркуляционной топочной камере и тем самым формируют минеральный расплав и горячие отработанные газы;

отделяют горячие отработанные газы от расплава и собирают расплав;

осуществляют контакт отработанных газов из расплава в циклонном предварительном нагревателе в условиях восстановления NO_x с минеральным материалом в виде частиц, который подлежит расплавлению, и тем самым восстанавливают NO_x в отработанных газах и предварительно нагревают материал в виде частиц по меньшей мере до 700°С; и

получают предварительно нагретый воздух для горения за счет теплообмена воздуха с отработанными газами из циклонного предварительного нагревателя.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий этап прохождения потока собранного расплава в центрифугу волокнообразования и формирования минеральных волокон путем центробежного волокнения потока расплава.

3. Способ по п.1 или 2, в котором среда в циклонном предварительном нагревателе содержит кислород.

4. Способ по п.1, в котором сгорание проводят в субстехиометрических условиях.

5. Способ по п. 1, в котором восстановление NO_x осуществляют в предварительном нагревателе за счет реакции при температуре в диапазоне значений от 700 до 1050°С с аммиаком или другим содержащим азот, восстанавливающим NO_x, соединением.

6. Способ по п.1, в котором циркуляционная топочная камера является конической циклонной топочной камерой, имеющей осевое выходное отверстие для отработанного газа сверху камеры и входящее в нерадиальном направлении в верх циклона входное отверстие для порошкового топлива и предварительно нагретого воздуха и/или пламени, и выходное отверстие для расплава из его основания.

7. Способ по п.1, в котором предварительно нагретый минеральный материал в виде частиц подают непосредственно в топочную камеру и суспендируют в пламени в топочной камере.

8. Устройство для проведения способа согласно любому из пп.1-7, содержащее

средство (1, 2, 3, 24, 30) для суспендирования порошкового углеродного топлива в предварительно нагретом воздухе для горения и для сжигания суспендированного углеродного топлива для создания пламени;

средство (7, 26, 27) для суспендирования минерального материала в виде частиц, предварительно нагретого по меньшей мере до 700°С в пламени;

циркуляционную топочную камеру (25, 28), в которой осуществляется плавление материала в виде частиц в пламени с образованием минерального расплава и горячих отработанных газов;

средство (8, 28, 9, 10) для отделения друг от друга горячих отработанных газов и расплава и для сбора расплава;

средство (11, 22) для осуществления контактирования отработанных газов расплава в циклонном предварительном нагревателе (22) в условиях восстановления NO_x с расплавляемым минеральным материалом в виде частиц и, тем самым, для восстановления NO_x в отработанных газах и для предварительного нагревания материала в виде частиц по меньшей мере до 700°С; и

средство (15, 16, 2) для обеспечения предварительно нагретого воздуха для горения путем теплообмена воздуха с отработанными газами циклонного предварительного нагревателя (22).

9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее центрифугу волокнообразования, выполненную с возможностью приема расплава и его волокнения.

Приоритет по пунктам:

27.06.2001 по пп. 1-5, 8, 9;

03.12.2001 по пп. 6 и 7.

Images