SI9600236A - Postopek in naprava za vračanje odpada v kupolne peči - Google Patents

Abstract

Predmet izuma je postopek za vračanje odpada v kupolno peč za pripravo silikatne taline za izdelavo mineralne volne ter naprava za vračanje odpada v peč. Po izumu je vračanje odpada rešeno s postopkom za vračanje odpada v kupolno peč, kjer se odpad dodaja ob steno spodnjega dela (1) peči in to usklajeno s polnjenjem peči s surovino in energentom ter z napravo, kjer dodajalnik (10) odpada na rotirajočem delu (4) peči dodaja odpad v peč. Napravo po izumu in izvedbenem primeru sestavljajo rotirajoči del (4) z dodajalnikom (10) ter nosilnimi strukturami (13) ter vodilni obroč (11) in pogonski obroč (12) na zunanjem obodu gornjega roba spodnjega dela (1) peči.ŕ

Description

POSTOPEK IN NAPRAVA ZA VRAČANJE ODPADA V KUPOLNE PEČI

Predmet izuma je postopek za vračanje odpada v kupolno peč za pripravo silikatne taline za izdelavo mineralne volne ter naprava za vračanje odpada v kupolno peč za pripravo silikatne taline za izdelavo mineralne volne.

Izum obravnava vračanje odpada oziroma izmeta, ki nastaja pri proizvodnji mineralne volne, nazaj v proces. Silikatna talina, ki se proizvaja v kupolnih pečeh iz kosovnih surovin običajne granulacije od 30 do 200 mm, se najpogosteje uporablja za proizvodnjo mineralne volne. Pri tem procesu nastaja odpad, ki gaje pri razvlaknanju silikatne taline, odvisno od postopka razvlaknanja, do 30% teže silikatne taline. Prav tako prihaja do odpada tekom nadaljnje predelave mineralne volne, to je na celotni proizvodni liniji. Odpad je običajno v vlaknasti ali perlasti obliki. Ta odpad predstavlja ekološko in ekonomsko obremenitev.

Silikatna talina se izdeluje v kupolnih pečeh. Kupolna peč za proizvodnjo silikatne taline je posebna izvedba jaškaste peči, kije sestavljena iz vertikalno stoječe, največkrat dvostenske, vodno hlajene železne cevi, ki je spodaj zaprta z demontažnim pokrovom, obzidanim z ognjevzdržno maso. Doziranje surovine in energenta poteka s pomočjo dozirne naprave iz zgornjega konca. Energent, ki daje energijo za taljenje, je običajno koks. Za zgorevanje kosksa je v spodnjem delu kupolne peči dovedena preko niza pihalic potrebna količina kisika oziroma zraka. Pri zgorevanju koksa se v kupolni peči sprosti toplota, ki se odraža v reakcijskih temperaturah nad 1500 °C, tako da pride do taljenja surovin. Talina se zaradi težnosti zbira v spodnjem delu peči in odteka preko stranske odprtine do stroja za razvlaknanje. Dimni plini, ki nastajajo pri zgorevanju koksa, odtekajo po vmesnih prostorih med kosi koksa in surovine proti gornjemu delu peči, kjer je nameščen dimnik oziroma cevovod za odses. Na ta način dimni plini predgrevajo nad talino ležeče kose surovine. Surovine za proizvodnjo silikatne taline so najpogosteje diabaz, bazalt, amfibolit in druge primerne mineralne alumosilikatne magmatske kamenine ali pa različne vrste metalurških žlinder.

Za proizvodnjo taline v kupolnih pečeh je po znanem stanju mogoče uporabljati le surovine in energente v kosovni obliki. Drugačnega pristopa za kupolne peči doslej še ni bilo uporabljenega, saj je po dosedanjem stanju tehnike veljalo, da je za kupolne peči uporaben le material, ki ima kose oziroma jedra večja od 30 mm, kar edino omogoča pretok dimnih plinov po vložku surovine in energenta od mesta nastanka dimnih plinov do izstopa iz peči. Problem pa je v tem, da je odpad

-2običajno oziroma pretežno v vlaknasti ali perlasti, to je nekosovni obliki in bi njegovo nekontrolirano dodajanje surovini in energentu preprečilo pretok dimnih plinov.

Iz ekoloških in ekonomskih razlogov so že razviti postopki vračanja odpada v peč.

Najbolj običajen je postopek briketiranja, kjer se odpad zmelje do željene granulacije in z dodatkom cementa v kalupih stisne v brikete, ki ob utrjevanju cementa dajo odpadu potrebno kosovno oblko, velikost in trdnost.

Znano je vpihavanje zmletega odpada skupaj z zrakom za zgorevanje skozi pihalice. V tem primeru je potrebno mletje odpada, hkrati pa je rešitev ekološko sporna, saj je v izstopnih dimnih plinih opazna količina vpihanega in nestaljenega prahu odpada.

Znana je rešitev po patentni prijavi EP 0 625 485, kjer se z zmletim odpadom polni steklenice.

Po PCT WO 95/04003 se ločeno obdelujejo surovine in odpad in se šele že staljena skupno obdelata v posebni talilni enoti.

Problem, ki doslej ni bil zadovoljivo rešen je, kako odpad enostavno vračati v peč in to brez predhodne obdelave odpada, ne da bi s tem onemogočili pretoka dimnih plinov ali povzročili nezaželjene emisije v okolje.

Po izumu je problem rešen s postopkom za vračanje odpada v kupolno peč, kjer se odpad dodaja ob steno spodnjega dela peči in to vsklajeno s polnjenem peči s surovino in energentom, ter z napravo, kjer je med spodnjim in gornjim delom peči rotirajoči del z dodajalnikom odpada.

Z izumiteljskim razmislekom in podprto s poskusi je bilo ugotovljeno, da dodajanje odpada v nepredelani obliki, to je pretežno v obliki vlaken, vendar tudi perl in manjših kosov, tik ob notranjo steno spodnjega dela peči in to v določeni debelini plasti in vsklajeno s polnjenjem peči s surovino in energentom ne ovira prehoda dimnih plinov, hkrati pa se odpad stali v uporabno talino. Kot stranski učinek primerno dimenzionirana plast odpada ob steni spodnjega dela peči zmanjšuje potrebe po - običajno vodnem - hlajenju stene peči in s tem pomeni pomemben energetski prihranek.

S takšnim načinom doziranja se zaradi zmanjšanja svetlega prečnega preseka vložka surovine in energenta zmanjša količina pretečenih dimnih plinov in s tem posredno tudi pretečenega zraka za zgorevanje koksa, vendar se to manjkajočo količino zraka nadomesti s kisikom in je tako ohranjena prvotna kapaciteta peči. Naprava za dodajanje kisika je standardna oprema peci in je v osnovi namenjena regulaciji temperature taline, kapacitete kupolne peči, zagonu peči in podobno. Zaradi doziranja odpada ob notranjo steno peči je zmanjšan direkten kontakt energenta s steno. Stena, ki

-3je običajno vodno hlajena se s zato manj segreva. Ugotovljeno je, da se potrebno hlajenje zmanjša celo do polovice in da torej toplotna energija ki bi sicer bila s hlajenjem odvedena, ostane v peči in se uporabi za taljenje surovine. S takim doziranjem odpada je dosežena delna izolacija notranje stene hlajene kupolne peči in s tem prihranek na energentu s čimer so zmanjšane škodljive emisije v okolje. Ker je plast odpada locirana na notranji obod stene, plast odpada pa je nepropustna za dimne pline, ne pride do odnašanja odpada iz peči s tokom dimnih plinov v okolje.

Naprava za vračanje odpada v kupolne peči po izumu bo opisana na izvedbenem primeru in slikah, ki kažejo:

Sl. 1 Kupolna peč v narisu, shematsko

Sl. 2 Prerez kupone peči s prikazom politnve peči, shematsko

Sl. 3 Detalj prereza kupolne peči in dodajalnika odpada s pogonom

Sl. 4 Detajl prve izvedbe vodenja rotirajočega dela peči

Sl. 5 Detajl druge izvedbe vodenja rotirajočega dela peči

Sl. 6 Prerez-tloris rotirajočega dela peči z dodajalnikom in vodenjem

Kupolna peč ima spodnji del 1 z - običajno - vodno hlajeno steno 8, kjer se preko pihalic 6 vpihava zrak, po potrebi obogaten s kisikom, potreben za gorenje energenta, ki je običajno koks. Spodnji del 1 ima izpust 7 taline. V spodnjem delu 1 v predelu pihalic 6 poteka postopek gorenja energenta in teljenja surovine, nad tem pa predgretje surovin z dimnimi plini. Naprava po izumu je locirana med spodnjim delm 1 in gornjim delom 2. Gornji del 2 služi za polnjenje peči s surovino in energentom preko transporterja 5 ter za odvod dimnih plinov z dimnikom 3. Kupolne peči za pridobivanje silikatne taline občajno niso prosto-stoječe, temveč so vpete v nosilno konstrukcijo in dvignjene od tal. Po Sl. 1 sta spodnji del 1 ter gornji del 2 sta fiksirana z nosilci 22, ki so zaradi preglednosti na slikah prikazani zgolj shematsko.

Napravo po izumu in izvedbenem primeru sestavljajo rotirajoči del 4 z dodajalnikom 10 ter nosilnimi strukturami 13 ter vodilni obroč 11 in pogonski obroč 12 na zunanjem obodu gornjega roba spodnjega dela 1 peči. Razporeditev nosilnih struktur 13 po obodu rotirajočega dela 4 je na sliki 1 zaradi preglednosti prikazana drugače, kot je pravilno prikazana na sliki 4.

Rotirajoči del 4 je čimbolj plinotesno nameščen med spodnji del 1 in gornji del 2.

Rotirajoči del 4 ima pričvrščen dodajalnik 10 odpada 27, ki ga sestavljajo polžasti transporterji, gnani s pogonom 17. Gornji del dodajalnika je rezervoar 18 za odpad 27. Dodajalnik 10 ima ob strani pogon 14 z zobatim kolesom 21. V notranjosti peči je na rotirajočem delu 4 nad dodajalnikom 10

-4usmerjevalnik 15, ki odpad 27, ki ga polžni transporter potiska v peč usmeri ob notranjo steno spodnjega dela 1 peči. Usmerjevalnik 15 je izdelan kot zaslon pod ostrim kotom s steno rotirajočega dela 4 preko izhoda dodajalnika 10.

Rotirajoči del 4 ima po obodu pričvrščene najmanj tri nosilne strukture 13, po prvem izvedbenem primeru in po Sl. 1 in Sl. 4 s horizontalnimi kolesi 19 in vertikalnimi kolesi 20 in 24. Nosilnih struktur 13 je seveda toliko, da so zagotovljene statične in stabilnostne zahteve, pač odvisno od dimenzioniranja in konstrukcije. Nosilne strukture 13 omogočajo vrtenje rotirajočega dela 4 po vodilnem obroču 11 nameščenim na gornji obod spodnjega dela 1 peči. Horzontalna kolesa 19 vodijo rotirajoči del 4 v horizontalni smeri, vertikalnima kolesa 20 in 24 pa nosijo rotirajoči del 4 in ga vodijo v vertikalni smeri in to vsa kolesa 19, 20 in 24 po vodilnem obroču 11, nameščenim na gornji obod spodnjega dela 1 peči. Nosilni obroč 11 je strukturno povezan s pogonskim obročem 12, ki je po svojem zunanjem obodu ozobljen in sicer tako, da se ujema z zobatim kolesom 21 pogona 14 na dodajalniku 10.

Seveda so mogoče tudi drugačne razmestitve obročev in nosilnih struktur s kolesi. Po drugem izvedbenem primeru po Sl. 5 je za vertikalno vodenje dodan vodilni obroč 23 na spodnjem obodu gornjega dela 2 peči, nosilna struktura 13 pa je oblikovana tako, da vertikalno kolo 25 nalega na obroč 23.

Nadalje so mogoče izvedbe tako, da so nosilne strukture ali deli nosilnih struktur na spodnjem delu 1 ali/in gornjem delu 2 peči in je eden ali več vodilnih obročev na rotirajočem delu 4. Mogoče so tudi kombinacije, kjer so deli nosilnih struktur tako na spodnjem delu 1 kot tudi na gornjem delu 2 in rotirajočem delu 4 ter je eden ali več vodilnih obročev ali/in na spodnjem delu 1 kot tudi na gornjem delu 2 in rotirajočem delu 4.

Prav tako je mogoča izvedba s pogonskim kolesom na obodu rotirajočega dela 4 in s pogonom 14 na spodnjem delu 1 ali na gornjem delu 2

Polnjenje peči poteka tako, da se v stanju mirovanja preko polnilnika 9 napolni rezervoar 18 dodajalnika 10 z odpadom 27. Polnjenje peči se začne, ko senzor nivoja polnitve peči ugotovi, da je potrebna nova polnitev peči. Pogon 17 preko polžnega transporterja prične potiskati odpad 27 v peč in istočasno začne pogon 14 preko zobatega kolesa 21 v sodelovanju s pogonskim obročem 12 rotirati rotirajoči del 4. Odpad 27 usmerja usmerjevalnik 15 tesno ob notranji del stene 8 spodnjega dela 1. Izkušnje so pokazale, da je najugodneje, če ob enem polnjenju odpada 27 dodajalnik 10 zarotira za dva kroga. Pravtako so izkušnje pokazale, da je najugodneje če se prične

-5polnitev s surovino in energentom ali mešanico 26 surovine in energenta ko je v peč že dodan odpad 27. Polnjenje peči s surovino in energentom ali mešanico 26 surovine in energenta lahko poteka na znan način in peči v tem smislu po izumu ni potrebno spreminjati. Seveda pa navedeno zaporedje polnjenja peči ne omejuje izuma in je po izumu mogoče kakršnokoli zaporedno ali tudi sočasno polnjenje peči z odpadom 27 in mešanico 26 vendar vedno tako, da je odpad 27 polnjen ob notranji del stene 8 spodnjega dela 1 peči.

Na Sl. 2 so v shematskem prerezu peči prikazane zaporedne politve z odpadom 27 in surovino in energentom ali mešanico 26 surovine in energenta. Ker se odpad 27 ob polnjenju sesuva, je debelina plasti odpada 27 ob steni 8 med 0 cm in približno 25 cm.

Claims (11)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Postopek vračanja odpada v kupolne peči za pripravo silikatne taline za izdelavo mineralne volne, označen s tem, da se odpad (27) dodaja v peč ob steno peči.
2. 2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da je plast odpada (27) ob steni peči debeline do 25 cm.
3. 3. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se pri polnitvi peči najprej doda odpad (27) in nato polni s surovino in energentom ali njuno mešanico (26).
4. 4. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se pri polnitvi peč najprej polni s surovino in energentom ali njuno mešanico (26) ter nato doda odpad (27).
5. 5. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se peč polni sočasno z odpadom (27) in s surovino in energentom ali njuno mešanico (26).
6. 6. Naprava za vračanja odpada v kupolne peči za pripravo silikatne taline za izdelavo mineralne volne, označena s tem, da je med spodnjim delom (1) in gornjim delom (2) peči voden rotirajoči del (4) z dodajalnikom (10) odpada (27).
7. 7. Naprava po zahtevku 6, označena s tem, da je rotirajoči del (4) voden z nosilnimi strukturami (13) in najmanj enim vodilnim obročem.
8. 8. Naprava po zahtevku 7, označena s tem, da imajo nosilne strukture (13) horizontalnima kolesa (19) in vertikalna kolesa (20, 24, 25).
9. 9. Naprava po zahtevku 6, označena s tem, da ima rotirajoči del (4) pričvrščen dodajalnik (10) odpada (27).
10. 10. Naprava po zahtevku 9, označena s tem, da dodajalnik (10) sestavljajo polžasti transporterji, rezervoar (18), usmerjevalnik (15) in pogoni (14,17).
11. 11. Naprava po zahtevku 10, označena s tem, da je usmerjevalnik (15) je izdelan kot zaslon pod ostrim kotom s steno rotirajočega dela (4) preko izhoda dodajalnika (10).