UA75640C2

UA75640C2 - An oxygen fueled combustion system (variants), furnace, a method for operation thereof, a method for mining aluminium

Info

Publication number: UA75640C2
Application number: UA2003109179A
Authority: UA
Inventors: Dietrich M Gross
Original assignee: Jupiter Oxygen Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2006-05-15
Also published as: CA2393187A1; US20020190442A1; US6797228B2; AU2002252439B2; ZA200308111B; HRP20030934A2; CN1221760C; BR0209224A; LT5141B; RS50421B; US6818176B2; KR20080015522A; CA2461051C; TNSN03103A1; EP1746375A3; US20020180122A1; BR0209224B1; EP1325158A1; EP2290312A1; US6436337B1

Description

тим, що піч виконано таким чином, щоб практично ні одного джерела палива та джерела кисню для запобігати проникненню повітря. підтримання однієї або кількох температур у печі 15. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що вклю- на рівні однієї або кількох потрібних температур чає джерело повітря для подачі повітря, що міс- або нижче. тить кисень, у зону згоряння для згоряння з пали- 27. Спосіб спалювання за п. 26, який відрізняєть- вом на основі вуглецю та кисню заданої чистоти. ся тим, що в основі однієї або кількох потрібних 16. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що вклю- температур частково лежить теплопередача, на чає паливний трубопровід для подачі палива на яку впливає геометрія печі. основі вуглецю у камеру згоряння, і кисень заданої 28. Спосіб спалювання, який включає етапи забез- чистоти подають у піч через паливний трубопро- печення печі, яка має регульоване середовище і від. яка практично не має підсмоктування з навколиш- 17. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що кисень нього середовища, і виконаної таким чином, щоб заданої чистоти подають у піч окремо від палива практично запобігати проникненню повітря, подачі на основі вуглецю. кисню, що має задану чистоту, подачі палива на 18. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що чисто- основі вуглецю, подачі кисню та палива на основі та кисню становить принаймні 85 відсотків. вуглецю у піч у стехіометричному співвідношенні 19. Система для спалювання кисню-палива, яка між ними, обмеження надлишку кисню або палива включає піч, яка має принаймні одну камеру зго- на основі вуглецю до кількості, меншої за 5 відсот- ряння, і виконану таким чином, щоб практично ків понад стехіометричне співвідношення, і конт- запобігати проникненню повітря, джерело кисню ролювання згоряння палива на основі вуглецю для для подачі кисню з заданою чистотою, що пере- створення температури полум'я, що перевищує вищує 21 відсоток, джерело палива на основі вуг- 4500"Р, і створення потоку вихлопного газу з печі, лецю для подачі палива на основі вуглецю, засоби що має газоподібні сполуки з практично нульовим подачі кисню та палива на основі вуглецю у піч у вмістом азоту, які є продуктами згоряння, з окис- контрольованому співвідношенні між ними, і засо- нювача. би контролю згоряння палива на основі вуглецю 29. Спосіб спалювання за п. 28, який відрізняєть- для створення температури полум'я, що переви- ся тим, що включає етап подачі палива на основі щує ЗО00" Р. вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить від 20. Система для спалювання кисню-палива за п. інтенсивності подачі кисню. 19, яка відрізняється тим, що включає засоби 30. Спосіб спалювання за п. 28, який відрізняєть- створення температури полум'я, яка перевищує ся тим, що включає етап подачі кисню у піч з інте- 4500 г. нсивністю, яка залежить від інтенсивності подачі 21. Система для спалювання кисню-палива за п. палива на основі вуглецю. 19, яка відрізняється тим, що засіб контролю 31. Спосіб спалювання за п. 28, який відрізняєть- створює потік вихлопного газу з печі, що має тем- ся тим, що включає етап контролювання принайм- пературу, яка не перевищує 1100"Р. ні одного джерела палива та джерела кисню для 22. Система для спалювання кисню-палива за п. підтримання однієї або кількох температур у печі 19, яка відрізняється тим, що потік вихлопного на рівні однієї або кількох потрібних температур газу з печі виявляє зниження принаймні на 20 від- або нижче. сотків азотовмісних газоподібних сполук, які є про- 32. Спосіб спалювання за п. 31, який відрізняєть- дуктами згоряння, відносно кількості окиснювача в ся тим, що в основі однієї або кількох потрібних навколишньому повітрі. температур частково лежить теплопередача, на 23. Спосіб спалювання, який включає етапи забез- яку впливає геометрія печі. печення печі, яка має принаймні одну камеру зго- 33. Спосіб експлуатації печі, який включає етапи ряння, і виконаної таким чином, щоб практично забезпечення печі, яка має зону згоряння і має запобігати проникненню повітря, подачі кисню, що камеру згоряння і яка виконана таким чином, щоб має чистоту не менше 85 відсотків, подачі палива практично запобігати проникненню повітря, подачі на основі вуглецю, подачі кисню та палива на ос- палива на основі вуглецю у зону згоряння через нові вуглецю у піч у стехіометричному співвідно- камеру згоряння, подачі кисню заданої чистоти у шенні між ними, обмеження надлишку кисню або піч для згоряння з паливом на основі вуглецю, і палива на основі вуглецю до кількості, меншої за 5 контролювання згоряння кисню та палива на осно- відсотків понад стехіометричне співвідношення, і ві вуглецю для створення температури полум'я, контролювання згоряння палива на основі вуглецю що перевищує З000"Е, і створення потоку вихлоп- для створення температури полум'я, що переви- ного газу з печі, який має температуру не більше щує 4500"Р, і створення потоку вихлопного газу з 1100 р. печі, який має температуру не більше 1100"Р. 34. Спосіб експлуатації печі за п. 33, який відріз- 24. Спосіб спалювання за п. 23, який відрізняєть- няється тим, що включає етап подачі палива на ся тим, що включає етап подачі палива на основі основі вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить від від інтенсивності подачі кисню. інтенсивності подачі кисню. 35. Спосіб експлуатації печі за п. 33, який відріз- 25. Спосіб спалювання за п. 23, який відрізняєть- няється тим, що включає етап подачі кисню у піч з ся тим, що включає етап подачі кисню у піч з інте- інтенсивністю, яка залежить від інтенсивності по- нсивністю, яка залежить від інтенсивності подачі дачі палива на основі вуглецю. палива на основі вуглецю. 36. Спосіб експлуатації печі за п. 33, який відріз- 26. Спосіб спалювання за п. 23, який відрізняєть- няється тим, що включає етап контролювання ся тим, що включає етап контролювання принайм- одного або кількох джерел палива та джерела кисню для підтримання однієї або кількох темпе- 46. Спосіб видобування алюмінію за п. 44, який ратур у печі на рівні потрібної температури або відрізняється тим, що включає етап перетво- нижче. рення відхідного тепла на електрику. 37. Спосіб експлуатації печі за п. 36, який відріз- 47. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який няється тим, що в основі однієї або кількох потрі- відрізняється тим, що включає етап подачі пали- бних температур частково лежить теплопередача, ва на основі вуглецю у плавильну піч з інтенсивні- на яку впливає геометрія печі. стю, яка залежить від інтенсивності подачі кисню. 38. Спосіб спалювання, який включає етапи забез- 48. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який печення печі, яка має принаймні одну камеру зго- відрізняється тим, що включає етап подачі кисню ряння, і виконану таким чином, щоб практично у плавильну піч з інтенсивністю, яка залежить від запобігати проникненню повітря, подачі кисню з інтенсивності подачі палива на основі вуглецю. заданою чистотою, що перевищує 21 відсоток, 49. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який подачі палива на основі вуглецю, подачі кисню та відрізняється тим, що включає етап контролю- палива на основі вуглецю у піч у контрольованому вання принаймні однієї подачі палива на основі співвідношенні між ними і контролювання згоряння вуглецю та подачі кисню для підтримання однієї палива на основі вуглецю для створення темпера- або кількох температур у печі на рівні однієї або тури полум'я, що перевищує ЗО00"Р. кількох потрібних температур або нижче. 39. Спосіб спалювання за п. 38, який відрізняєть- 50. Спосіб видобування алюмінію за п. 49, який ся тим, що включає етап подачі палива на основі відрізняється тим, що в основі однієї або кількох вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить від потрібних температур частково лежить теплопе- інтенсивності подачі кисню. редача, на яку впливає геометрія плавильної печі. 40. Спосіб спалювання за п. 38, який відрізняєть- 51. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію ся тим, що включає етап подачі кисню у піч з інте- від зашлакованого алюмінію, який включає етапи нсивністю, яка залежить від інтенсивності подачі введення зашлакованого алюмінію у піч, виконану палива на основі вуглецю. таким чином, щоб практично запобігати проник- 41. Спосіб спалювання за п. 38, який відрізняєть- ненню повітря, яка має систему для спалювання ся тим, що включає етап контролювання одного кисню-палива для спалювання палива на основі або кількох джерел палива та джерела кисню для вуглецю з киснем заданої чистоти, яка перевищує підтримання однієї або кількох температур у печі 21 відсоток, для створення температури полум'я на рівні однієї або кількох потрібних температур 5000"Р, і практично не має надлишкового кисню, або нижче. розплавлення зашлакованого алюмінію у печі, 42. Спосіб спалювання за п. 41, який відрізняєть- знімання верхньої частини розплавленого зашла- ся тим, що в основі однієї або кількох потрібних кованого алюмінію з утвореним сильно зашлако- температур частково лежить теплопередача, на ваним продуктом, пресування сильно зашлакова- яку впливає геометрія печі. ного продукту у механічному пресі для 43. Спосіб видобування алюмінію з алюмінію, змі- відокремлення алюмінію від сильно зашлаковано- шаного з неалюмінієвими матеріалами, який го продукту для одержання концентрованого силь- включає етапи подачі алюмінію, змішаного з неа- но зашлакованого продукту. люмінієвими матеріалами, у плавильну піч, вико- 52. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію нану таким чином, щоб практично запобігати про- від зашлакованого алюмінію за п. 51, який відріз- никненню повітря, подачі кисню заданої чистоти няється тим, що включає етап повернення конце- яка перевищує 21 відсоток, у піч, подачі палива на нтрованого сильно зашлакованого продукту у піч. основі вуглецю у піч, спалювання кисню та палива 53. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію на основі вуглецю у печі, причому кисень та пали- від зашлакованого алюмінію за п. 51, який відріз- во на основі вуглецю спалюють у печі, в якій ки- няється тим, що включає поміщення зашлакова- сень із джерела кисню та паливо на основі вугле- ного алюмінію у піч під прямим накидом факела. цю подають у піч у стехіометричному 54. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію співвідношенні між ними для обмеження надлишку за п. 51, який відрізняється тим, що включає етап кисню або палива на основі вуглецю до кількості, подачі палива на основі вуглецю у піч з інтенсивні- меншої за 5 відсотків понад стехіометричне спів- стю, яка залежить від інтенсивності подачі кисню. відношення, згоряння палива на основі вуглецю 55. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію забезпечує температуру полум'я, що перевищує за п. 51, який відрізняється тим, що включає етап 4500" Р, і потік вихлопного газу з печі має темпера- подачі кисню у піч з інтенсивністю, яка залежить туру, що не перевищує 1100"Р, розплавлення від інтенсивності подачі палива на основі вуглецю. алюмінію у печі, видалення забрудненого доміш- 56. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію ками алюмінію з печі і вивантаження практично за п. 51, який відрізняється тим, що включає етап чистого розплавленого алюмінію із печі. контролювання принаймні одного джерела палива 44. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який на основі вуглецю та джерела кисню для підтри- відрізняється тим, що включає етап утилізації мання однієї або кількох температур у печі на рівні відхідного тепла із печі. однієї або кількох потрібних температур або ниж- 45. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який че. відрізняється тим, що включає етап видобування 57. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію алюмінію з забрудненого домішками алюмінію та за п. 56, який відрізняється тим, що в основі од- завантаження видобутого алюмінію у піч. нієї або кількох потрібних температур частково лежить теплопередача, на яку впливає геометрія печі.

58. Піч для видобування алюмінію з алюмінію, заданої чистоти і джерело відходів, причому від- змішаного з неалюмінієвими матеріалами, яка ходи подають у зону згоряння, причому паливо та включає зону згоряння, зону накопичення розпла- кисень спалюють у камері згоряння для утворення вленого алюмінію, камеру згоряння, джерело па- полум'я для спалення відходів, і полум'я має тем- лива на основі вуглецю для подачі палива на ос- пературу, яка перевищує 4500"Р. нові вуглецю у зону згоряння через камеру 64. Спалювач відходів за п. 63, який відрізняєть- згоряння, джерело окиснювача для подачі кисню ся тим, що окиснювач має концентрацію кисню не заданої чистоти у піч для згоряння з паливом на менше 85 відсотків. основі вуглецю, засіб контролю згоряння кисню та 65. Спалювач відходів за п. 63, який відрізняєть- паливо на основі вуглецю для створення темпера- ся тим, що включає нагнітач кисню для нагнітання тури полум'я, що перевищує ЗО000"Е і створення кисню у зону згоряння. потоку вихлопного газу з печі, який має темпера- 66. Спалювач відходів за п. 63, який відрізняєть- туру не більше 1100"Р, причому піч виконано та- ся тим, що сміттєспалювач виконано таким чином, ким чином, щоб практично запобігати проникненню щоб практично запобігати проникненню повітря. повітря. 67. Спосіб спалення відходів, який включає етапи 59. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка забезпечення спалювача відходів, що має зону відрізняється тим, що включає джерело повітря згоряння, камеру згоряння, джерело палива та для подачі повітря, що містить кисень, у зону зго- джерело окиснювача, подачі палива у камеру зго- ряння для згоряння з паливом на основі вуглецю ряння, подачі кисню заданої чистоти у камеру зго- та кисню заданої чистоти. ряння, забезпечення подачі відходів у зону зго- 60. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка ряння і контролювання згоряння кисню та палива відрізняється тим, що включає паливний трубоп- для спалення відходів, причому контролювання ровід для подачі палива на основі вуглецю у каме- згоряння здійснюють таким чином, щоб паливо та ру згоряння, і в якій кисень заданої чистоти пода- кисень згоряли у камері згоряння для утворення ють у піч через паливний трубопровід. полум'я для спалення відходів, і полум'я має тем- 61. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка пературу, яка перевищує 4500"Р. відрізняється тим, що кисень заданої чистоти 68. Спосіб спалення відходів за п. 67, який відріз- подають у піч окремо від палива на основі вугле- няється тим, що включає етап подачі кисню у ка- цю. меру згоряння з концентрацією кисню не менше 85 62. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка відсотків. відрізняється тим, що чистота кисню становить 69. Спосіб спалення відходів за п. 67, який відріз- принаймні 85 відсотків. няється тим, що включає етап нагнітання кисню у 63. Спалювач відходів, який включає зону згорян- зону згоряння окремо від етапу подачі кисню зада- ня, камеру згоряння, джерело палива для подачі ної чистоти у камеру згоряння. палива, джерело окиснювача для подачі кисню

Даний винахід стосується системи для спалю- зях промисловості, які залежать від палива на ос- вання на кисні-паливі. Точніше, даний винахід сто- нові вуглецю. У системах на повітрі-паливі у піч сується системи спалювання кисню-палива, в якій подають повітря, яке складається приблизно на знижується вироблення парникових газів і знижу- 79905 з азоту та 2195 кисню, разом з паливом. Пові- ється витрата викопного палива. тряно-паливну суміш запалюють, створюючи без-

Системи згоряння на кисні-паливі є відомими, перервне полум'я. Полум'я переносить енергію у однак їх застосування є досить обмеженим. Сис- формі тепла від паливно-повітряної суміші в піч. теми згоряння кисню-палива, як правило, застосо- У виробництві сталі та алюмінію печі на повіт- вують у випадках, коли вимагаються дуже високі рі-паливі та електричні печі застосовують як пер- температури полум'я. Наприклад, ці системи за- винне джерело тепла для розплавлення металів. стосовують у виробництві скла для досягнення Стосовно печей на повітрі-паливі у традиційній температур, необхідних для розтоплення діоксиду практиці прийнято, що енергетичні вимоги, врівно- кремнію до температури розплавлення. Існує за- важені відносно температурних обмежень техно- гальна думка, що конструктивні та матеріальні логічного обладнання, вимагають або значною обмеження диктують верхню межу температур, мірою виправдовують застосування цих типів сис- якій можуть піддаватися більшість промислових тем для спалювання. Що ж стосується застосу- систем. Для цього системи для спалювання на вання електричних печей в алюмінієвій промисло- повітрі-паливі або опалювані повітрям застосову- вості, то здоровий глузд також виправдовує цей ють в енергетичних котлах, печах та ін. у більшості тип джерела енергії для досягнення температур, випадків промислового застосування, включаючи необхідних для обробки алюмінію. виробництво, вироблення електроенергії та інші Одним з недоліків застосування систем для процеси. спалювання на повітрі-паливі є те, що ці системи

Зокрема, системи для спалювання на повітрі- виробляють МОх та інші парникові гази, такі як паливі або системи електричного опалення засто- діоксид вуглецю, діоксид сірки та ін., що є характе- совують скрізь у виробництві сталі та алюмінію, а рним результатом процесу згоряння. МОХ та інші також в енергетичній промисловості та інших галу- парникові гази значною мірою сприяють забруд-

ненню навколишнього середовища, включаючи, мпература полум'я перевищує З000"Р, значно пе- крім іншого, кислотні дощі. Необхідним є зниження реважає будь-яку ефективність експлуатації, яка викидів МОХ та інших парникових газів, і в резуль- може бути досягнута при більш високих темпера- таті регулюючих обмежень викиди значною мірою турах полум'я. Таким чином, традиційна точка зору зменшуються. Для цього на цих системах для спа- повністю підтримує застосування печей на повітрі- лювання повинні встановлюватися різні пристрої з паливі, в яких верхня межа температури полум'я метою обмеження та/або зниження рівня вироб- становить приблизно ЗО000"Е (за стехіометрією лення МОХ та інших парникових газів. полум'я), що забезпечує цілісність печі і зменшує

Ще одним недоліком печей на повітрі-паливі є втрату енергії. те, що велика частина енергії, що вивільнюється у Відповідно, існує потреба у системі для спа- процесі згоряння, поглинається або використову- лювання, що забезпечує переваги зниження за- ється для нагрівання газоподібного азоту, присут- бруднення навколишнього середовища (через нього в повітрі, яке подають у піч. Ця енергія по МОХ та інші парникові гази) і водночас забезпечує суті марнується, бо нагрітий азот, як правило, про- ефективне використання енергії. Бажано, щоб така сто виходить у вигляді вихлопу з джерела тепла, система для спалювання могла широко застосо- наприклад, печі. З цією метою велика частина ви- вуватися в різних галузях промисловості, від елек- трат енергії спрямовується у навколишнє середо- тростанцій/енергосистем загального користування вище через трубу для відхідного газу чи інший до підприємств хімічного збагачення, металургії та подібний пристрій. Інші недоліки відомих систем металообробки і т. ін. Така система для спалю- для спалювання з подачею повітря зрозумілі спе- вання може бути застосована, наприклад, у галузі ціалістам у даній галузі. обробки металів, наприклад, алюмінію, в якій сис-

Електричні печі так само мають свої недоліки. тема для спалювання забезпечує підвищення

Наприклад, характерною для цих систем також є ефективності енергії та зниження забруднення. необхідність у постійному, практично безперерв- Також існує потреба, зокрема, у галузі обробки ному джерелі електроенергії. Оскільки для функці- алюмінієвого брухту, у технологічному обладнанні онування електричних печей вимагається велика (зокрема, печах), сконструйованому і сконфігуро- кількість електроенергії, ці електричні печі, як пра- ваному таким чином, щоб витримувати підвищену вило, необхідно розміщувати неподалік від елект- температуру полум'я, пов'язану з такою ефектив- ростанцій та/або великих ліній електропередач. ною системою для спалювання, і збільшувати

Крім того, електричні печі вимагають регулярного ефективність енергії та знижувати забруднення. обслуговування для забезпечення функціонування Система для спалювання на кисні-паливі охо- цих печей з оптимальною або наближеною до оп- плює піч, яка має регульоване середовище й охо- тимальної ефективністю. До того ж, характерною плює принаймні одну камеру згоряння. Система для застосування електричних печей є неефекти- для спалювання включає джерело кисню для по- вність перетворення палива на електроенергію дачі кисню, що має задану чистоту, та джерело (більшість великих електростанцій, що працюють палива на основі вуглецю для подачі палива на на викопному паливі і на яких використовують па- основі вуглецю. Дана система для спалювання рові турбіни, працюють з ефективністю, меншою кисню-палива збільшує ефективність спожитого за 40 відсотків, зазвичай, меншою за 30 відсотків). палива (тобто, вимагає менше палива), не вироб-

Крім того, ці великі станції, що працюють на вико- ляє МОХ (крім того, що виробляється паливом) і пному паливі, виробляють надзвичайно велику виробляє значно менше інших парникових газів. кількість МОХ та інших парникових газів. Кисень та паливо на основі вуглецю подають у

Наприклад, у галузі обробки алюмінію, точні- піч у стехіометричному співвідношенні між ними ше, у галузі утилізації алюмінієвого брухту, згідно з для обмеження надлишку кисню або палива на традиційною практикою, температура полум'я в основі вуглецю до кількості, меншої за 5 відсотків печах має підтримуватися на рівні приблизно від понад стехіометричне співвідношення. Згоряння 2500" до З000"Р. Вважається, що цей діапазон палива на основі вуглецю забезпечує температуру дозволяє досягти балансу між енергією, необхід- полум'я, що перевищує приблизно 4500"Е, та потік ною для забезпечення достатньої кількості тепла вихлопного газу з печі, який має температуру не для розплавлення алюмінієвого брухту та підтри- більше приблизно 1100"Р. мання достатньої температури металу у розплаві Система для спалювання в оптимальному ва- на рівні приблизно 1450"Р. У нині відомих печах ріанті включає систему контролю для регулювання застосовують конструкцію, в якій температура по- подачі палива на основі вуглецю і для регулюван- лум'я, як правило, не перевищує ЗО0О00"Р, що за- ня подачі кисню у піч. У системі контролю, подачу безпечує підтримання міцності конструкції цих пе- палива здійснюють після подачі кисню у піч. Пода- чей. Тобто, вважається, що перевищення цих меж чу кисню та палива регулюють за заданою темпе- температури може послабити несучий каркас печі, ратурою розплавленого алюмінію. За цієї констру- що може призвести до катастрофічних наслідків. кції температура розплавленого алюмінію

Крім того, температура шахти для традиційних повідомляється через датчик. печей зазвичай становить приблизно 1600"Р. Та- Паливом на основі вуглецю може бути будь- ким чином, перепад температур між полум'ям та який тип палива. В одному варіанті втілення пали- вихлопом становить лише близько 1400". В ре- вом є газ, такий як природний газ, метан і т. ін. В зультаті енергія для процесу згоряння використо- альтернативному варіанті паливом є тверде пали- вується неефективно. во, таке як вугілля або вугільний пил. У ще одному

Також вважається, що втрата тепла та потен- альтернативному варіанті паливом є рідке паливо, ційна шкода для обладнання від печей, у яких те- таке як нафтове паливо, включаючи відпрацьовані олії. У цій системі для спалювання може застосо-

В одному з прикладів застосування систему вуватися будь-яке паливо на основі вуглецю, для спалювання застосовують у системі утилізації включаючи газ, такий як природний газ або метан, алюмінієвого брухту для видобування алюмінію з будь-яке тверде паливо, таке як вугілля або вугі- брухту. Така система включає піч для вміщення льний пил, або будь-яке рідке паливо, таке як олія, розплавленого алюмінію заданої температури, з включаючи відпрацьовані олії та очищені нафтоп- принаймні однією камерою згоряння. Система для родукти. У такій системі для спалювання будь-які утилізації включає джерело кисню для подачі кис- азотовмісні газоподібні сполуки, які є продуктами ню у піч через систему для спалювання. Для дося- згоряння, утворюються з азоту, що міститься у гнення максимальної ефективності джерело кисню паливі. має чистоту кисню не менше приблизно 85 відсот- Спосіб видобування алюмінію з брухту вклю- ків. чає подачу алюмінієвого брухту у плавильну піч і

Джерело палива на основі вуглецю забезпечує спалювання кисню та палива на основі вуглецю в паливо на основі вуглецю. Кисень та паливо на печі. При спалюванні кисню та палива кисень та основі вуглецю подають у піч у стехіометричному паливо подають у піч у стехіометричному співвід- співвідношенні між ними для обмеження надлишку ношенні між ними для обмеження надлишку кисню кисню або палива на основі вуглецю до кількості, або палива на основі вуглецю до кількості, меншої меншої за 5 відсотків понад стехіометричне спів- за 5 відсотків понад стехіометричне співвідношен- відношення. Згоряння палива на основі вуглецю ня. Згоряння забезпечує температуру полум'я, що забезпечує температуру полум'я, що перевищує перевищує приблизно 4500"Е, та потік вихлопного приблизно 4500"Р, та потік вихлопного газу з печі, газу з печі, який має температуру не більше приб- який має температуру не більше приблизно лизно 1100"Р. 1100 р. Алюміній зріджують у печі, забруднений домі-

У такій системі для утилізації згоряння кисню шками алюміній видаляють із печі і практично чис- та палива дає енергію, яка використовується для тий розплавлений алюміній вивантажують із печі. видобування алюмінію з брухту, на рівні приблиз- Спосіб може включати етап видобування алюмінію но 1083ВТИ на фунт видобутого алюмінію. Пали- з забрудненого домішками алюмінію, тобто, шла- вом може бути газ, такий як природний газ, або ж ку, та завантаження видобутого алюмінію в піч. це може бути тверде паливо чи рідке паливо. Спосіб може включати утилізацію відхідного

У системі для утилізації тепло від печі може тепла з печі. Утилізоване відхідне тепло може бути бути регенероване в системі утилізації відхідного перетворене на електрику. тепла. Регенероване тепло може бути перетворе- Піч для видобування алюмінію з алюмінієвого не на електроенергію. брухту включає ванну для вміщення розплавлено-

У системі, якій віддають найбільшу перевагу, го алюмінію заданої температури та принаймні система для спалювання включає систему забез- одну камеру згоряння. Джерело кисню забезпечує печення киснем. Одна така система розділяє пові- кисень, який має чистоту не менше приблизно 85 тря на кисень та азот, наприклад, система кріоген- відсотків, а джерело палива на основі вуглецю ного розділення. Інші системи передбачають забезпечує паливо, таке як природний газ, вугілля, мембранне відокремлення і т. ін. Кисень також олію і т. ін. може забезпечуватися шляхом розділення води на Кисень із джерела кисню та палива подають у кисень та водень. У таких системах кисень може піч у стехіометричному співвідношенні між ними зберігатися для використання в разі потреби. Ві- для обмеження надлишку кисню або палива до домі Й інші системи для вироблен- кількості, меншої за 5 відсотків понад стехіометри- ня/відокремлення кисню. чне співвідношення. Згоряння палива забезпечує

Взагалі, система для спалювання на кисні- температуру полум'я, що перевищує приблизно паливі може бути застосована для будь-якої печі, 4500"Р, а потік вихлопного газу з печі має темпе- яка має регульоване середовище. Тобто, для ратуру, що не перевищує приблизно 1100"Р. будь-якої печі, яка практично не має підсмоктуван- В одному варіанті втілення піч утворюється зі ня з навколишнього середовища. Така система сталевої плити, сталевих поперечин та вогнетрив- для спалювання включає джерело кисню для по- ких матеріалів. Стінки печі виконано таким чином, дачі кисню, що має задану чистоту, та джерело що вони мають каркас зі сталевих поперечин та палива на основі вуглецю для подачі палива на плити, принаймні один шар подрібнюваного ізо- основі вуглецю. люючого матеріалу, принаймні один шар вогнет-

Кисень із джерела кисню та палива на основі ривкої цегли та принаймні один шар литого вогне- вуглецю подають у піч у стехіометричному співвід- тривкого матеріалу. Під печі виконано таким ношенні між ними для обмеження надлишку кисню чином, що він має каркас зі сталевих поперечин і або палива на основі вуглецю до кількості, меншої плити та принаймні два шари вогнетривкого мате- за 5 відсотків понад стехіометричне співвідношен- ріалу, причому принаймні один із шарів є литим ня. У такій печі потік вихлопного газу з печі має вогнетривким матеріалом. газоподібні сполуки, які є продуктами згоряння, з Описано також безсольовий спосіб відокрем- практично нульовим вмістом азоту. Тобто, завдяки лення алюмінію від зашлакованого алюмінію, який тому, що з паливом не надходить азот, якщо азот включає етапи поміщення зашлакованого алюмі- не міститься в паливі, вихлопний газ практично не нію в піч. Піч має систему для спалювання кисню- містить азотовмісних продуктів згоряння (тобто, палива, що забезпечує температуру полум'я бли-

МОХ) і має значно знижений рівень інших парнико- зько 5000"Е і практично не має надлишкового кис- вих газів. ню. Зашлакований алюміній розплавляється в пе-

чі. Хоча даний винахід передбачає втілення в рі-

Верхню частину розплавленого зашлаковано- зних формах, на фігурах показано і нижче описано го алюмінію знімають для одержання сильно за- оптимальний варіант втілення. Однак слід розумі- шлакованого продукту. Сильно зашлакований ти, що представлене розкриття має розглядатися продукт пресують у механічному пресі для відо- як приклад винаходу, і не обмежує обсягу винахо- кремлення алюмінію від сильно зашлакованого ду конкретним показаним варіантом втілення. Та- продукту для одержання концентрованого сильно кож слід розуміти, що назва цього розділу опису, зашлакованого продукту. Спосіб може включати тобто, "Детальний опис винаходу", стосується ви- етап повернення концентрованого сильно зашла- мог Патентного відомства США і не передбачає й кованого продукту у піч. Поміщення зашлаковано- не означає обмеження описаного авторами пред- го алюмінію в піч здійснюють під прямим накидом мета. факела для відокремлення оксидів від шлаку. У системі для спалювання кисню-палива за-

ЦІі та інші особливості та переваги даного ви- стосовують практично чистий кисень у комбінації з находу стануть зрозумілими після ознайомлення з паливом для вироблення тепла шляхом утворення представленим нижче детальним описом, у зв'язку полум'я (тобто, згоряння) ефективним способом, з формулою винаходу, що додається. який не має негативного впливу на навколишнє

Вигоди та переваги даного винаходу буде ле- середовище. Кисень, який забезпечується окис- гше зрозуміти спеціалістам у відповідній галузі нювачем, застосовують у концентраціях від приб- після ознайомлення з представленим нижче дета- лизно 85 відсотків до приблизно 99-- відсотків, од- льним описом та супровідними фігурами, серед нак в оптимальному варіанті концентрація кисню яких: (тобто, чистота джерела кисню) має бути якомога

Фіг.1 є загальною блок-схемою прикладу про- вищою. У такій системі кисень високої чистоти цесу утилізації алюмінієвого брухту, який включає разом з джерелом палива у стехіометричних спів- плавильну піч із системою для спалювання на ки- відношеннях подають у камеру згоряння печі. Ки- сні-паливі, в якій знижується вироблення парнико- сень та паливо запалюють для вивільнення енер- вого газу та споживання палива, що втілює прин- гії що міститься у паливі. З точки зору даного ципи даного винаходу; опису посилання на піч має широке тлумачення і

Фіг.2 є загальною блок-схемою операції обро- передбачає будь-який промисловий або комерцій- бки шлаку, яка є продовженням процесу, предста- ний тепловий генератор який спалює викопне па- вленого на Фіг.1, і включає відновлювальну піч, ливо (на основі вуглецю). В оптимальній системі яка має систему для спалювання на кисні-паливі, концентрація або чистота кисню має бути якомога що втілює принципи даного винаходу; вищою для зниження вироблення парникового

Фіг.3 є прикладом послідовності подачі приро- газу. дного газу та послідовності подачі кисню для за- Передбачається можливість застосування стосування в системі для спалювання на кисні- практично будь-якого джерела палива. Наприклад, паливі; у даній заявці, як буде детальніше описано нижче,

Фіг.4 є загальною схемою установки, на якій кисень подають разом з природним газом для показано подачу кисню з кріогенної установки та спалювання у піч. До інших передбачених джерел спрямування в печі, а також показано приклад ус- палива належать олії, включаючи очищені нафто- тановки для утилізації відхідного тепла; продукти, а також відпрацьовані олії, деревина,

Фіг.5 є схематичним зображенням алюмінієво- вугілля, вугільний пил, відходи (сміття) і т. ін. Спе- плавильної печі для застосування з системою для ціалістам стане зрозумілою можливість застосу- спалювання на кисні-паливі згідно з принципами вання численних джерел палива у представленій даного винаходу; системі кисню-палива.

Фіг.6 є боковою проекцією печі з Фіг.5; Представлена система відрізняється від тра-

Фіг.7 є фронтальною проекцією плавильної диційних процесів двома основними принципами. печі з Фіг.б; По-перше, у традиційних процесах згоряння для

Фіг.8 і 9 є частковими поперечними перерізами спалювання використовують повітря (як окиснювач бокової стінки та поду печі, відповідно; для постачання кисню), а не практично чистий

Фіг.10 показує монтаж камери згоряння для кисень. Кисневий компонент повітря (приблизно 21 застосування з системою для спалювання на кис- відсоток) використовують для спалювання, а реш- ні-паливі; ту компонентів (здебільшого азот) нагрівають у

Фіг.11 є схематичними зображеннями прикла- печі і виводять із неї з вихлопом. По-друге, у пред- ду системи контролю для застосування із систе- ставленому процесі кисень використовують у сте- мою для спалювання на кисні-паливі згідно з да- хіометричному співвідношенні з паливом. Тобто, ним винаходом; кисень подають лише у достатньому співвідно-

Фіг.12 є схематичним зображенням прикладу шенні з паливом для забезпечення повного зго- передньої стінки енергетичного котла або печі, на ряння палива. Таким чином, у систему для спалю- якому показано камеру згоряння та установку по- вання не подають "зайвого" кисню. дачі повітря, а також показано включення до неї Застосування представленої системи для спа- системи для спалювання кисню-палива, що втілює лювання дозволяє досягти багатьох переваг та принципи даного винаходу; і вигод. Було помічено, як описано нижче, що спо-

Фіг.13 є схематичним зображенням спалювача живання палива для вироблення еквівалентної відходів, де показано включення до нього системи кількості енергії або тепла знижується у деяких для спалювання кисню-палива, що втілює принци- випадках на 70 відсотків. Важливо, що це може пи даного винаходу. забезпечити величезне зниження виникаючого в результаті забруднення. Також у деяких випадках рулону 32. Спеціалістам стане зрозумілою можли- викиди МОХ можуть бути знижені практично до вість надання різних кінцевих форм та процесів нуля, а викиди інших парникових газів знижені обробки, які можуть здійснюватися з металом. Усі приблизно на 70 відсотків порівняно з традиційни- ці форми та процеси обробки охоплюються обся- ми повітряно-паливними системами для спалю- гом та сутністю даного винаходу. вання. Плавильна піч 14, як зазначено вище, є піччю,

Приклад процесу утилізації алюмінієвого що працює на кисні-паливі. У неї подають паливо брухту на основі вуглецю, таке як природний газ, у стехі-

В одному конкретному варіанті застосування ометричному співвідношенні з киснем. У цьому систему для спалювання на кисні-паливі застосо- полягає відмінність від нині відомих печей, у яких вують в установці для утилізації алюмінієвого застосовують суміші палива та повітря. З суміша- брухту 10. Виробничий процес для прикладу уста- ми палива/повітря для підтримання процесу зго- новки показано на Ффіг.1-2. Алюмінієвий брухт, який ряння у піч подають азот, а також кисень. Це приз- має загальне позначення 12, подають у плавильну водить до утворення небажаних відхідних газів піч 14 і зріджують. Установка 10 може включати МОХ. Крім того, азот також поглинає енергію з роз- кілька печей, які функціонують паралельно 14, плавленого алюмінію, таким чином, знижуючи за- одну з яких показано. Зріджений або розплавле- гальну ефективність процесу. Тобто, через те, що ний алюміній виймають із плавильної печі 14 і по- відсоток азоту в повітрі є настільки великим, вели- дають у меншу накопичувальну піч або накопичу- ка кількість енергії іде на нагрівання азоту, а не вач 16. Накопичувальна піч 16 також є піччю, яка алюмінію. працює на кисні-паливі. Розплавлений алюміній у Співвідношення кисню/природного газу у разі необхідності виймають із плавильної печі 14 представлених плавильній та накопичувальній для підтримання певного заданого рівня у накопи- печах 14, 16 становить приблизно 2,36:1. Це спів- чувальній печі 16. В результаті діставання з пла- відношення може бути різним, залежно від чистоти вильної печі 14 може бути безперервним або може джерела кисню та характеру палива. Наприклад, відбуватися "партіями", залежно від потреби. за ідеальних умов 100-відсотківо чистого кисню

У накопичувальній печі 16 хлор та азот (у фо- теоретично розраховане співвідношення станови- рмі газу), позначені як 18 та 20, відповідно, пода- тиме 2,056:1. Однак джерело кисню може мати до ють у накопичувальну піч 16 для полегшення ви- приблизно 15 відсотків некисневих складових, і далення забруднювачів Кк! розплавленого природний газ не завжди є на 100 відсотків чис- алюмінію. Хлор та азот функціонують як газоподі- тим. Спеціалістам стане зрозуміло, що співвідно- бний флюс для витягування забруднювачів з алю- шення можуть злегка варіюватися, але основа для мінію. Цю процедуру також здійснюють у плавиль- розрахунку співвідношень, які є стехіометричними них печах 14 для кращого очищення жирного та співвідношеннями палива та кисню, є незмінною. брудного брухту. Інші передбачені флюси вклю- Це співвідношення кисню та палива дає бага- чають газоподібний гексафторид аргону. Накопи- то переваг. По-перше, ця стехіометрія забезпечує чувач 16 активно нагрівається і функціонує при повне згоряння палива, таким чином, забезпечую- температурі розплавленого металу приблизно чи зменшення викидів моноксиду вуглецю, Мох та 1300"Р. Температура повітря у накопичувачі 16 є інших шкідливих відхідних газів (взагалі інших пар- трохи вищою. никових газів). Крім того, регульовані пропорції

Розплавлений алюміній після цього фільтру- кисню також знижують кількість оксидів, присутніх ють. На даний час застосовують фільтр для час- у розплавленому алюмінії. Це, у свою чергу, за- тинок мішкового типу 22. Хоча відомі й інші типи безпечує вищу якість кінцевого алюмінієвого про- фільтрів, які можуть бути застосовані. Фільтрова- дукту їі вимагає меншої обробки для видалення ний розплавлений алюміній після цього пропуска- цих небажаних оксидних забруднювачів. ють через дегазатор 24. Важливо зазначити, що точне регулювання

У дегазаторі у розплавлений алюміній 24 по- співвідношення кисню з паливом гарантує повне дають флюс, такий як інертний газ (також застосо- згоряння палива. У цьому полягає основна відмін- вують азот, як позначено номером 26). Розплав- ність, наприклад, від електростанцій, що працю- лений алюміній перемішують, наприклад, ють на викопному паливі (наприклад, комунальних механічною мішалкою 28 і флюс 26 барботують електростанціях), на яких борються з І (втрата через розплавлений алюміній для видалення з на прожарювання). Як правило, Г ОЇ дорівнює не- алюмінію забруднень (наприклад, оксидів). повному згорянню палива. З іншого боку, у пред-

Розплавлений алюміній після цього подають у ставленому способі практично чистий кисень, у розташовану далі розливальну машину 30. У роз- чітко контрольованому стехіометричному співвід- ливальній машині 30 алюміній відливають у без- ношенні з паливом, мінімізує, а можливо, і усуває перервну пластину. Товщина відлитого матеріалу ці втрати. Крім того, у представленому способі, може бути будь-якою, від 0,010 дюйма до 0,750 єдиним теоретично можливим МОх є МОХ, присут- дюйма або більше. Алюміній після цього скручу- ній у паливі, а не той, який інакше утворювався б в ють у рулон, як показано під номером 32, для за- результаті згоряння з використанням повітря. Та- стосування або подальшої обробки. У представ- ким чином, МОХ, якщо повністю і не усувається, то леному способі алюміній проходить від знижується до незначної кількості порівняно з тра- розливальної машини 30 через пару машин для диційними системами для спалювання. гарячої прокатки 34, у яких плиту прокатують до Оксиди в алюмінії мають два основних джере- остаточної товщини, як правило, приблизно 0,082 ла походження. По-перше, від процесу згоряння; дюйма (82міл), а потім скручують для утворення по-друге, від оксидів, які містяться в алюмінії. Це,

зокрема стосується низькосортного брухту або лів. На Фіг.5-9 показано, що каркас печі 42 має первинного металу. Представлений процес врахо- зовнішні розміри приблизно 20 футів у ширину на вує обидва ці джерела оксидів і зменшує або усу- 40 футів у довжину на 12 футів у висоту. Сталева ває їх вплив на кінцевий алюмінієвий продукт. По- конструкція каркасу 42 утворюється з плит та по- перше, представлений процес зменшує кількість перечин. Плити та поперечини позначено номера- оксидів, які можуть утворюватися в результаті по- ми 44 та 46 відповідно для структури каркасу печі дачі кисню для згоряння палива. Цього досягають 42, якщо спеціально не вказано іншого. Під 48 ви- шляхом чіткого контролювання кисню, який пода- готовлено зі сталевої плити 44 однодюймової то- ють лише у кількості, необхідній для стехіометрич- вщини, звареної з окремих елементів. Кожен звар- ного співвідношення для повного згоряння палива. ний шов проходить над поперечиною 46 для

Представлений процес враховує друге джере- забезпечення цілісності каркасу печі 42. ло оксидів (що містяться в алюмінії) і видаляє ці Додаткові поперечини 46 передбачено для оксиди шляхом дегазації та фільтрування. Це дає підтримки поду печі 48. Кожна поперечина 46 має подвійну перевагу. По-перше, утворюється менше фланець 8-дюймової ширини через кожні 18 дюй- побічного продукту у формі шлаку О; по-друге, мів на центрі. Усі поперечини 46 (за винятком з'єд- значно підвищується якість кінцевого продукту. нувальних поперечин, які є повністю привареними

Також було виявлено, що застосування суміші роликовим швом) приєднано стебковим зварюван- паливо/кисень (а не суміші паливо/повітря) в ре- ням до дна плити 50. Завдяки цьому допускається зультаті забезпечує вищу температуру полум'я у "Збільшення" сталі через теплове розширення під плавильній печі. При застосуванні кисню-палива час нагрівання. досягали температури полум'я у печі близько Поперечини 46 забезпечують підтримку та жо- 5000". Цей показник є вищим приблизно на рсткість дна печі 52. Поперечини 46 підтримують 1500"Р-2000"Р, ніж в інших, нині відомих печах. жорсткість печі 14 для зменшення згинання під час

Також було помічено, що застосування кисню- установлення вогнетриву та довготривалого вико- палива, разом з цією підвищеною температурою ристання. Поперечини 46 також забезпечують під- полум'я, в результаті забезпечує надзвичайно ви- тримку для того, щоб під час експлуатації печі 14 сокоефективний процес. В одному вимірюванні звести до мінімуму механічне навантаження на ефективності вимірюють енергію, яка вимагається вогнетривкі матеріали. Поперечини 46 також під- (у ВТУ) на фунт (ІБ) обробленого алюмінію. У ві- німають дно печі 52 над подом, на якому закріпле- домому процесі необхідна енергія становить при- но піч 14. Це дозволяє відводити тепло, яке утво- близно 362081 Ш/ЛЬ обробленого продукту. У пред- рюється під піччю 14. ставленому процесі та пристрої енергетичні Бокові стінки печі 54 так само виконано у ви- вимоги є значно меншими: приблизно 10838ТО/ЛЬ гляді конструкції зі сталевої плити та поперечин. обробленого металу. Також слід зазначити, що, Стінки мають дві ділянки: над лінією металу і під хоча "паливом", яке згадувалося вище по відно- лінією металу. Це розрізнення проводиться як з шенню до представленого способу, є природний точки зору міцності, так і з точки зору теплоти зго- газ, може застосовуватися будь-яке паливо на ряння. органічній основі, таке як олія (включаючи відпра- Під лінією металу плита має товщину Ж дюй- цьовану олію), вугілля, вугільний пил і т. ін. ма. Над лінією металу плита має товщину 78 дюй-

Для розуміння термодинаміки процесу слід за- ма. У представленій печі перші вісім футів вважа- значити, що теоретична кількість енергії, яка вима- ються такими, що перебувають (з точки зору гається для розплавлення фунта алюмінію, стано- конструкції) під лінією металу, а верхні чотири фу- вить 5048ТИО. Однак через те, що процес ти вважаються такими, що перебувають (з точки характеризується неефективністю у конкретних зору конструкції) над лінією металу. показниках, фактична кількість енергії, яка вимага- Поперечини 46 застосовують для підтримання ється, становить приблизно 362087ТШ/Ь при засто- бокових стінок 54 печі 14. Поперечини 46 установ- суванні системи для спалювання, що працює на лено на 18-дюймових осьових лініях, які проходять повітрі-паливі. Такими неефективними показника- вертикально уздовж печі 14. Горизонтальні попе- ми є, наприклад, фактичний період обробки, який є речини 46 укладено на 18-дюймових центрах під меншим за фактичний час "паління" печі, та інші лінією металу та 24-дюймових центрах над лінією зміни у подальшому процесі, такі як збільшення металу. Хоча лінія металу у печі 14 змінюється, або зменшення ширини розливальної машини. вона, з точки зору конструкції, відповідає найви-

Крім того, інші "втрати", такі як втрати у трубах щому рівневі металу, який може бути у печі 14 під (тепло) та втрата тепла через стінки печі, також час нормальної експлуатації. Якщо враховувати сприяють цим перепадам енергії. додаткові чинники, то лінія металу, наприклад,

До того ж, показник 1083ВТИО/ЛЬ є середнім може проходити на дев'ять дюймів вище лінії мак- значенням необхідної енергії, навіть з врахуван- симального наповнення печі 14. ням цих "втрат". Було виявлено, що при здійсненні Дах 56 печі 14 виконано у вигляді підвісної процесу з високою ефективністю, тобто, при май- конструкції з вогнетривкого матеріалу. Поперечини же безперервній обробці алюмінію, на відміні від 46 установлено на 18-дюймових центрах по шири- "паління" печі без обробки, "середня" потреба в ні печі 14. Додаткові поперечини 46 є привареними енергії може бути знижена до приблизно до поперечин, які проходять по всій ширині, і ці т5о0втглЬь-900вТО/Ь. додаткові поперечини є орієнтованими уздовж

Плавильна піч довжини печі 14. На поперечинах закріплено фік-

Представлену плавильну піч 14 побудовано сатори, на яких закріплюють збірні вогнетривкі здебільшого зі сталевих та вогнетривких матеріа- блоки.

Піч 14 має дві основні заслінки 58 на стороні тканинного фільтра 82 (Фіг.4). Тканинний фільтр печі 54. Заслінки 58 застосовують під час роботи 82 застосовують насамперед для збирання неспа- для знімання шлаку або очищення основної тер- леного вуглецю від фарб, олій, розчинників і т. ін., мокамери печі або ванни 60 та для завантаження зазвичай присутніх при обробці алюмінієвого основної камери печі 60. Шлак О (забруднювач, брухту. який утворюється на поверхні розплавленого Піч 14 включає чотири камери згоряння кисню- алюмінію) накопичується всередині печі 14 і має палива 84. Камери згоряння 84 установлено на вичищатися принаймні раз на день для підтриман- боковій стінці 54 печі 14, навпроти заслінок 58. ня інтенсивності теплопередачі. Шлак О видаля- Камери згоряння 84 оточує сталева конструкція, ють шляхом відкривання заслінок 58 та знімання що дозволяє закріплювати камери згоряння 84 і шлаку з поверхні басейна розплавленого металу. підтримувати жорсткість оточуючої стінки.

Хоча під час типової експлуатації метал або Піч 14 викладено вогнетривкими матеріалами. брухт поміщують у завантажувальний приймач 62, Під 48 виконано з двох різних вогнетривких мате- а після цього розплавляють і переносять у термо- ріалів. Перший матеріал 86 є литою плитою, приб- камеру 60 печі, деякі типи брухту, такі як охолодь лизно у шість дюймів завтовшки, з литого вогне- або виливанці, краще безпосередньо поміщати в триву підвищеної міцності, такого як АР ОСгееп К5Б- основну термокамеру 60. Заслінки 58 відкривають 4, який утворює основу поду. Матеріал поду 88 для такого типу завантаження у термокамеру 60. виливають на основу поду 86 у вигляді моноліту,

Заслінки 60 виконано зі сталі та вогнетривкого який має товщину приблизно від тринадцяти до матеріалу. Заслінки 60 підвішені за допомогою чотирнадцяти дюймів. Матеріалом поду 88 є вог- системи механічних блоків (не показано) і захище- нетрив АР сгееп 70АК. Він на 70 відсотків склада- ні запобіжними ланцюгами для запобігання їх па- ється з глинозему, стійкого до алюмінію литого дінню донизу у разі несправності системи блоків. вогнетриву.

Для маніпулювання заслінками застосовують ле- Стінки 54, 64 та 65 виконано з двох шарів ізо- бідки з приводом. Заслінки 60 звисають зі спільної ляції 90, за якими іде литий або монолітний 70 АК, траверси, яка підтримується боковою стороною 54 зв'язаний фосфатом на 85 відсотків глиноземний печі 14. (МОМО РЗВ5) пластичний ущільнювальний вогне-

Головний завантажувальний приймач 62 роз- трив 92. Вміст глинозему в цьому матеріалі стано- міщено на передній стороні 64 печі 14. Приймач 62 вить 85 відсотків. Захисна ізоляція 90 являє собою є відокремленим від термокамери печі 60 і розді- ізолюючий щит, приблизно у два дюйми завтов- ляється на дві зони: завантажувальну зону 66 та шки, у бокових стінках 54 печі і приблизно у три зону циркуляційного насоса 68. Циркуляційний дюйми завтовшки на передній стороні та задніх насос 70 прокачує метал з гарячого резервуара стінках 64, 65 печі. Різницю у товщині ізоляції 90 розплавленого алюмінію у головній камері 60 до передбачено на випадок теплового розширення зони завантаження брухту 62. печі 14. Стінки печі 54, 64 та 65 збільшуються при-

Передбачено три отвори, позначені як 72, 74 близно на 95 дюйма на лінійний фут. Таким чином, та 76, між камерами 60, 66 та 68. Перший отвір 72 піч 14 збільшується (по всій 40-футовій довжині) передбачено у перегородці між головною камерою приблизно на 5 дюймів. Завдяки існуванню шести- 60 та насосним резервуаром 68. Другий отвір 74 дюймової захисної ізоляції 90 (і передня, і задня передбачено у перегородці між насосним резерву- сторони мають по три дюйми), ізоляція 90 роздав- аром 68 та зоною завантаження брухту 66. Третій люється і допускає збільшення стінок печі 54, 64 отвір 76 передбачено у перегородці між заванта- та 65 без пошкодження каркасу печі 42. жувальним приймачем 66 та головною термока- Ізолююча цегла 94 міститься між щитом подрі- мерою 60. бнюваної ізоляції 90 та литим вогнетривом 92. Дах

Усі отвори 72, 74 та 76 розташовуються приб- 56 виконано з глиноземного на 70 відсотків литого лизно на один фут нижче фізичної або фактичної вогнетриву. Матеріал заливають у шість секцій лінії металу печі 14. Отвори 72, 74 та 76 розташо- даху. Раму кожної заслінки 58 виконано з глинозе- вуються під лінією металу для підтримання тепла много на 70 відсотків вогнетриву АК. всередині головної камери 60 і для запобігання Піч 14 має два комплекти вибивальних блоків потоку оксидів між розділеними зонами печі 14 та (не показано). Перший комплект розташовано на підтримання герметичності печі (тобто, підтриман- дні 52 печі, і вони служать як зливні блоки. Другий ня регульованого середовища у печі 14). Насос 70 комплект блоків розташовано за шістнадцять розташовано у підвищеній зоні для запобігання дюймів від поду печі і служить як комплект блоків надмірному накопиченню відходів, каміння та шла- для переміщення. Блоки для переміщення перед- ку у насосі 70 та навколо нього. бачено з зовнішнього боку печі для полегшення їх

Витяжний ковпак 73 розташовано над заван- заміни. Формують внутрішню частину печі, блоки тажувальною камерою 66. Ковпак 78 виконано зі встановлюють на зовнішньому боці і вставляють сталі і закріплено на поперечинах 46, подібних то за допомогою штовхача. тих, із яких виконано бокові стінки 54. Поперечини У печі передбачено два нахили (не показано), 46 є розташованими на плиті, яка вкриває бокову по одному біля кожної з основних заслінок 58 для стінку приймача, значною мірою перекриваючи її. завантаження. Нахили застосовують для вида-

Ковпак 78 вентилює основну камеру печі 60 через лення або знімання шлаку О з розплавленого ме- трубу 80 (див. Ффіг.4). Труба 80 відводить гази з талу і для забезпечення зісковзування алюмінієво- печі 14 і може бути перекрита для підтримання го брухту у піч. Нахили виконано з двох матеріалів. тиску у печі 14. Основою є низькосортна стійка до алюмінію цегла,

Вихлопні гази виходять із печі 14 і йдуть до укладена таким чином, що утворює нахил. Цеглу вкривають литим вогнетривким матеріалом (приб- шляхом максимального збільшення площі поверх- лизно 18-дюймової товщини), таким як 70АК. На- ні металу, через яку відбувається теплопередача хил починається від краю порогу і входить у піч. від полум'я до металу.

Стінка 96, яка розділяє основну камеру печі 60 Крім того, вогнетривкі матеріали над лінією та завантажувальний приймач 62, має товщину металу виготовляють із матеріалу з високим вміс- приблизно 22 дюйми і утворюється з матеріалу том глинозему. Ці матеріали відбивають тепло від 7ТОАРК. Стінку 96 відливають як суцільну монолітну камери згоряння назад до розплавленого металу. структуру. В цьому полягає відмінність від традиційних конс-

Піч 14 може функціонувати у кількох режимах, трукцій печей, які не відбивають тепло назад у від холостого до вміщення і підтримання розплав- басейн розплавленого металу, а дозволяють теп- леного алюмінію. На піку функціонування піч 14 лу витікати з печі. заповнюють приблизно на 80 - 90 відсотків. Розп- Наприклад, у традиційних печах застосовують лавлений метал має температуру приблизно вогнетриви, які мають нижчий вміст глинозему і 1400"Р, а температура повітря у печі становить вищий показник ізоляції на верхніх бокових стін- приблизно 1800"Г. Температура труби (вихлопу) ках. У представленій конструкції застосовують становить приблизно 1000"Р. Температуру повітря вогнетриви з більш високим вмістом глинозему вимірюють за допомогою термопари 98 на верхній для відбивання більшої кількості випромінюваль- боковій стінці 54 печі 14. Температуру металу ви- ного тепла від камери згоряння 84 у ванну 60. У мірюють біля основи циркуляційного насоса 70. цьому також полягає відмінність від традиційної

Брухт завантажують або вводять у піч через конструкції печі. У традиційних печах для міцності завантажувальний приймач 62 порціями приблиз- у нижніх бокових стінках (визначених як такі, що но по 3000 фунтів. Зрозуміло, що розмір або маса перебувають під лінією металу) застосовують вог- брухту, який вводять, можуть бути різними, залеж- нетриви з більш високим вмістом глинозему. На но від розміру та потужності печі 14. відміну від них, у представленій конструкції засто-

Розплавлений метал з головної камери 60 за- совують литий вогнетрив з нижчим вмістом глино- качують до партії холодного металу циркуляцій- зему, який є більш досконалим і має вищий показ- ним насосом 70. Розплавлений метал передає ник ізоляції Певною мірою представлена тепло, завдяки його теплопровідності, партії холо- конструкція повністю суперечить традиційному дного металу. Ця партія металу швидко нагріва- застосуванню вогнетривів. ється і розплавляється. До того ж, завдяки тому, що у піч 14 не пода-

Первинний режим теплопередачі до заванта- ють азоту (крім азоту, що міститься у паливі), об'- женого алюмінію зумовлюється теплопровідністю. єм гарячих газів (наприклад, вихлопу), що прохо-

Велике теплове навантаження, яке забезпечує дять через піч 14, є дуже низьким. Вигідним є те, повна піч, підвищує ефективність цього способу що це збільшує час перебування газів у печі 14, теплопередачі. Коли піч працює на 80-90 відсотків забезпечуючи додаткову можливість для теплопе- своєї потужності, вона містить приблизно 220000 редачі до розплавленого металу. Конвекційна теп- фунтів розплавленого алюмінію приблизно при лопередача, хоч і є відносно низькою, є ефектив- 1400". Коли брухт завантажують у піч 14, ванна нішою, ніж у традиційних печах. Завдяки тому, що діє як теплове навантаження і забезпечує необхід- гарячі гази у представленій печі 14 досягають тем- ну енергію для теплопередачі до завантаженого ператури 5000"Е і мають відносно довгий час пе- металу. Це відбувається незалежно від розмірів та ребування, велика кількість тепло видаляється ще потужності печі, які пристосовують до представле- до вихлопу. ної системи для спалювання кисню-палива. Цир- Представлена піч 14 функціонує зі споживан- куляційний насос 70 сприяє розплавленню брухту, ням енергії, необхідної для розплавлення прибли- постачаючи гарячий розплавлений метал у заван- зно 1083В8ТИ на фунт. Максимальна кількість теп- тажувальний приймач 62 із основної камери печі ла, яке підводиться у піч 14, становить приблизно 60. Крім того, через циркуляцію розплавленого 40 мільйонів ВТО (40ММВТ) на годину, зазвичай металу термічна стратифікація по всій печі 14 під- кількість підведеного тепла становить приблизно тримується на низькому рівні. від 10 до 12ММВТИ на годину. Кількість підведено-

Було виявлено, що завдяки закачуванню або го тепла, звичайно, залежить від брухту, який під- циркуляції розплавленого металу перепад темпе- дають розплавленню, та вимог щодо продуктивно- ратур між верхньою частиною та дном печі 14 (пе- сті Піч може виплавляти до 40000 фунтів на репад висоти приблизно 42 дюйми) становить ли- годину. ше кілька градусів за Фаренгейтом. Таким чином, Система для спалювання піч 14 діє як стійке теплове навантаження для за- Система для спалювання, позначена на Фіг.3 безпечення відповідного джерела тепла для здій- загальним номером 100, є двокомпонентною уста- снення теплопередачі до партії завантаженого новкою для спалювання, яка функціонує на паливі, металу. такому як природний газ, нафтове паливо, відпра-

Тепло надходить у піч 14 із камер згоряння 84. цьована олія, вугілля (порошкоподібного, пилопо-

Вважається, що основним способом теплопереда- дібного та зрідженого) та кисні. Систему сконстру- чі до печі 14 є випромінення та, певною мірою, йовано як дві повні системи для спалювання для конвективна теплопередача. Оскільки полум'я має полегшення обслуговування, а також для збере- високу температуру, система для спалювання кис- ження енергії під час періодів низького заванта- ню-палива забезпечує ефективну випромінюваль- ження. На Фіг.3 показано одну послідовність спа- ну теплопередачу. Конфігурація печі 14 також при- лювання кисню 102 та однин приклад значена для підвищення швидкості теплопередачі послідовність спалювання природного газу 104.

Система для спалювання 100 контролюється а інша перебувала в неробочому стані, наприклад, системою контролю (показаною на Ффіг.11, що має у періоди обслуговування або низького наванта- загальне позначення 120), яка включає централь- ження. Кожна газова послідовність 104 має відпо- ний процесор ("СРО") 106, який стежить за всіма відні розміри з огляду на вимоги щодо витрати вхідними даними щодо температури металу, тем- кисню. Кожна газова послідовність 104 починаєть- ператури повітря, витрати палива та кисню і за- ся з кульового запірного клапана 130. Система безпечує операторський інтерфейс. Кожна послі- трубопроводів 132 спрямовує газ через сітчастий довність згоряння може керуватися окремо або фільтр 134 для видалення будь-якого сміття, при- послідовно, залежно від умов та вимог експлуата- сутнього у лінії. Газова керуюча лінія 136 відхо- ції. дить від системи трубопроводів 132 після сітчасто-

Головною вхідною змінною процесу, яку вико- го фільтра 134. ристовують для контролю системи для спалюван- Регулятор протитиску 138 застосовують для ня 100, є температура ванни металу, виміряна зниження магістрального тиску. На даний час тиск термопарою 108. Альтернативними вхідними змін- кисню встановлюють приблизно на 18 фунтів на ними процесу є сигнали від одного з кількох датчи- квадратний дюйм (рзід). Запірний клапан 140 та ків температури повітря 98, 110. Контрольна схема запобіжні клапани 142 розташовано в лінію. Дифе- включає вхідні дані від термопар (тип К) у верхній ренціальний манометр-витратомір 144 розташо- стінці печі, вихлопній трубі та даху печі, які разом вано після запобіжних клапанів 142. Витратомір позначено як вхідні дані 112. Первинна термопара 144 вимірює температуру та диференціальний 108, яка розташовується у ванні розплавленого тиск газу, коли він протікає через отвір 146. Пред- металу є 60. Термопари для повітря 112 є вкрити- ставлений витратомір 144 являє собою модель ми глиноземом або подібними матеріалами для диференціального манометра-витратоміра захисту вимірювального елементу від впливу ат- Возетоишпі 3095. мосфери. Термопара для ванни 108 є захищеною Через ці вимірювання визначають витрату і си- від розплавленого металу керамічною оболонкою, гнал передають на систему контролю 120. Конт- стійкою до тепла та корозійних умов, наявних у рольний клапан 148 розташовано на лінії за ви- розплавленому металі. Термопару для ванни 108 тратоміром 144. У представленому варіанті виконано таким чином, що сигнал системи камери розташування застосовують модулюючий конт- згоряння спрацьовує лише тоді, коли температура рольний клапан, який приймає вихідний сигнал від ванни металу знижується нижче заданого рівня. системи контролю 120. Клапан 148 передає сигнал

Термопару труби або термопару даху 116 при- на систему контролю 120, зокрема, СРО 106, вка- значено для захисту від перегріву. Ця термопара зуючи фактичну позицію клапана 148. 116 є сполученою зі схемою перегріву, яка вими- Газова послідовність 104 після цього розхо- кає послідовності згоряння 102, 104 для захисту диться на дві окремі лінії 104а,5, кожна з яких має структури вогнетриву та печі 14 у разі досягнення клапан 150а,5. Клапани 150а,5 застосовують для верхньої межі перегріву. врівноваження кожної камери згоряння 84 таким

Термопару верхньої стінки 98 застосовують чином, щоб потік газу розподілявся рівномірно. насамперед для контролю температури повітря у Послідовність спалювання кисню 102 є подіб- печі 14. її також застосовують для експлуатації ною до газової послідовності 104, за винятком то- печі 14 за відсутності термопари для розплавленої го, що розміри лінії та компоненти є більшими, ванни 108. Термопару верхньої стінки 112 також забезпечуючи місце для більшої витрати кисню. застосовують як вхідну змінну процесу, коли метал Приклад послідовності спалювання кисню 102 по- спочатку завантажують у піч 14 або коли рівень казано на Ффіг.3, на якій компоненти, що відповіда- розплавленого металу знижується нижче розта- ють компонентам паливної послідовності 104, поз- шування термопари для розплавленої ванни 108. начено номерами 200-ї серії.

Оператор повністю контролює окремі задані На Фіг.10 показано, що камери згоряння 84 значення температури. Пульт керування 118 мають досить просту конструкцію. Кожна з чоти- включає індикатори температури для всіх термо- рьох камер згоряння 84 включає головний впуск- пар 92, 108, 110, 112, 114, 116. Оператор може ний патрубок 152, який входить у піч 14. Впуск для регулювати контрольну точку кожної термопари до газового палива 154 входить у головний впуск 152 досягнення граничних значень. Межі робочих кон- з зовнішнього боку стінки печі 54. Кисень вводять у трольних точок можуть бути внутрішньо встанов- головний впускний патрубок 152 і змішують з па- лені у СР, щоб можна було встановити будь-який ливним газом. Запальник (не показано) проходить потрібний діапазон температури. крізь центральний отвір 156 у головний впуск 152.

Система контролю системи для спалювання Запальник забезпечує іскру для запалення суміші 120 складається з двох частин. Перша частина палива/кисню. 122 включає провідні захисні пристрої, такі як ре- Систему для спалювання 100 легко приводять ле, кінцеві вимикачі і т. ін, як стане зрозуміло спе- у дію шляхом поєднання керованого оператором ціалістам. До них належать усі перемикачі газово- запуску та автоматичного контролю за допомогою го тиску, ізолюючі та запірні клапани та автомати СРИИ 106. Живлення підключають до засобу керу- контролю полум'я. Друга частина 124 системи кон- вання системою, який вмикає СРО 106 та провідні тролю 120 відповідає за спостереження та функції захисні пристрої 122 системи контролю 120. СРО автоматичного контролю, які виконуються СРО 106 забезпечує сполучення з контрольними кла- 106. панами, термопарами та реле, які є частиною про-

Газові послідовності 104 є парними, таким чи- відних захисних пристроїв 122. Перемикачі тиску ном, щоб одна послідовність могла бути в роботі, газу та кисню передбачають два режими: високого та низького тиску (піЛом/у). Позиція низького тиску маються у закритій позиції незалежно від процесу означає нормально замкнений сигнал, а позиція та значень контрольної точки. Діапазон контроль- високого тиску означає нормально розімкнений них клапанів для газу 148 не обмежується, оскіль- сигнал. СРО 106 визначає наявність належного ки потік газу іде після потоку кисню. Система конт- сигналу і дозволяє продовження програми. Якщо ролю 120 підтримує газ у заданому співвідношенні. розпізнається неправильний сигнал, вмикається При роботі в автоматичному режимі система звукова та візуальна сигналізація. Контрольна контролю 120 реагує на відхилення від показників схема також відстежує, чи перебувають контрольні процесу та значень контрольних точок. Темпера- клапани для газу та кисню 148, 248 у позиції "ІЮм/- тура печі контролюється і узгоджується з контро- їїге". Якщо контрольні клапани 148, 248 перебува- льною точкою для температури. Коли температура ють у належній позиції, передається сигнал, який процесу відхиляється від контрольної точки для дозволяє системі контролю 120 продовжити про- температури, подається сигнал помилки, і систему цедуру запуску. Сигнал перегріву також має бути контролю 120 передає сигнал на контрольний кла- скинутий, щоб система 120 могла продовжити пан для кисню 248. Контрольний клапан для газу процедуру запуску. 148 також контролюється системою контролю 120;

Якщо всі умови щодо запуску виконано, запус- змінна контрольної точки відстежує (стехіометрич- кається цикл продування азотом. Продування азо- но корельовану) витрату кисню, встановлену ви- том застосовують для прочищення печі 14 від тратоміром кисню. Систему контролю 120 викона- будь-яких спалимих газів, які можуть залишатись у но таким чином, щоб обмежувати контрольні печі 14. Час продування азотом задають таким клапани 148, 248, які, в свою чергу, обмежують чином, щоб об'єм азоту, який пропускають через вихідну потужність камери згоряння 84. піч 14, приблизно у 2,5 рази перевищував об'єм Система для спалювання 100, зокрема, сис- печі 14. тема контролю 120 може бути сформована відпо-

Після завершення продування запускають од- відно до конкретних вимог застосування та будь- ну або обидві послідовності спалювання. Конт- якій галузі промисловості, що стосується палива рольний перемикач запускає дві камери згоряння на основі вуглецю. Наприклад, у представленій або всі камери згоряння 84. Регулятор полум'я установці для обробки алюмінієвого брухту 10 пе- розмикає контрольні соленоїди. Контрольні соле- редбачено три можливості застосування системи ноїди є нормально замкненими, однак після запус- для спалювання на кисні-паливі 100. По-перше ку соленоїди розмикаються, і газ та кисень проті- для розплавлення алюмінію у високопродуктивно- кають через контрольний вузол. му виробничому середовищі (тобто, у плавильній

У кінці контрольного вузла гази змішуються і печі 14). По-друге, система 100 присутня у накопи- запалюються іскрою, яка утворюється контроле- чувальній печі 16 насамперед для стійкості темпе- ром полум'я. Після запалення детектор полум'я ратури та змішування сплавів розплавленого 126 виявляє наявність або відсутність полум'я і алюмінію. Третя можливість застосування стосу- передає сигнал до системи контролю 120. Відразу ється шлакоплавильної печі 166, в якій високу те- після виявлення полум'я система контролю 120 мпературу камери згоряння застосовують для ві- відкриває головні запірні клапани для газу та кис- докремлення фрагментів металу (алюмінію, який ню. може бути видобутий для виробництва) від шлаку

Головні запірні клапани палива та кисню 140, О (побічного продукту плавлення) шляхом терміч- 240 працюють незалежно. Запобіжні клапани 142, ного удару. У кожному випадку застосування ка- 242 виконано таким чином, що коли газовий кла- мери згоряння встановлено для збереження енер- пан 140 не відкривається, запобіжні клапани 142, гії та з екологічних міркувань. 242 також не відкриваються. Коли головний газо- Варіанти представленої системи для спалю- вий клапан 140 відкривається, газовий кисневий вання 100 відрізняються за тепловою потужністю запобіжні клапани 142, 242 також відкриваються. (вимірюваною як максимальний показник ММВТ

Коли відкрито всі головні клапани, спрацьовує кон- на годину), розміром та орієнтацією камер згорян- трольне реле, а також індикаторна лампа для кож- ня 84, а також температурою, за якої ці печі 14, 16, ної газової послідовності на пульті керування 118. 166 мають працювати. Спеціалістам стане зрозу-

Контрольний таймер залишається увімкненим міло, що механічні розбіжності (наприклад, розміри протягом заданого періоду часу, приблизно 30 ліній і т. ін.) потрібні для пристосування для цих секунд. Після закінчення заданого періоду часу різних потреб, і що різним може бути спеціальне контрольна схема знеструмлюється, і нормально програмування системи контролю 120 та СРО 106. замкнені соленоїдні клапани також знеструмлю- Представлена система для спалювання 100 ються, вимикаючи контрольні вузли та контрольну забезпечує багато переваг над відомими нині за- індикаторну лампу для послідовності кожної каме- стосовуваними системами для спалювання. На- ри згоряння. приклад, на практиці було продемонстровано, що

Детектори полум'я 126 постійно стежать за застосування представленої системи для спалю- полум'ям. У разі зникнення індикації полум'я на вання 100 дає значне заощадження енергії. Каме-

СРИ 106 передається аварійний сигнал, і контро- ри згоряння кисню-палива 84 працюють при знач- льна схема вимикає запірні клапани для газу та но вищих температурах, ніж традиційні печі. Таким кисню 140, 240 та запірні клапани 142, 242. чином, помітно збільшується кількість тепла, яке

Щойно контрольні схеми знеструмлюються, використовують для плавлення (в інших випадках система контролю 120 приймає на себе автомати- промислового застосування це збільшення тепла чну роботу печі. Коли система 120 встановлена на використовують, наприклад, для вироблення пари, "ому їге", контрольні клапани для кисню 248 три- спалення відходів і т. ін). Це забезпечує зменшен-

ня кількості палива, яке вимагається для функціо- вання. Однак через те, що в цій представленій нування печей 14, 16, 166. При практичному вті- системі 100 застосовують кисень, а не повітря, ленні даного винаходу було помічено, що середня будь-який МОХ, що виробляється представленою (розрахована) кількість вхідного тепла, яке вима- системою для спалювання, зумовлюється лише гається на фунт виплавленого алюмінію, зменшу- кількістю атомарного азоту, присутнього у паливі ється з приблизно 362087 на фунт (у традиційній (тобто, азоту, що міститься у паливі). Завдяки то- печі) до приблизно 108387 на фунт у плавильній му, що кількість азоту, що міститься у паливі, є печі 14. Це зменшення становить приблизно 70 надзвичайно низькою (порівняно з тією, що вно- відсотків. Крім того, кількість палива, необхідна ситься з повітрям у традиційних печах), рівень для підтримання температури у накопичувальній МОХ у представленій системі для спалювання є печі 16, становить приблизно половину порівняно значно нижчим за будь-які промислові стандарти з традиційною піччю. та урядові обмеження. Крім зменшення вироблен-

Вважається, що заощадження палива зумов- ня МОХ, також значно знижується вироблення ін- люється трьома основними чинниками. По-перше, ших парникових газів, таких як моноксид вуглецю. збільшення кількості тепла в системі для спалю- Крім зменшення впливу на навколишнє сере- вання 100 дозволяє повністю спалювати все пали- довище, представлена система для спалювання во без зайвого кисню. По-друге, теорія свідчить, кисню-палива зберігає енергію, оскільки дозволяє що система для спалювання 100 функціонує у зоні виробляти значно більше алюмінію зі значно мен- випромінювальної (або радіантної) теплопередачі шою подачею палива (будь-якого палива на основі з невеликою кількістю провідної теплопередачі. вуглецю, включаючи вугілля, вугільний пил, при-

Систему 100 сконструйовано таким чином, що родний газ або нафтопродукти). В результаті об- вона дає можливість скористатися перевагами робки зі зменшенням застосування палива дося- радіантної теплопередачі у печах 14, 16, 166 для гають збереження паливних ресурсів. Значно ефективної передачі тепла до ванн металу. По- менше палива застосовують як у сукупності, так і третє, оскільки у процесі згоряння відсутній азот, на фунт виробленого алюмінію. Це зменшує ви- кількість газу, що протікає через печі 14, 16, 166, є трати на обробку (наприклад, паливо), а також низькою. Таким чином, збільшення часу перебу- витрати на викопне паливо. вання гарячих газів дозволяє вивільнювати більшу Подача кисню частину енергії «(у формі тепла) до вихлопу з печей Як стане зрозуміло спеціалістам, вимоги щодо 14, 16, 166. кисню для представленої системи для спалювання

Як правило, об'єм вихлопного газу становить 100 можуть бути досить високими. З цією метою, частку від об'єму традиційних печей. Оскільки у хоча кисень можна купувати, доставляти і зберіга- печі, яка працює на кисні-паливі, приблизно на 80 ти для застосування у системі, більш бажано мати відсотків менше газів, (здебільшого азотного ком- виробництво кисню поблизу від системи для спа- поненту повітря), ефективність згоряння значно лювання кисню-палива або в її складі, на зразок підвищується. У традиційних печах азотний ком- установки для обробки алюмінієвого брухту. понент повітря поглинає багато енергії (також у На Фіг.4 показано кріогенну установку 180 для формі тепла) з розплаву. У представленій системі застосування з представленою системою для спа- для спалювання 100 кисень (а не повітря) та пали- лювання 100. Наведена для прикладу кріогенна во подають у печі 14, 16, 166 і спалюють у стехіо- установка 180 виробляє 105 тонн на день кисню метричному співвідношенні. Це здійснюють без щонайменше 95-відсоткової чистоти та 60 000 надлишкового кисню. Таким чином, енергія не пог- стандартних кубічних футів на годину азоту, що линається матеріалами, не пов'язаними зі згорян- має менше 0,1 мільйонної частини кисню. Устано- ням, наприклад, надлишковим киснем та азотом). вка 180 включає триступінчастий компресор 182

Представлена система для спалювання 100 потужністю у 1850 кінських сил. Стиснуте повітря також забезпечує підвищення продуктивності. У під тиском 71рзід надходить в очис- разі її встановлення у складі плавильної печі збі- ник/розширювач 184. Повітря виходить із розши- льшуються обсяги виплавляння та продуктивність рювач 184 під тиском 6,9рзід при температурі - печі. Це також зумовлюється швидкою і ефектив- 264" і надходить до кріогенної дистиляційної ко- ною теплопередачею у печі 14. Коли у піч 14 над- лони 186. У колоні 186 повітря розділяють (дисти- ходить нова порція металу, система для спалю- люють) на газоподібний азот, рідкий азот, газопо- вання 100 швидко реагує, забезпечуючи тепло для дібний кисень та рідкий кисень. Газоподібний розплавлення порції металу та для підтримання кисень, що має загальне позначення 188, подають тепла (температури) розплавленого металу у ба- безпосередньо у систему для спалювання 100, а сейні 60 на рівні контрольної точки температури. рідкий кисень, що має загальне позначення 190,

Було виявлено, що алюміній дуже ефективно за- зберігають, наприклад у цистернах 191 для пода- бирає тепло від випромінювального джерела теп- льшого застосування у системі для спалювання ла. 100. Тиск кисню з кріогенної установки 180 може

Можливо, найважливішим є зниження впливу бути нижчим, ніж вимагається для системи для представленої системи для спалювання 100 на спалювання 100. Для цього між вивантаженням навколишнє середовище порівняно з нині відоми- кисню з колони 186 та подачею у систему для спа- ми і застосовуваними системами для спалювання. лювання 100 розташовано нагнітач кисню 192 для

У представленій системі 100 не використовують підвищення тиску до рівня, необхідного для сис- азот (з повітря) у процесі згоряння. Як правило, теми для спалювання 100.

МОХ виробляється у печі як продукт реакції нагрі- Газоподібний азот, що має загальне позна- того повітря, яке надходить із системи для спалю- чення 194, подають у розташовану далі систему відпалу/зняття напруження (не показано) в уста- вихідна кількість тепла з печей (плавильної 14 та новці 10. Ці системи, в яких застосовують азот для накопичувальної 16) залежить більше від вироб- обробки алюмінію для зняття напружень у металі лення металу, ніж від електричних потреб, спожи- та відпалювання металу, відомі спеціалістам у вання енергії системою для утилізації 200 може даній галузі. Крім того, азот 194 застосовують і в варіюватися і є головною характеристикою для агрегатах з дегазації 24. Установка 10 також вклю- вироблення енергії. Рідина 206, така як пентан, чає резервні засоби подачі кисню та азоту 191, забезпечує більшу гнучкість, ніж вимагається для 196 відповідно у рідкій формі у разі, наприклад, такої системи для утилізації 200. технічного обслуговування або в інших ситуаціях, Як стане зрозуміло спеціалістам, вироблена коли кріогенна установка 180 не може забезпечу- електроенергія може застосовуватися для забез- вати потреби установки. Резервні системи 191, печення певної кількості енергії, необхідної для 196 виконано таким чином, що вони автоматично установки для обробки брухту 10, включаючи кріо- постачають кисень та/або азот у разі потреби, на- генну установку 180. Енергія для функціонування приклад, коли кріогенна установка 180 працює в установки 10 може бути забезпечена системою автономному режимі. Надлишковий азот можна для спалювання на кисні-паливі, яку застосовують зберігати, поміщати у балони і продавати. Систе- в установці для вироблення електроенергії (з за- ми на зразок цих серійно випускаються різними стосуванням печі або камери згоряння), з метою виробниками, наприклад, Ргахаїг, Іпс. ої Оапригу, вироблення пари для парового турбоагрегату. У

Соппесіїсиї. такій установці, якщо кількість виробленої енергії

Утилізація тепла перевищує потреби установки 10, надлишок енер-

У системі для обробки алюмінію 10 також ви- гії може спрямовуватися, наприклад, на місцеві користовують відхідне тепло від різних процесів. потреби в електроенергії.

Зокрема, установка для обробки 10 може включа- Обробка шлаку ти систему утилізації відхідного тепла, що має за- На Ффіг.2 показано, що забруднювачі або шлак гальне позначення 200 на Ффіг.4. Позначений номе- О з плавильної печі 14 піддають подальшій оброб- ром 202 вихлопний газ з плавильної печі 14 та ці, окремо від утилізації алюмінію у процесі утилі- накопичувальної печі 16 спрямовується в один бік зації шлаку, що має загальне позначення 164. теплообмінника 204 утилізованого відхідного теп- Шлак О видаляють, наприклад, шляхом знімання з ла. Оскільки вихлопний газ 202 має температуру верхньої частини басейну розплавленого алюмі- приблизно 1000"Р, можна видобути значну кіль- нію 60 у плавильній печі 14. Шлак О пресують у кість енергії. Крім того, енергію можна видобувати сітчастому резервуарі 168 механічними засобами. з вихлопу над головною ванною 60 печі. Шляхом пресування алюміній А виштовхують зі

Вихлопний газ 202 спрямовується до теплоо- шлаку О через отвори 170 у резервуарі 168. Алю- бмінника відхідного тепла 204. Робоча рідина, по- міній А, який виштовхують зі шлаку 0, утилізують і значена номером 206, наприклад, пентан, протікає повертають до плавильної печі 14. через інший бік теплообмінника 204 під тиском. Багатий на оксиди шлак подають у відновлю-

Передбачається, що пластинчастий теплообмін- вальну піч 166 для повторного нагрівання. Віднов- ник або ластинчасто-трубчастий теплообмінник є лювальна піч 166 має конструкцію, подібну до найбільш придатним для такого застосування. плавильної печі 14 в тому, що в ній застосовують

Спеціалістам стане зрозумілою можливість вико- принцип системи для спалювання кисню-палива ристання різних типів робочих рідин у представле- 100. Однак у процесі експлуатації відновлювальна ній системі утилізації відхідного тепла, а також піч 166 "струшує" зашлакований матеріал через застосування різних типів теплообмінних систем з застосування прямого накиду факела при темпе- цими типами робочих рідин. Усі ці системи охоп- ратурі близько 5000"Е для вивільнення алюмінію зі люються обсягом та сутністю даного винаходу. шлаку О. Температура розплавленої ванни 172 у

Нагріта рідина 206 після цього спрямовується відновлювальній печі 166 також є значно вищою, до випарника 208, де цій рідині 206 дають перет- приблизно 1450"Е-1500"РЕ, при температурі повітря воритися на пару. Пара 206 спрямовується до у печі приблизно 2000"Е-2200"Р. Крім того, процес турбоагрегату 210 для вироблення електрики. Па- "струшування" здійснюють у високовідновленій ра після цього конденсується у конденсаторі 212 і атмосфері практично без надлишкового кисню у повертається до теплообмінника 204. Передбача- печі 166 (на відміну від традиційних печей, які пра- ється, що достатню кількість енергії для вироб- цюють з надлишковим рівнем кисню приблизно у лення приблизно від 1,5 до 2,0 мегават енергії у 3-5 відсотків). формі електрики можна видобути з вихлопного У відновлювальній печі 166 шлак так само зні- газу 202 у вищеописаній установці для обробки мають і знятий шлак пресують. Видобутий алюмі- брухту 10. ній А переносять у плавильну піч 14. Шлак 02, що

Хоча у такій системі для утилізації відхідного залишився, після цього спрямовують на обробку тепла або енергії 200 можуть застосовуватися до окремої технологічної установки для шлаку для різні робочі рідини 206, у представленому варіанті подальшого видобування алюмінію. Було виявле- системи як робочу рідину 206 застосовують пен- но, що представлений процес, включаючи процес тан. Така система на органічній основі забезпечує утилізації шлаку, забезпечує значне збільшення численні переваги, наприклад, над системами на видобутого металу. Шлак 02, який зрештою відп- основі пари. Передбачається, що робоча рідина на равляють на подальшу обробку, становить лише пентановій основі 206 в установці для стандартно- частку від первісної кількості шлаку О, таким чи- го циклу Ренкіна легше допускає зміни у подачі ном, знижуючи витрати на обробку і збільшуючи пари, ніж система на основі пари. Через те, що видобуток алюмінію.

Важливим є те, що представлений процес мембранні системи, абсорбційні пристрої, гідроліз і утилізації шлаку 164 здійснюють без застосування т. ін. Усі ці приклади застосування палива та дже- солей або будь-яких інших додатків. Замість них рела кисню охоплюються обсягом даного винахо- застосовують термічний удар для виділення мета- ду. Спеціалістам стане зрозуміло інші одержані лів з оксидів. У відомих процесах утилізації засто- гази, такі як водень та азот, можна зберігати, по- совують солі для відокремлення оксидів від мета- міщати у балони і продавати. лу. Через те, що солі залишаються в оксидах, які, Як детально обговорювалося вище, одним з в свою чергу, видаляються, зрештою й солі так прикладів застосування представленого способу само видаляються. Ці солі можуть бути шкідливи- спалювання є обробка або утилізація алюмінієвого ми для навколишнього середовища і/або токсич- брухту. Іншими прикладами застосування, як обго- ними. Таким чином, представлений процес 164 є ворюватиметься нижче, є промислові енергетичні сприятливим для навколишнього середовища в котли та сміттєспалювачі. Ці приклади зосередже- тому, що він усуває потребу в цих солях, а отже, но на гнучкості та застосовності цієї технології для необхідність їх видалення. широкого промислового використання.

Стосовно загальної схеми обробки 164 також Взагалі, застосування спалювання кисню- було виявлено, що представлені етапи утилізації палива порівняно з існуючими або традиційними (наприклад, подвійне пресування з проміжним пе- системами на повітрі-паливі дає значні переваги у регріванням) в результаті забезпечують швидкість багатьох галузях. По-перше, можливість працюва- видобування алюмінію, значно кращу, ніж у відо- ти на точному стехіометричному рівні без переш- мих процесах, залежно від якості брухту. Досяга- код азоту в системі згоряння. Це забезпечує біль- ють багатовідсоткового збільшення кількості мета- шу ефективність використання палива при лу, видобутого зі шлаку 0. значному зниженні рівня МОХ при згорянні. Для

Інші приклади застосування системи для спа- досягнення однакового рівня вироблення енергії лювання вимагається значно менше палива, що, в свою

Як обговорювалося вище, застосування кисню чергу, зменшує загальні експлуатаційні витрати. в усіх безперервних процесах напевно забезпечує При використанні меншої кількості палива для підвищення ефективності. Наприклад, в енергети- забезпечення однакового вироблення енергії в чних установках збільшують температуру полум'я результаті забезпечується природне зниження або в енергетичних котлах знижують ОЇ шляхом викидів. Економія палива та зменшення викидів включення кисню до композиції для спалювання являють собою лише дві з багатьох переваг, що (замість повітря). Це підвищує ефективність функ- забезпечуються представленою системою. ціонування. Зазвичай спалювання будь-якого па- Парогенератори для вироблення електрики, лива на основі вуглецю активізують через введен- наприклад, промисловими енергетичними котла- ня кисню. Переваги є як економічними, так і ми, є різними, але все одно в основі залежать від екологічними. На даний час у жодній галузі проми- їх систем спалювання для вироблення пари з ме- словості, за винятком виробництва скла, не засто- тою обертання турбоагрегату. Паливо, яке засто- совують технологію кисню-палива. У виробництві совують, є різним, залежно від конструкції пароге- скла цю технологію застосовують не для досяг- нераторів. Втім, усі енергетичні котли вимагають нення ефективності, а через те, що для процесу окиснювача. При застосуванні представленої сис- вироблення скла вимагається висока температура теми для спалювання кисню-палива використову- плавлення. ють високоочищений кисень як єдиний окиснювач

Незважаючи на це, застосування систем спа- в усьому енергетичному котлі або застосовують як лювання кисню-палива в усіх промислових та ене- додаток до повітря, що забезпечує кисень для ргетичних галузях забезпечує зниження споживан- спалювання. ня палива з таким самим виробленням енергії або Переваги, якими можна користуватися в інших тепла. Зниження споживання палива, разом з галузях промисловості, стосуються і енергетики. ефективним використанням палива (тобто, ефек- Наприклад, застосування кисню у зоні згоряння тивним згоряння) забезпечує значне зниження, підвищує температуру полум'я, при цьому ефекти- практично до нуля, викидів МОХ та значне знижен- вно знижуючи ГОЇ (втрату на прожарювання) за- ня викидів інших парникових газів. вдяки забезпеченню легко доступного кисню для

Оскільки для вироблення кисню можуть засто- згоряння. Шляхом підвищення температури полу- совуватися різні види промислового палива, такі м'я можна досягти більших обсягів вироблення як вугілля, природний газ, різні олії (пічна та відп- пари при однаковій кількості спаленого палива. рацьована олія), деревина та інші утилізовані від- навпаки, однакового вироблення або вихідної кіль- ходи, разом з різними способами, діючими і запро- кості енергії досягають з меншою кількістю спале- понованими, спеціалістам стане зрозумілою ного палива. Температура полум'я залежить від величезний, з огляду на промислове застосуван- концентрації кисню, який забезпечується для зго- ня, потенціал представленої системи для спалю- ряння. Без додавання кисню або збагачення кис- вання. Вибір палива здійснюють з врахуванням нем (тобто, з чистим повітрям для згоряння) тем- доступності, економічних чинників та екологічних пература полум'я становить приблизно ЗО00"Р. Як міркувань. Таким чином, спеціально не вказується було обговорено вище, при застосуванні чистого жоден з видів палива; фактично, у представленій кисню як окиснювача температура полум'я стано- системі можуть бути застосовані всі види палива вить від приблизно 4500"Е до приблизно 5000"Р. на основі вуглецю. Крім того, існує багато прийня- Очікувану температуру полум'я для різних ступенів тних технологій одержання кисню високого рівня додавання кисню інтерполюють (лінійно) між цими чистоти. До таких технологій належать кріогеніка, температурами.

Кисень також застосовують у поєднанні з сис- у зв'язку з промисловими спалювачами відходів. темами гострого дуття або камерами згоряння з Типові спалювачі відходів функціонують на основі низьким МОХ для зниження МОХ та інших парнико- резонансного часу, температури та надлишкового вих газів з одночасним забезпеченням стійкого кисню. Система кисню-палива забезпечує більшу полум'я при стехіометрії. Типові камери згоряння з ефективність функціонування. низьким МОХ часто збільшують І 01. Ці вимагає від Резонансний час залежить від фізичного роз- операторів спалення більшої кількості палива. міру нагрітої камери або труби і швидкості та об'є-

Додавання збагаченого кисню до процесу згорян- му газів, що проходять через камеру або трубу. ня дає можливість повного згоряння палива зі сте- Оскільки азот беруть із суміші, резонансний час, хіометрією без наявності додаткового азоту (через природно, збільшується, бо об'єм газу, який засто- введення додаткового повітря) для утворення совують у процесі згоряння, є меншим (приблизно

Мох. на 80 відсотків). Якщо сміттєспалювач спеціально

Передбачається, що енергетичні котли мають передбачає систему спалювання кисню-палива, бути розташовані навколо систем для спалювання цей сміттєеспалювач вимагає значно менших капі- на кисні-паливі, що дозволяє повністю скористати- тальних витрат завдяки зменшенню необхідного ся перевагами цих систем. Також передбачено, розміру. що модернізація або модифікація існуючого обла- Типові температури полум'я систем спалю- днання також забезпечить багато з цих переваг як вання кисню-палива є значно вищими, ніж у сис- для оператора (наприклад, щодо ефективності), темах на повітрі-паливі. Таким чином, для ефекти- так і для навколишнього середовища. вності спалення зрештою вимагається менше

Наприклад, на Фіг.12 схематично показано вхідного тепла від паливо, що в результаті дає енергетичний котел або піч на вугільному паливі зниження експлуатаційних витрат. Однією з пере- 300. Камеру дуття 302 утворено на стінці 304 печі ваг системи для спалювання кисню-палива є дося- 300. Камера згоряння 306, через яку вугілля вво- гнення контролю над рівнем надлишкового кисню. дять у піч 300, проходить через камеру дуття 302. У разі традиційних сміттєспалювачів надлишковий

Вугілля переносять у піч 300 за допомогою трубо- кисень вимагається для спалення летких органіч- проводу для вугілля 308. Первинне повітря (як них вуглів (МОС) та неспаленого вуглецю. Цей показано під номером 310) подають для перене- надлишковий кисень подають шляхом нагнітання сення вугілля (з пульверизатора, не показано) че- повітря у камеру або трубу, в якій кисень (із повіт- рез трубопровід 308 та камеру згоряння 306 у піч ря) застосовують для повного спалення МОС та 300. Третинне повітря (як показано під номером неспаленого вуглецю. Хоча повітря забезпечує 312) подають у трубопровід для вугілля 308 для необхідний надлишковий кисень, воно також до- забезпечення напевного перенесення вугілля у зволяє азотові проникати у камеру. Надлишок азо- камеру згоряння 306. ту, який надходить у камеру (для забезпечення

Вторинне повітря (як показано під номером надлишкового кисню) призводить до збільшення 314) подають із камери дуття 302 безпосередньо у вироблення МОХ. Крім того, надлишок повітря вза- піч 300 крізь решітки 316 у стінці печі 304. Вторин- галі призводить до утворення інших парникових не 314 повітря є первинним джерелом повітря для газів, а також охолоджує камеру. Це небажане процесу згоряння. В одній загальновизнаній і зага- охолодження вимагає додаткового тепла з систе- льновідомій системі для регулювання МОХ систе- ми для спалювання для подолання цього охоло- ма гострого дуття (як показано під номером 318) джувального впливу. нагнітає повітря (їот їйпе камера дуття 302), у піч На Фіг.13 схематично показано типову проми- 300 через полум'я Р. В основі гострого дуття повіт- слову піч 400. Відходи (як показано під номером ря лежить подвійна мета. По-перше, забезпечення 402) вводять у трубу 404. У камеру згоряння 406 достатньої кількості кисню для повного згоряння подають повітря (як показано під номером 408) та палива. По-друге, зниження температури полум'я, паливо (як показано під номером 410) для утво- а отже, зменшення вироблення МОХ. рення полум'я Е для запалення відходів 402. Над

Передбачається, що представлена система полум'ям Є розташовують вимірювач моноксиду для спалювання зможе замінити існуючі системи вуглецю (СО) 412 для визначення рівня СО у ви- для спалювання, або повністю, або, в альтернати- хлопному газі. Якщо рівень СО є надто високим, у вному варіанті, застосовуватиметься для забезпе- камеру згоряння 406 подають додаткове повітря. чення додаткового кисню для повітря, яке засто- Повітря також може подаватись у трубу з місця совують для спалювання. Зокрема, 414 поза межами камери згоряння 406 для забез- передбачається, що високоочищений кисень може печення додаткового повітря. застосовуватися замість будь-якого з первинного Існує багато недоліків цього способу функціо- 310, вторинного 314 та третинного повітря 312, нування. Як обговорювалося вище, двома ключо- або всіх разом, які застосовують у цих відомих вими чинниками у спаленні відходів є час та тем- системах для спалювання. Спеціалістам стануть пература. Тобто, підвищення температура та зрозумілими переваги, які можна отримати, засто- подовження резонансного часу сприяють спален- совуючи представлену систему для спалювання ню відходів. Однак додавання повітря (для зни- кисню-палива (або, як у певних випадках, систему ження рівня СО) збільшує швидкість потоку через додавання кисню) в енергетичних котлах або пе- трубу 404, таким чином, зменшуючи резонансний чах, у яких застосовують інше викопне паливо, час. Крім того, хоча збільшення потоку повітря таке як нафта або газ. зменшує температуру полум'я (що, в свою чергу,

Застосування представленої системи для спа- зменшує вироблення МОХ), воно також вводить лювання також передбачається для застосування більшу кількість азоту, що сприяє збільшенню ви-

роблення МОХ і викликає охолодження (і змен- тосовану для природного газу, було виявлено, що шення вироблення МОХ). До того ж, через ефект енергія, яка вимагається для обробки або розпла- охолодження повітря знижується ефективність влення одного фунта алюмінієвого брухту (визна- процесу спалення. чена за кубічними футами використаного природ-

У представленій системі для спалювання кис- ного газу), становить 36208ТИ (представлено як ню-палива, з іншого боку, застосовують високоо- 36208ТИ/ЛЮ). Тобто, для розплавлення кожного чищений кисень, який дозволяє спалювати неспа- фунта алюмінію вимагається приблизно 3,45 стан- лений матеріал без утворення МОХ та інших дартних кубічних футів (ЗСЕ) природного газу. парникових газів і без охолоджувального впливу. Енергетична потреба у 36208ТИ грунтується на

Таким чином, представлена система кисню-палива кожному ЗСЕ природного газу, що має тепловміст забезпечує кілька переваг над традиційними сміт- 1050870. тєспалювальними системами. Оскільки первинне На відміну від неї, при застосуванні представ- призначення сміттєспалювача полягає у спаленні леної системи для спалювання на кисні-паливі

МОС та інших забруднювачів до того, як вони до- було виявлено, що потрібно лише 1,035СЕ приро- сягають атмосфери, представлена система для дного газу (або 10838Т)) для розплавлення кож- спалювання дозволяє зменшити потребу у паливі ного фунта алюмінію. Таким чином, представлена і, таким чином, в результаті зменшує утворення система для спалювання кисню-палива викорис-

МОХ та інших парникових газів, а також зменшує товувала 1083870/362087ТИ або 29,9 відсотка па- об'єм димових газів в цілому. лива, що вимагається для печі на повітрі-паливі.

Крім того, витрати на встановлення (напри- Це означає зниження споживання палива на 1,0 клад, капітальні) та експлуатацію сміттєспалюва- мінус 0,299, або приблизно на 70 відсотків. чів, у яких застосовують системи для спалювання Подібне, хоч і не таке вражаюче, зниження на кисні-паливі, значною мірою знижуються. Капі- споживання палива спостерігали і в системі для тальні витрати на сміттєспалювач знижуються, спалювання на кисні-паливі, в якій як паливо вико- оскільки очікується, що об'єм газів, які проходять ристовували відпрацьовану олію. Було виявлено, через систему, буде набагато меншим. Як зазна- що тепловміст відпрацьованої олії, необхідний для чалося вище, оскільки пропускна здатність для розплавлення кожного фунта алюмінію, становить газу є набагато меншою, загальний розмір сміттє- 121887). Таким чином, зниження, яке спостеріга- спалювача може бути значно зменшений порівня- ли з відпрацьованою олією, становило 1218/3620 но з традиційними системами при тому самому або 33,6 відсотка, що в результаті знижувало спо- резонансному часі. Таким чином, сміттєспалювач живання палива приблизно на 66 відсотків. Таким фізично може бути меншим і при цьому може пе- чином, навіть не враховуючи зниження вироблен- реробляти такі самі обсяги відходів, а необхідних ня забруднювачів, представлена система для спа- систем забезпечення і допоміжного обладнання та лювання кисню-палива продемонструвала зни- систем так само вимагається менше. ження споживання палива приблизно на 70

Крім того, системи спалювання кисню-палива відсотків та 66 відсотків при використання природ- в цілому є значно ефективнішими за традиційні ного газу та відпрацьованої олії відповідно, порів- сміттєспалювальні системи і вимагають лише час- няно з піччю, що працює на повітрі та природному тки необхідної для споживання енергії. Система газі. також є цілком придатною для застосування у Нижче у Таблиці показано порівняння утво- сміттєспалювачах, у яких паливом є неспалений рення забруднювачів при застосуванні повітряної вуглець або МОС. Так само, оскільки у полум'ї не (на газовому паливі, позначеному як "ПОВІТРЯ- міститься азоту, утворення МОХ залишається міні- ГАЗ") системи для спалювання, кисневої (на газі, мальним і зумовлюється лише МОХ, що утворю- позначеному як "КИСЕНЬ-ГАЗ") системи для спа- ється з азоту, що міститься у паливі. лювання та ще однієї кисневої (на відпрацьованій

Описані вище галузі промисловості є лише ок- олії, позначеній як "КИСЕНЬ-ОЛІЯ") системи для ремими прикладами галузей промисловості, в яких спалювання. Представлено дані для таких забру- може бути вигідним застосування представленої днювачів, як моноксид вуглецю (СО), газоподібні системи для спалювання кисню-палива. Спеціалі- азотні сполуки (МОХ), тверді частинки розміром до стам стане зрозуміло можливість застосування цієї 10 мікронів (РМ10), загальна кількість твердих час- системи у хімічній та нафтохімічній галузях, в ене- тинок (РТ), сірковмісні газоподібні сполуки (5ОХ) та ргетичній промисловості, виробництві пластмас, леткі органічні вуглецеві сполуки (МОС). транспорті і т. ін. Дані показано у двох формах, тобто, у тонах

Спалювання кисню-палива: вигоди та перева- за рік (ТРУ) та у фунтах на мільйон використаних ги ВТ (І655/ММВТИ). Дані у дужках після даних для

Вигоди та переваги спалювання кисню-палива КИСНЮ-ГАЗУ та КИСНЮ-ОЛІЇ представляють стануть зрозумілими спеціалістам. Однак у прик- зниження забруднювачів порівняно з газовою сис- ладі обладнання для обробки алюмінієвого брухту, темою для спалювання на повітрі-паливі. в якому застосовують піч на повітрі-паливі, прис-

Таблиця

Аналіз димового газу для систем для спалювання на ПОВІТРІ-ГАЗІ, КИСНІ-ГАЗІ ТА КИСНІ-ОЛІЇ 77111111 711111 пПОВІТРЯ-ГАЗ | // КИСЕНЬ-ГАЗ | КИСЕНЬ-ОЛІЯ.З/

Мох 777 | 2458 | їЕ1 | 0 | ой000) | 10,04. | 0,041(58,8)

Значення для РМ10, РТ, 5ОХ та МОС у кисне- застосування високоочищеного кисню (або висо- вій системі для спалювання на відпрацьованій олії козбагаченого киснем повітря) та будь-якого пали- демонструють зростання (як негативне зниження). ва на основі вуглецю можна легко пристосувати до

Частково це зумовлюється відсутністю процесів багатьох існуючих промислових систем. Передба- "післяспалювальної" обробки, які застосовують у чається, що застосування такої системи у станда- прикладі системи для спалювання. Передбачаєть- ртних та традиційних промислових потужностях ся, що у належних "післяспалювальних" процесах забезпечить численні вигоди і переваги порівняно мають бути задіяні пиловловлювальні камери (для з відомими нині застосовуваними системами на твердих частинок) та газоочисники (для сірковміс- повітрі паливі та на гострому дутті. Хоча багато них газів), Її вони мають забезпечувати зниження існуючих стаціонарних установок можуть вимагати кількості викидів щонайменше приблизно на 98,99 перепроектування та модифікацій для включення відсотків і на 95 відсотків відповідно. Значення, представлених систем для спалювання кисню- отримані в Таблиці, грунтувалися на зниженні палива з метою підвищення ефективності та про- споживання палива і визначалися згідно з прийня- дуктивності, передбачається, що переваги, отри- тими Управлінням з охорони навколишнього сере- мані в результаті таких змін у проекті та конструк- довища Сполучених Штатів (ШБЕРА) критеріями, ції такі як зниження експлуатаційних витрат, як визначено у таблицях ОБЕРА АР42 (з якими наприклад, зниження витрат на паливо, зниження можна ознайомитися на веб-сайті ОБЕРА). капітальних витрат та зменшення викидів, значно

Слід зазначити, що наведені вище значення переважать витрати на ці зміни. грунтуються на показниках контролю навколиш- У даному описі вжиті в однині терміни охоп- нього середовища у печі, в якій застосовують сис- люють як однину, так і множину. Так само і будь- тему для спалювання на кисні-паливі. Тобто, пока- яке посилання на множину у відповідному разі зані вище показники, які вказують на зниження охоплює й однину. забруднювачів у системах для спалювання типу З вищенаведеного можна помітити можливість

КИСЕНЬ-ГАЗ та КИСЕНЬ-ОЛІЯ, вимагають, щоб у численних змін та модифікацій без відхилення від печі, в якій установлено системи для спалювання, сутності та обсягу нових концепцій даного винахо- обмежувалося підсмоктування знехтуваної кілько- ду. Слід розуміти, що не передбачається жодних сті повітря (тобто, азоту в атмосфері для спалю- обмежень щодо пояснених конкретних варіантів вання). втілення. Формула, що додається, охоплює всі

Таким чином, як стане зрозуміло спеціалістам, подібні зміни, які охоплюються обсягом її пунктів.

7 з РЕ х о б ато тя Ше зи ШК

Ме: ШІ і ше нні вими о, --В ОВ - КО шкь що г і 168

І . о в- нн 02 | 10 р у ро

КУ КІ ш с щНг.З ФІГ. 2 А з тк х КО де рф ВВ же Це кот що ще -ї їх ше ї- яоож вх г хі і«Пея їх їі щ Н НИ 1 фев ог пе т ДТ че ЩО їм п- -- В ду о Е в І. ря ат у 7 ї и і а в АН тя ; ; Кон фени н й ні нин ню ЮА яко н-- ВМ рр и б ми ВИ и і кю я Петті В. КА «и Е ка Ш т ще і 4 тво» НИ я щи Ана НЕ НЕ пр і й їх ї Ме ТОН ши шої Гах МЕ НИшНЕ Щ но зе шх рен ! тд я дво В кеш З Проктроовння фр

З шт ї ре й -0 / ЩІ Н рн Н й ій се а ОН Ду а НН СИ І! Ї | і їх їв : СД Н «й а 1 - - о Бої -- г М бен й т я зов | | нин

І Ще ії НОВО й че ЕЕ тер че Я ши 1 х я | ши «аг. 2 яр) 0 жів ска "М 8 ва 58 | 2 7 і г БЕ ма 58 БВ й І у І и у ІЗ ше І ль | ( 82 пря Се СТ вв й тех 2 АН КЕ ІЙ 7 рн ГТ М я МН, г хЕіяія ие пуер рмувкяв ставу м віку канав |. лінінімі кв я амінів реінкв у ярнія ліж ик вв їв | в ПКЕЕ ЕНН 78 і - і : 48 о Зв 2 44 в

ФІГ, З 6 що 545485 -- 859 шщ уй кеВ: зт

ЕЕЕБЕБЕНЕ в м ва

ФІГ. Фіг. 8 у ра 85 її Я т | і че | й Й пок ори МАК ЗМ ов пи ин ї я -5 і се ще

Я. 9 чяг.

Е

- ' зи : ра Й ; , Я розі я нку дн ши | ме пи, ши кА у : В. Н св: ві як Б» шк | Є. : ЩЕ Ше і що ЗВ КЕ : ння ! ! 7 зов

Ї дядя тт тя тт м такт те Зо г ФІГ. 12 у пе - 04 14 408 419

Е

ЩІ 2

Фіг. 13

Комп'ютерна верстка 0. Гапоненко Підписне Тираж 26 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601