气体燃烧炉制造技术

本发明专利技术提供了一种使用气态燃料使旋风燃烧炉工作的装置和方法。烧炉工作的装置和方法。烧炉工作的装置和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体燃烧炉


[0001]本专利技术属于用于熔化矿物材料的炉的领域，特别是用于在制造纤维的过程中熔化矿物材料的炉的领域。

技术介绍

[0002]旋风炉是在矿物熔化工艺领域中创造的。
[0003]现有的旋风炉仅依靠煤或其他固体或液体燃料运行、或主要依靠煤或其他固体或液体燃料运行。在旋风炉的工作过程中，煤作为主要燃料具有特别的好处，因为它能产生缓慢燃烧的火焰。WO2014057130A1使得在旋风炉的中心区域的下端可以选择性地注入占总燃料能量的小于40％的二次气态燃料，以在旋风炉的中心区域的下端提供火焰。用于熔化矿物原料的主要燃料是颗粒。
[0004]US3077094公开了一种旋风炉，其中空气、气态燃料和任选的原料在进入该炉之前混合在一起。在这种设置中快速燃烧气态燃料。
[0005]WO2016/092100A1使用固体或液体主要燃料来熔化矿物原料。气态燃料可用作二次燃料，在旋风炉中的比主要燃料更低的部分与颗粒燃料共同注入。这在靠近熔池的旋风炉下部产生稳定的火焰，气态燃料快速燃烧并预热二次颗粒燃料。这种设置能够有效地使用更便宜的燃料，如煤，同时获得高质量的熔体。在WO2016/092100A1中，颗粒(即固体或液体)燃料作为主要燃料是必不可少的，并且气态燃料与颗粒燃料一起仅在旋风炉的下部中注入。
[0006]EP 1 944 873 A1公开了一种用于熔化矿物材料的旋风炉，其中主要燃料是颗粒，尤其是煤。在燃烧室的顶部仅注入颗粒燃料，从而用于熔化阶段。为了在熔池上方形成火焰，将气态燃料与颗粒燃料组合引入炉的下部部分。据说这种火焰有利于控制熔池的温度，进而有利于控制离开炉的矿物熔体的粘度。然而，作为该文献中的主要燃料，颗粒燃料是必不可少的。
[0007]尽管出于经济原因，煤和其他颗粒燃料已被广泛用于旋风炉中，但希望使用气态燃料作为唯一或主要燃料，以改善熔化工艺的环境特性。在本专利技术的开发过程中，使用相同的炉设置将颗粒燃料直接替换成气态燃料未能成功。气态燃料比颗粒燃料燃烧得更快，并且火焰也比煤更短。如果将颗粒燃料直接替换成气态燃料，由于炉渣的形成而会导致燃料入口堵塞，使得该工艺不可行。气态燃料非常快的燃烧速度导致矿物原料几乎瞬间烧结，由此导致了不希望的入口堵塞。
[0008]本专利技术的目的是提供一种在旋风炉中使用气态燃料生产矿物熔体的装置和方法，从而改善该工艺的环境特性，同时保持熔体质量和装置寿命。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种熔化矿物材料的方法，该方法包括：提供旋风炉、颗粒状矿物原料、气态燃料和氧化剂；在一个或一个以上第一注入口处将气态燃料注入炉中；在一个或一
个以上第二注入口处将氧化剂注入炉中；在一个或一个以上第三注入口处将矿物原料注入炉中；使得气态燃料与氧化剂一起燃烧，从而熔化矿物原料；其特征在于，各个第一注入口与一个或一个以上第二注入口以一定角距间隔开，使得围绕通过旋风炉中心的垂直轴测量时，没有第一注入口与任何第二注入口的角距小于20度。
[0010]本专利技术还提供了一种使用气态燃料作为唯一或主要燃料来熔化矿物材料的旋风炉，该炉包括：具有体壁的炉体、炉盖、用于将气态燃料注入炉中的一个或一个以上第一注入口、用于将氧化剂注入炉中的一个或一个以上第二注入口以及用于将矿物原料注入炉中的一个或一个以上第三注入口；其中炉体包括顶部部分、中心部分和底部部分，其特征在于，一个或一个以上第一注入口、一个或一个以上第二注入口和一个或一个以上第三注入口将气态燃料、氧化剂和矿物原料分别注入到炉的顶部部分中，并且各个第一注入口与一个或一个以上第二注入口以一定角距间隔开，使得围绕通过旋风炉中心的垂直轴测量时，没有第一注入口与任何第二注入口的角距小于20度。
[0011]本专利技术的主要燃料是气态燃料。气态燃料可以是天然气、沼气、页岩气或其他可用气体类型，或它们的组合。优选地，该方法中至少60％的能量源自气态燃料，更优选地，至少80％的能量源自气态燃料。在本专利技术中，唯一的燃料可以是气态的。这具有减少甚至消除颗粒燃料(如煤)的好处，从而改善了该方法的环境特性。
[0012]可以将用于焦耳加热的另外的燃烧器或电极设置在熔池上方或浸没在熔池内。这些燃烧器或电极有助于使矿物熔体匀质化。
[0013]氧化剂可以是空气、氧气或富氧空气。优选地，在本专利技术中使用富氧空气，这可以通过将氧气注入空气供给来实现。纯氧的使用使得可使用较小的炉体积，但在这样的工艺中增加了费用，而单独使用空气减少了费用，但需要比富氧空气更大的炉体积。
[0014]矿物原料优选为颗粒状。优选原料颗粒具有毫米级的尺寸。优选至少99％(特别是全部)颗粒的直径小于4mm，并且优选按重量计50％的颗粒直径小于2mm。该组合物可以是通常适于形成人造玻璃纤维(MMVF)的任何玻璃、石头或矿渣组合物。优选纤维的组成在以下参数内，以氧化物(重量％)计：
[0015]SiO2：至少30、32、35或37；不超过51、48、45或43
[0016]Al2O3：至少14、15、16或18；不超过35、30、26或23
[0017]CaO：至少8或10；不超过30、25或20
[0018]MgO：至少2或5；不超过25、20或15
[0019]FeO(包括Fe2O3)：至少4或5；不超过15、12或10
[0020]FeO+MgO：至少10、12或15；不超过30、25或20
[0021]Na2O+K2O：0或至少1；不超过10
[0022]CaO+Na2O+K2O：至少10或15；不超过30或25
[0023]TiO2：0或至少1；不超过6、4或2
[0024]TiO2+FeO：至少4或6；不超过18或12
[0025]B2O3：0或至少1；不超过5或3
[0026]P2O5：0或至少1；不超过8或5
[0027]其他：0或至少1；不超过8或5。
[0028]在该方法中，炉可以具有用于旋风炉的已知构造。特别地，它可以具有这样一种构
造，该构造包括优选基本上为圆柱形的顶部部分、优选基本上为截头圆锥形的中心部分和优选基本上为圆柱形的下部部分。使得可以在下部部分形成熔池，用于收集和澄清矿物熔体。
[0029]优选将气态燃料、氧化剂和矿物原料均注入炉的顶部中或靠近炉的顶部。
[0030]优选各个第二注入口与第三注入口结合为一体，使得将氧化剂和矿物原料一起注入。在这种情况下，气态燃料在注入时与氧化剂和矿物原料分离。
[0031]优选通过炉的盖注入气态燃料。
[0032]在炉的顶部部分中，优选不注入另外的燃料。
[0033]另外的气态燃料可以通过其他注入口注入到炉的底部部分，通常刚好在熔池上方。用于该方法的、由通过靠近炉顶部的第一注入口注入的燃料产生的能量的比例通常为至少40％、优选为45％至55％、特别是约50％。
[0034]优选通过炉的侧体壁注入矿物原料和氧化剂。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备矿物熔体的方法，所述方法包括：提供旋风炉、颗粒状矿物原料、气态燃料和氧化剂，在一个或一个以上第一注入口处将气态燃料注入炉中，在一个或一个以上第二注入口处将氧化剂注入炉中，在一个或一个以上第三注入口处将矿物原料注入炉中，其中所述气态燃料、所述氧化剂和所述矿物原料均注入所述炉的顶部，使所述气态燃料与所述氧化剂一起燃烧，从而熔化所述矿物原料，其特征在于，各个第一注入口与所述一个或一个以上第二注入口以一定角距间隔开，使得围绕通过所述旋风炉中心的垂直轴测量时，没有第一注入口与任何第二注入口的角距小于20度。2.根据权利要求1所述的方法，其中各个第二注入口与第三注入口结合为一体。3.根据权利要求1所述的方法，其中各个第一注入口与所述一个或一个以上第三注入口以一定角距间隔开，使得围绕通过所述旋风炉中心的垂直轴测量时，没有第一注入口与任何第三注入口的角距小于20度。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过所述一个或一个以上第一注入口注入的所述气态燃料提供所述炉中能量的至少40％、优选至少50％。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述炉包括主体和盖，并且其中所述第一注入口穿过所述盖。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述炉包括具有体壁的主体和盖，所述主体包括顶部部分、中心部分和底部部分，其中所述第二注入口和所述第三注入口穿过所述体壁的顶部部分。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述一个或一个以上第一注入口各自被定位成与所述炉的所述盖成30度至90度的角度。8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述矿物原料具有以重量％计的如下组成：SiO2：30至51Al2O3：至少14、15、16或18；不超过35、30、26或23CaO：8至30MgO：2至25FeO(包括Fe2O3)：4至15F...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯，
申请(专利权)人：洛科威有限公司，
类型：发明
国别省市：