用于热解铸造砂上的污染物并燃烧生成气体的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及在绕特定角度的轴线（Ａ）转动的容器（１３）内，以特定安装的氧－燃料烧嘴（３２）焚烧铸造砂上的污染物质的过程。随着容器（１３）绕轴线（Ａ）转动，氧－燃料烧嘴（３２）以特定的角度喷射火焰以及过量氧气，从而强化污染物质的热解。过量氧的量使生成的尾气含至少２％氧气（体积），从而防止或大大减少不完全燃烧产物离开容器（１３）。在污染物热解之后，由氧－燃料烧嘴（３２）喷射的火焰和过量氧气可由向铸造砂底部分散氧化剂代替。从容器（１３）出来的生成尾气可以在后燃烧炉（７）、烟道气冷却装置（８）、过滤装置（９）和／或污染物清除装置（１１）内进行处理。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于热解铸造砂上的污染物并燃烧热解生成气体的系统和方法。铸造业广泛使用砂(例如硅石、铬铁矿或橄榄石砂)做成适合浇注熔融金属的模型。在形成模型时，砂与各种粘合剂相结合。通常，使用的粘合剂为例如亚麻子油和膨润土等天然粘合剂以及例如有机树脂等化学粘合剂。使用的粘合剂类型取决于要求的模型性能。但是，膨润土和有机树脂粘合剂被广泛地选用。大多数有机树脂粘合剂以苯酚和呋喃树脂为基本成分，它们在催化剂的影响下，在使用或不使用中等温度的情况下，而形成网状结构。铸造业大量循环使用带有粘合剂残渣的用过的砂。最常用的方法，是将用过的砂进行机械/磨碎处理再经过筛分而循环使用。机械/磨碎处理使得已被破碎成极细颗粒的粘合剂残渣得以去除或筛除。然而这种处理也导致砂粒破碎和磨蚀，从而使大量的砂连同粘合剂残渣一起被去除或筛除。典型地，在此种操作当中，约20%的砂损失了。也就是说，全世界每年有数百万吨砂被当做废物丢掉。虽然这被清除掉的用后砂中很大一部分含有膨润土(被称之为“绿砂”)且对环境可能是无害的，但是由于采用膨润土和有机粘合剂来制成模型的不同部分和/或由于铸造业操作的复杂性，它常常与含有机粘合剂的用后砂结合或混合。丢弃的含有机粘合剂的用后砂通常对环境是有害的。为了避免因采用上述循环方法而带来的低效能以及对环境的危害，已提出了若干涉及流化床的砂回收热方法。在用空气作为常用的流化介质并作为烧掉存在于砂上的有机残渣的手段的同时，在这些方法中，还采用电加热或天然气进行辅助加热。这些方法适用于连续处理大量含基本上相同的粘合剂且具有基本上相同粒度的砂。然而，由于对于不同的砂需要不同的操作参数，在顺序或混合地处理不同砂，即具有不同粒度和不同粘合剂的砂时，这些方法效力和效能都不高。况且，为了流化床处理需要而将用后砂的块状物破碎成非常细的粒度，这是一个工艺缺陷。因而，WO91/08068建议了用于焙烧铸造砂的不同热方法。首先，将玷染的用后砂装入一个转炉中。炉子围绕一个与垂直方向呈约5-15°的轴线转动。氧气从砂料的底部吹入，氧气沿整批砂料扩散。与此同时，从炉顶烧嘴提供的火焰前沿指向该批砂料上表面。在来自烧嘴的火焰熄灭后，连续吹注入氧气以造成火焰前沿的逐渐下移，直到发生污染物完全燃烧。然而这种热方法可能受到某些不利之点的阻碍。首先，在砂中含有有限的可燃性污染物时火焰前沿可能无法逐渐向砂料底部推移。来自顶部的火焰前沿可能能够烧掉砂料上层的污染物，但是可能无法达到砂料的底层。第二，由于来自烧嘴的火焰，即火焰的尖端，仅仅接触到砂料上层一个很小的面积，故可能无法获得符合要求的温度均一性。当操作停止时，砂料某一部分，尤其处于底部的那些部分可能受不到火焰前沿的处理而仍可能带有污染物。第三，由于砂粒随着火焰前沿下移而受到急剧加热造成热冲击，故砂粒可能破碎。例如，整个砂料的本体因为似乎没得预热而受到热冲击。最后一点，含相当数量的部分热解的有机污染物及CO的尾气可能被放至大气，这是因为，为了避免诸如砂料内出现沟流和局部流化，透过用后砂料层扩散的氧注入速率通常保持在相当低的水平。本专利技术的一个目的在于减少或消除来自铸造砂焙烧转炉的尾气中CO和部分热解的有害有机物的含量。本专利技术的另一目的在于，促使热解期间转炉内部即转炉内的上部空间和砂料中温度均一。本专利技术的又一目的在于，提供热解和燃烧期间控制转炉内温度的方法，以期最大限度减少砂粒结构的变动。本专利技术进一步的目的在于，减少离开转炉的尾气中灰尘夹带。本专利技术的另一个目的在于，提供用于有效和充分处理不同砂的热方法。本专利技术的另一目的在于，提供一种对必须清除的例如砂细粒及灰尘等用过砂进行处理并使之脱污染物以使这种清除对环境无害的热方法。本专利技术的又一个目的在于，使得可在停炉期间使用熔铁转炉热解用后砂并燃烧生成气体。根据本专利技术的一个实施方案，上述目的和优点借助一种在一个能绕轴线转动的容器中焙烧被有机物污染的铸造砂的方法来达到，所述方法包括(a)将所述被有机物污染的铸造砂装入所述容器;(b)调整所述容器以使所述轴线与水平方向呈约0约±10°的角;(c)使所述容器绕所述轴线转动;以及(d)在所述容器中，喷射至少一束带有过量氧的火焰，火焰指向与水平或所述轴线呈约0-±30°角，结果产生含氧尾气和焙烧过的铸造砂。引入所述容器中的所述过量氧的量应使以污染物形式从砂料中释放出的热解产物加热并在容器上部空间完全燃烧。当从容器出口流出的尾气中含至少2%(体积)氧时即可达到这一点。尾气中所需氧气浓度的维持是借助用尾气氧分析仪分析尾气中含氧量并随后相应地调节氧气流量来实现的。控制用以产生至少一支火焰和过量氧的含氧浓度大于约25%(体积)的氧化剂和燃料的喷射速率，以导致形成回流物质和/或减少尾气中粒子夹带。一俟停止喷射至少一支火焰及过量氧，氧化剂即可在所述铸造砂底部分散，以便将任何有害有机物和/或残留在砂上的碳残渣彻底烧掉。碳残渣生成是由于采用氧-燃料烧嘴热解用后砂上的有机物质的结果。根据本专利技术的另一实施方案，上述目的及优点借助能焙烧带污染物的铸造砂的燃烧系统而实现，该燃烧系统包括(a)一个转炉，包括一个容器、一个环绕并支撑上述容器并使上述容器能围绕一轴线转动的环形框、与上述环形框联结使上述容器转动的装置以及与上述环形框以枢轴方式联接(coupledpivotally)的底座，其中上述容器具有至少一侧壁、至少一个确定一个进口的前壁以及至少一个确定一个出口的后壁;(b)用于燃烧铸造砂的装置，选自用于把氧化剂分散地注入所述容器的多孔塞或用于向上述容器内喷射入一股火焰和过量氧的氧-燃料烧嘴，所述燃烧装置被设计成装入或固定在所述容器的所述进口;以及(c)与上述容器的所述出口处于流体连通的尾气氧分析仪。任选地，可以设置尾气后处理系统，例如后燃烧炉、烟道气冷却装置、过滤装置和/或污染物清除装置。这里所用术语“污染物”意指在铸造砂上的诸如化学或有机粘合剂等物质，它对环境有害。这里所用术语“不同的砂”意指具有不同粘合剂的砂和/或具有不同粒度的砂。这里所用术语“至少一支氧-燃料烧嘴”意指一支或多支烧嘴，它(们)将燃料和氧化剂喷射入产生火焰，氧化剂具有大于22%(体积)的氧浓度，优选大于25%(体积)，更优选大于50%(体积)。这里所用术语“过量氧”意指足以使离开转炉的尾气含有氧的氧气量。这里所用术语“停炉期间”意指转炉未被用来熔化金属的期间。附图说明图1是一个用后铸造砂处理系统示意图，包括一个转炉、一个尾气氧分析器、一个后燃烧炉、一烟道气冷却装置，过滤装置以及污染物清除装置，该图表示本专利技术的一个实施方案。图2为一可转动炉的横剖面图，它带有一个氧-燃料烧嘴，表示本专利技术的一个实施方案。图3为一个带有多孔塞的可转动炉横剖面图，它表示本专利技术的一个实施方案。现在参考图1，这里示出一个用后砂的处理系统(1)。用后砂的处理系统(1)包括转炉(3)、氧分析仪(5)、尾气燃烧炉(7)、烟道气冷却装置(8)、过滤装置(9)和用于清除SO2等污染物的系统(11)。如图2和图3所示，转炉(3)一般包括一个容器(13)、一个环形框(15)、第一转动装置(17)、底座结构(19)以及第二转动装置(21)。容器(13)具有至少一个侧壁(23)、至少一个确定进口(27)的前壁(25)和至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
在能绕一轴线转动的容器内焙烧为有机物所玷污的铸造砂的方法，所述方法包括：（ａ）将所述为有机物玷污的铸造砂装入所述容器中；（ｂ）调整所述容器，使所述轴线与水平方向呈约０到约±１０°角；（ｃ）令所述容器围绕所述轴线转动；且（ｄ） 在所述容器内，沿与水平方向或所述轴线呈约０到约±３０°角方向喷射至少一束带过量氧的火焰，产生含氧尾气及焙烧过的铸造砂。

【技术特征摘要】
US 1993-12-1 1605321.在能绕一轴线转动的容器内焙烧为有机物所玷污的铸造砂的方法，所述方法包括(a)将所述为有机物玷污的铸造砂装入所述容器中；(b)调整所述容器，使所述轴线与水平方向呈约0到约±10°角；(c)令所述容器围绕所述轴线转动；且(d)在所述容器内，沿与水平方向或所述轴线呈约0到约±30°角方向喷射至少一束带过量氧的火焰，产生含氧尾气及焙烧过的铸造砂。2.按权利要求1的方法，其中所说至少一束带过量氧的火焰沿着与水平方向呈大约0到大约±10°角方向喷射。3.按权利要求2的方法，其中所说至少一束带过量氧的火焰沿平行于所述轴线或者平行于所述含有机物的铸造砂表面喷射。4.按权利要求1的方法，其中引入所述容器的所述过量氧的量为，使离开所述容器的尾气含有至少2%(体积)氧气。5.按权利要求1的方法，进一步包括分析所述含氧尾气并根据所述尾气氧含量调整或调节引入所述容器的所述过量氧的量，借此在所述喷火期间维持所述尾气氧含量在至少2%(体积)。6.按权利要求1的方法，其中所说带过量氧火焰通过从至少一支氧-燃料烧嘴喷射燃料以及氧含量大于25%(体积)的氧化剂产生，其中所述氧含量大于25%(体积)的氧化剂的喷射流速足以提供比燃料所述燃料或产生所述火焰所需氧量高出约50%到约180%(体积)的氧。7.按权利要求6的方法，其中所述含氧量大于约25%(体积)的氧化剂喷射流速足以在所述容器中形成回流物质。8.按...

【专利技术属性】
技术研发人员：RPAG伯里，
申请(专利权)人：普拉塞尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]