制造矿物熔体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及通过在无机颗粒材料存在下燃烧可燃材料由此形成熔体来生产矿物熔体的方法和设备，所述设备包括：循环燃烧室（1），接收燃料、预热矿物材料和燃烧气体的供给并且燃烧在循环燃烧室（1）中的燃料由此熔化矿物材料来形成矿物熔体并产生排出气体，其中排出气体与矿物熔体（9）分离并且排出气体通过排出管（10）向上经过热交换系统的导管（11）；和淬灭机构，用于淬灭排出管（10）中的排出气体，其中淬灭机构包括淬灭罩，用于在排出气体进入导管（11）之前通过绕着排出出口（10）将诸如环境空气的冷却流体汲取到排出气体流中来淬灭排出气体，并且其中排出管（10）从燃烧室（1）向上延伸，并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开排出管（10）进入罩内部，所述延伸的高度是排出管（10）的内径的至少2.5倍，优选2.5和4之间，更优选约三倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造矿物熔体的方法和设备 本专利技术涉及通过在无机颗粒材料存在下燃烧可燃材料由此形成熔体来生产矿物熔体的设备和方法。该熔体随后可以被纤维化以形成矿物纤维或用于其它工业工艺。
技术介绍
典型地，生产用于矿渣、石或岩纤维的普通方式是采用竖式熔炉，其中在熔炉中通过燃烧可燃材料来加热自支撑的无机颗粒材料堆。该堆逐渐熔化并且从顶部补充，熔体从堆上排下并且从熔炉底部排出。用于这一目的的普通的熔炉是冲天炉(cupola)。所述堆需要是自支撑的并且可渗入燃烧气体，燃烧气体通常是由堆中的碳材料燃烧所产生的。因此需要堆中的任何物质都是相对粗的(以便堆是可渗入的)并且具有高的物理强度而在燃烧或熔化充分进行前不坍塌。实践中，这意味着碳材料是焦炭并且颗粒材料是粗的碎岩、石或矿渣。如果使用矿物材料颗粒，如废矿物纤维，需要产生将其形成型煤的费用并且很不方便。型煤通常使用含硫材料作为粘结剂，例如带石膏的Portland水泥，并且这意味着流出物易于具有高的硫含量，而必须要处理它。冲天炉或其他塔式熔炉(stack furnace)系统也存在熔炉内部的条件总是倾向于足够还原性使得一些铁被还原成金属铁的缺点。这就需要将金属铁从熔体中分离，降低了纤维产生，造成铁废物的供给并且也倾向于造成含铁和矿渣的炉段腐蚀的风险。另外的缺点在于工艺不具有高的热效率。 尽管有这些缺点，但是使用冲天炉或其他塔式熔炉的工艺被整个世界广泛采用来制造岩、石或矿渣纤维。在申请人早期公开的WO 03/002469中披露了避免或者减少冲天炉系统的缺点而用于生产矿物熔体的替代的且完全不同的系统。这一系统包括在循环燃烧室(即燃烧室)中，在预热的燃烧空气中悬浮粉煤或其他燃料并且在悬浮颗粒矿物材料存在下燃烧该悬浮燃料，在循环燃烧室中，悬浮颗粒材料和空气在作为旋风器循环系统的系统中或者接近该旋风器循环系统的系统中循环。这通常被称作旋风炉。在预热空气中的悬浮煤，以及颗粒矿物材料通过燃烧室的顶部或者接近燃烧室的顶部被引入。在燃烧室内，发生颗粒煤的燃烧并且颗粒材料转化成熔体。熔体和尚未熔化的颗粒材料被循环气体抛到室壁上并且将沿燃烧室流下。在燃烧室底部处的沉降池中收集熔体。在WO 03/002469中，为了增加旋风炉的能量效率，使用在1400-1700°C的温度范围下离开循环室的排出气体来预热颗粒材料。WO 03/002469教导了排出气体被淬灭至1000-1500°C然后与矿物材料混合以将其预热至700-1050°C的温度。WO 2009/118180、TO 2008/019780、WO 2008/086990、TO 2009/090040 和 WO2008/086991也公开了用于制造矿物熔体的旋风器系统。旋风炉相比于冲天炉或其他塔式熔炉具有显著的优势。关于燃料，旋风炉避免使用型煤细颗粒而且可以使用广泛的燃料，包括例如塑料。使用熔化旋风炉消除了使矿石还原成铁的风险，并且释放环境可接受的排出气体。熔化能力的灵活性比冲天炉要好，这意味着可以容易且快速地将生产，从例如总能力的40%切换到100%，因此极大地降低了响应于指令改变而花费的时间。此外，在旋风炉中熔化比在冲天炉中熔化的情况要快，在旋风炉中熔化是几分钟而不是几小时。 因此，从经济及环保角度讲，使用熔化旋风炉系统是理想的并且在上述文献中公开的系统工作良好。然而，在工艺上存在着改进空间。 在熔化循环燃烧室操作期间，提供给旋风炉的所有原材料理想地都应被熔化并且抛到壁上并在熔化旋风器的基部收集。然而，在实践中，一些轻材料，例如小的液滴和细粉会悬浮在排出气体中并且与热排出气体一起通过中央排出管离开旋风炉。排出气体非常热并且它们在系统中进一步加工前需要被冷却。这是通过淬灭来完成，即就在离开熔化旋风器后，在淬灭点提供空气或另一种冷却气体。一些液滴和细粉在到达淬灭点时固化或结块，并且由于材料的旋转运动，其中一些被向外抛出并落到燃烧室的外顶。所述材料然后在熔炉的外部积累，这会是有害的，因为材料非常热。这是高度不希望的并且应被避免。基于此背景，本专利技术的目的是提供一种避免材料被排放到熔炉旋风器和热交换系统的外部的方法和设备。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供制造矿物熔体的方法，所述方法包括步骤:提供循环燃烧室；将燃料、颗粒矿物材料和燃烧气体注入到循环燃烧室中；燃烧在循环燃烧室中的燃料，由此熔化矿物材料以形成矿物熔体并产生排出气体；将排出气体与矿物熔体分离，收集矿物熔体并使排出气体向上通过排出管到热交换系统的导管；和在排出气体进入导管之前，通过将冷却流体，如环境空气，汲取到排出出口周围的排出气体流中来淬灭排出气体，其中排出气体出口从燃烧室向上延伸，并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开排出管进入罩内部，所述延伸的高度是排出管的内径的至少2.5倍，优选2.5和4之间，更优选约三倍。根据本专利技术的第二方面，提供一种在无机颗粒材料存在下，通过燃烧可燃材料由此形成熔体来生产矿物熔体的设备，其中所述设备包括:循环燃烧室，接收燃料、预热矿物材料和燃烧气体的供给并且燃烧在循环燃烧室中的燃料由此熔化矿物材料来形成矿物熔体并产生排出气体，其中排出气体与矿物熔体分离并且排出气体通过排出管向上经过热交换系统的导管；和淬灭机构，用于淬灭排出管中的排出气体，其中淬灭机构包括淬灭罩，用于在排出气体进入导管之前通过绕着排出出口将诸如环境空气的冷却流体汲取到排出气体流中来淬灭排出气体，并且其中排出管从燃烧室向上延伸，并且伸入到淬灭罩中使得排出气体离开出口进入罩内部，所述延伸的高度是排出管的内径的至少2.5倍，优选2.5和4之间，更优选约三倍。由于旋风炉的旋转运动，热排出气体在其通过排出管离开期间循环。根据本专利技术，排出管比正常管更高，使得液滴和细粉形式的大部分轻材料作为熔体被抛到排出管的内表面上然后流下到熔化旋风炉中并成为其中的熔体的一部分。这些矿物材料熔体的液滴因此不被冷却，使得它们在排出管内部被固化。排出管的高度确保了来自热排出气体的许多液滴和细粉都被抛到排出管的壁上并且返回熔化旋风器。之前，在淬灭前的排出管高度应较低以便节省能够承受这一区域中的高温的昂贵的内衬和其他材料成本。然而，根据本专利技术，当熔化细矿物材料时，由于离开排出气体的液滴和细粉的量，有益的是采用更高的排出管。 排出管可有约850mm的内径D1并且排出管的高度可为约250-300cm。通过具有足够大的排出管内径与高度比，很大部分的熔体小液滴可经历内表面撞击并由此被从热排出气体流中除去。在本专利技术的旋风炉中，排出气体以1300至1900°C之间的温度离开循环燃烧室，通常是1500至1750°C，例如约1550至1650°C，并且排出气体随后被淬灭到1000至1500°C之间的温度，例如约1300°C。由此，避免了引入到导管中的矿物材料的软化或熔化。淬灭是由任何适合的气体如空气或者任何适合的液体如氨水来进行。在优选的实施方式中，使用环境空气。在本专利技术优选的实施方式中，淬灭的步骤是通过淬灭罩来进行，所述淬灭罩包括围绕排出管的环形空气摄入开口。这提供了围绕排出管的出口的均匀淬灭。为了防止较大的材料颗粒放射状地离开系统，可在排出气体离开排出管处通过带穿孔的筛选元件来筛选排出管。这一筛可以不仅使从熔炉中的熔体向上抛的任何较大颗粒被保留而免于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯·柏伦德，拉尔斯·埃尔梅基尔德·汉森，
申请(专利权)人：罗克伍尔国际公司，
类型：
国别省市：