DE2658981A1 - Melting silicate glass with high furnace loading - using methane fuel contg. oxygen to reduce flue gas vol. and noise - Google Patents
Melting silicate glass with high furnace loading - using methane fuel contg. oxygen to reduce flue gas vol. and noiseInfo
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Abstract
Description
"Verfahren zur Herstellung einer silikatischen Schmelze""Process for the production of a silicate melt"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer silikatischen Schmelze, wobei ein Rohstoffgemenge unter Verwendung eines Brennstoff-Gasgemisches als Wärmeenergiequelle in einem Drehrohrofen geschmolzen wird.The invention relates to a method for producing a silicate Melt, whereby a raw material mixture using a fuel-gas mixture is melted as a heat energy source in a rotary kiln.
Zur Herstellung einer silikatischen Schmelze werden die Rohstoffkomponenten in der Regel trocken zu einem Gemenge gemischt, in einen Drehrohrofen gefüllt und dort geschmolzen.The raw material components are used to produce a silicate melt usually dry mixed into a mixture, filled into a rotary kiln and melted there.
Wenn die gewünschten Reaktionen stattgefunden haben und die Schmelze vorliegt, wird das Viskose Reaktionsprodukt in ein Wasserbad gegossen. Dabei erstarrt die Schmelze zu Glas in Granulatform. Das Granulat wird anschließend getrocknet. Die z.B. auf diese Weise hergestellten Frittengranulate werden zu Glasuren verarbeitet. Dies kann auf trockenem oder auf nassem Wege erfolgen.When the desired reactions have taken place and the melt is present, the viscose reaction product is poured into a water bath. Frozen in the process the melt to glass in granulate form. The granulate is then dried. The frit granules produced in this way, for example, are processed into glazes. This can be done dry or wet.
Die bekannten Verfahren, die mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch arbeiten, sind wegen des hohen Brennstoffverbrauchs unwirtschaftlich. Bei Verwendung von z.B. Erdgas und Luft beträgt das Gewichtsverhältnis des Brennstoff-Gasgemisches zum Schmelzbad 8 bis 10 : 1. Dabei ist die für die Verbrennung des Brennstoffs erforderliche Luftmenge sehr groß, so daß mit der Luft erhebliche Mengen Stickstoff (78% Anteil der Luft) in das System eingebracht werden, die ebenfalls aufgeheizt werden müssen.The known methods that work with a fuel-air mixture are uneconomical because of the high fuel consumption. When using e.g. Natural gas and air is the weight ratio of the fuel-gas mixture to the melt pool 8 to 10: 1. where is the amount of air required to burn the fuel very large, so that with the air considerable amounts of nitrogen (78% proportion of the air) be introduced into the system, which must also be heated.
Die Luftmenge wird mit einem starken Ventilator in den Brenner gepreßt und dort mit dem Brennstoff gemischt und gezündet. Um die zum Schmelzen erforderliche Wärmemenge in einer bestimmten Zeit aufbringen zu können, wird ein großes Plammengasvolumen benötigt, was Strömungen mit hoher Gasgeschwindigkeit zur Folge hat, die mit einer erheblichen Lärmbelästigung verbunden sind. Zur Abführung der relativ großen Abgasmenge muß ein großes Rauchgasloch im Ofen vorhanden sein. Da dies axial angeordnet ist, muß dementsprechend das Niveau der Schmelze erniedrigt werden, damit die Schmelze nicht durch das Rauchgasloch entweichen kann.The amount of air is forced into the burner with a powerful fan and mixed there with the fuel and ignited. To the necessary for melting To be able to apply the amount of heat in a certain time, a large plasma gas volume becomes required, which results in flows with high gas velocities, which with a considerable noise pollution. To remove the relatively large amount of exhaust gas there must be a large smoke hole in the furnace. Since this is arranged axially, accordingly, the level of the melt must be lowered so that the melt cannot escape through the smoke hole.
Ferner können bei Verwendung eines Brennstoff-Luft-Gemisches insbesondere wegen der hohen Stickstoffnlenge lediglich Temperaturen um etwa 14500 C und diese auch nur mit hohem Energieaufwand erreicht werden. Eine Beeinflussung der Flamme bzw.Furthermore, when using a fuel-air mixture, in particular because of the high amount of nitrogen only temperatures around 14500 C and this can also only be achieved with a high expenditure of energy. Influencing the flame respectively.
der Plammentemperatur oder Wärmeübertragung kann nur mit großem Aufwand oder überhaupt nicht erreicht werden.the plasma temperature or heat transfer can only be achieved with great effort or not be achieved at all.
Die hohe Gasgeschwindigkeit verursacht weitere wesentliche Nachteile der bekannten Verfahren. Zu Beginn des Schmelzens wird Staub aus den Rohstoffen, die als Feinstmaterial eingesetzt werden, aufgewirbelt und in das Abgas überführt. Gegen Ende der Schmelzperiode, wenn das Schmelzgut schon niedrig-~ viskos ist, bildet die während der Rotation vom Ofengewölbe herabtropfende Schmelze Fäden, die zu einem großen Teil durch das Abgasioch nach außen gerissen werden. Sowohl der aufgewirbelte Staub als auch die aus dem Ofen gerissenen Päden bilden durch Anschmelzen am Rauchgasloch einen Wulst, der periodisch durch aufwendige Handarbeit entfernt werden muß.The high gas velocity causes further significant disadvantages the known procedures. At the beginning of the melting process, dust is created from the raw materials, which are used as fine material, whirled up and transferred into the exhaust gas. Towards the end of the melting period, when the melting material is already low ~ viscous, forms the melt threads dripping down from the furnace vault during rotation, which form a large part can be torn out through the exhaust gas hole. Both the whirled Dust as well as the threads torn out of the furnace are formed by melting at the smoke gas hole a bead that must be removed periodically by laborious manual labor.
Dieselben Produkte verkrusten auch zum Teil die Innenwand des Kamins und machen außerdem eine wirtschaftliche Wärmerückgewinnung mittels Rekuperatoren unmöglich. Das bedeutet, daß einmal wegen der hohen Temperaturen große Abgasvolumina bewältigt werden müssen und zum anderen erhebliche Wärmeenergie verloren geht.The same products also partially encrust the inside wall of the fireplace and also make an economical heat recovery by means of recuperators not possible. This means that, on the one hand, because of the high temperatures, large volumes of exhaust gas must be mastered and, on the other hand, considerable heat energy is lost.
Der Reststaub- und Feinanteil der Päden bereitet ferner erhebliche Schwierigkeiten bei der Abgasreinigung, die zudem besondere Probleme dann aufwirft, wenn toxische Elemente im Reststaub oder Peinanteil der Fäden vorliegen. Die Bemühunl n, derartige Partikel aus den Abgasen zu entfernen, sind maschinenseitig sehr aufwendig und gewährleisten nicht mit Sicherheit die gesamte Abscheidung der Schwebstoffe. Bemerkenswert ist, daß die Entwicklung der Abgasreinigung bisher zu immer größeren und unwirtschaftlicheren Aggregaten geführt hat, die nach den Auflagen des Umweltschutzes jedoch immer noch nicht befriedigend arbeiten.The residual dust and fine content of the paddles is also considerable Difficulties in exhaust gas purification, which also raises particular problems if there are toxic elements in the residual dust or pain in the threads. The effort Removing such particles from the exhaust gases is very costly on the machine side and do not guarantee with certainty the entire deposition of the Suspended matter. It is noteworthy that the development of exhaust gas cleaning has been increasing so far ever larger and more uneconomical aggregates has led to the requirements environmental protection is still not working satisfactorily.
Beachtlich ist, daß nach den bekannten Verfahren ein Substanzverlust bis zu 3,5 Gewo der Schmelzmenge auftritt.It is noteworthy that, according to the known method, there is a loss of substance up to 3.5 Gewo of the amount of enamel occurs.
Aufgabe der Erfindung ist, das Verfahren zur Herstellung einer silikatischen Schmelze umweltfreundlicher und wirtschaftlicher zu gestalten, wobei insbesondere der Substanzverlust erheblich vermindert, die Reinigung bei geringen Abgasmengen problemlos und die Wärmerückgewinnung ermöglicht sowie die Auslastung der Öfen gesteigert werden sollen..The object of the invention is the method for producing a silicate Make the melt more environmentally friendly and economical, in particular the loss of substance is considerably reduced, the cleaning with small amounts of exhaust gas problem-free and enables heat recovery and increases the utilization of the ovens should be ..
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer silikatischen Schmelze gelöst9 wobei ein Rohstoffgemenge unter Verwendung eines Brennstoff-Gasgemisches als Wärmeenergiequelle in einem Drehrohrofen geschmolzen wird, und das sich dadurch auszeichnet, daß als Brennsoff-Gasgemisch ein Brennstoff-Sauerstoffgas-Gemisch in den Ofen eingeführt und verbrannt wird. Besonders vorteilhaft ist ein Erdgas-Sauerstoffgas-Gemisch vornehmlich, wenn das Brennstoff-Gas-Gemisch aus einem Teil Erdgas und 1,7 Teilen Sauerstoffgas besteht.According to the invention, this object is achieved by a process for production dissolved in a silicate melt9 using a mixture of raw materials a fuel-gas mixture melted as a heat energy source in a rotary kiln is, and which is characterized in that a fuel-oxygen gas mixture as a fuel-gas mixture is introduced into the furnace and burned. A natural gas / oxygen gas mixture is particularly advantageous especially when the fuel-gas mixture consists of one part natural gas and 1.7 parts There is oxygen gas.
Während nach herkömmlichen Verfahren das Verhältnis Brennstoff-Luft-Gemischmenge zur Menge der Schmelze 8 bis 10 : 1 beträgt, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Verhältnis auf 0,6 bis 1 : 1 erniedrigt werden. Damit wird die für den Schmelzvorgang benötigte Gesamtmenge an Gas um etwa 80 bis 90% herabgesetzt. Da kein Stickstoff mehr aufgeheizt werden muß, ergibt sich eine entsprechende Brennstoffersparnis. Von besonderem Vorteil ist, daß nunmehr auch erheblich höhere Temperaturen als etwa 14500 C zum Schmelzen von Pritten erreicht werden.While according to conventional methods, the ratio of fuel-air mixture amount to the amount of the melt is 8 to 10: 1, can by the process according to the invention the ratio can be reduced to 0.6 to 1: 1. This is used for the melting process total amount of gas required is reduced by about 80 to 90%. Since no nitrogen must be heated up more, there is a corresponding fuel saving. It is of particular advantage that temperatures are now also considerably higher than approximately 14500 C for melting pritten can be reached.
Dies gibt ferner die Möglichkeit, die Flammenführung bzw.This also gives the possibility to control the flame guide or
Flammentemperatur zu beeinflussen ohne erhebliche Erhöhung der Brennstoffmenge.To influence the flame temperature without significantly increasing the amount of fuel.
Bei Schmelzen bestimmter Zusammensetzung wird Wert darauf gelegt, daß die Plammenatmosphäre im Grenzbereich oxydierendreduzierend liegt. Um dies während des Schmelzvorgangs gewährleisten zu können, ist es von Vorteil, dem Brennstoff-SauerstoffgaSGemisch Luft in der jeweils gewünschten Menge zuzuführen.When melting a certain composition, emphasis is placed on that the plasma atmosphere is in the limit area oxidizing-reducing. To do this while To ensure the melting process, it is advantageous to add the fuel-oxygen gas mixture Supply air in the required amount.
Ferner ist es nunmehr möglich, die Reaktionen bestimmter Rohstoffkomponenten untereinander zu beschleunigen, indem man dafür sorgt, daß Wasserdampf auf die Komponenten während der Reaktion einwirkt, der durch Wasserzugabe zum Brennstoff-Verbrennungsmittel-Gemisch erzeugt wird. Der Wärmeübergang von einer Flamme auf ein Schmelzgut ist. bekannterweise schlecht.Furthermore, it is now possible to monitor the reactions of certain raw material components to accelerate each other by making sure that water vapor on the components acts during the reaction by adding water to the fuel-combustion agent mixture is produced. The heat transfer from a flame to a melting material is. as is well known bad.
Er kann jedoch im Rahmen der Erfindung dadurch verbessert werden, daß der Flamme Strahlung abgebende Teilchen, wie z.B. Ruß, zugeführt werden. Da ausreichend Wärmeenergie zur Verfügung steht und die Wärmeenergie im Rahmen der physikalisch-chemischen Möglichkeiten beliebig gesteigert werden kann sowie die Gasgeschwindigkeiten relativ niedrig gewählt werden können, ist darüber hinaus möglich, das Flammenbild von außen zu beeinflussen, was beispielsweise durch die Verlängerung der Flamme in an sich bekannter Weise oder durch Kühlung der Flamme in bestimmten Zonen erfolgen kann.However, it can be improved within the scope of the invention by that the flame emits radiation, such as soot, fed will. Since sufficient heat energy is available and the heat energy in the The physical-chemical possibilities can be increased at will as well as the gas velocities can be chosen to be relatively low, is about it It is also possible to influence the flame image from the outside, for example by extending the flame in a manner known per se or by cooling the flame can be done in certain zones.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird zudem die an die Umwelt abgegebene Wärmemenge erheblich reduziert. Das verminderte Gasvolumen führt auch dazu, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases herabgesetzt wird. Das hat zur Folge, daß eine Staubaufwirbelung der Rohstoffe kaum auftritt und Fadenflug sowie die Wulstbildung an der Abgasöffnung des Ofens weitgehend vermieden wird, so daß sich das Abgas zur Wärmerückgewinnung in Hochleistungsrekuperatoren eignet; ebenso wird die Krustenbildung an der Innenwand des Kamins unterbunden.The method according to the invention also affects the environment The amount of heat given off is significantly reduced. The decreased gas volume also leads to that the flow rate of the gas is reduced. That has to Consequence that a dust whirling up of the raw materials hardly occurs and thread fly as well the formation of bulges on the exhaust gas opening of the furnace is largely avoided, so that the exhaust gas is suitable for heat recovery in high-performance recuperators; as well the formation of crusts on the inside wall of the chimney is prevented.
Die Reinigung des Abgases wird zum einen durch die geringe aus dem Ofen kommende Abgasmenge erleichtert und noch wirtschaftlicher dadurch gestaltet, daß die Kühlwirkung der Rekuperatoren das Abgasvolumen zusätzlich verkleinert.The cleaning of the exhaust gas is on the one hand by the low from the The amount of exhaust gas coming from the furnace is facilitated and made even more economical as a result, that the cooling effect of the recuperators also reduces the exhaust gas volume.
Das geringe Abgasvolumen bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, das Abgasloch z.B. eines an sich bekannten Drehrohrofens zu verkleinern und das Volumen der Schmelzbadmenge um etwa 30% zu erhöhen.The low volume of exhaust gas has the major advantage to reduce the size of the exhaust hole e.g. of a rotary kiln known per se and that Increase the volume of the molten bath by about 30%.
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1976
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