[发明专利]将粉状添加物引入炉内的技术

说明书

本发明涉及工业炉，特别是其内部气氛和供气管道压力不同于外部环境压力，并且将粉状材料引入其内的冲天炉或鼓风炉。

现有许多种利用一种燃料，如与原料混合的焦碳将原料热处理成产品的工业方法。在这种情况下，利用供气管道将助燃气体、空气和/或氧气在压力下引到炉的一端，而将烟气从另一端排出。为了处理材料通常需要向炉内引入特定的组分，可以利用在压力下引入的气体输送这些组分，或者以逆流的方式将这些组分引入烟气中，但不管在什么情况下，都应防止内部气氛与外部气氛相接触。

因此，在利用以鼓风炉炉渣和冲天炉内熔化的玄武岩为基础的原料生产矿渣棉时，需引入粉状材料，以使它们添加到可玻璃化的混合物内。

这些用高熔点材料生产矿渣棉的技术通常称作“自由离心法”。使用该技术时，将要拉成纤维的材料在熔化状态下引导到互相靠近设置的三或四个离心轮的水平轴线周围，然后这些材料被倾注到使材料加速的第一个轮子上，再将材料送到下一个轮上。每个轮子都将部分溶化材料转变成纤维，然后再将剩余的材料送到下一个轮子。

材料通常是在铸造车间的冲天炉内被熔化的。冲天炉一般为圆筒形并具有垂直轴线，它们是从具有连续变化的燃料层（一般为焦炭）的顶部装料，而材料将被拉成纤维。燃料区设置在靠近供气管的冲天炉下部，助燃气体（通常可选用富氧空气）通过该供气管吹入。由燃烧释放出的热度要被拉成纤维的材料熔化，熔化的材料通过一个其高度稍低于供气管的铸造孔漏出。最后，在冲天炉的底部聚积了由瘤状物（包括炉渣内的渣瘤）中获得的，以及由于残留负荷中氧化铁的减少而获得的剩余铸铁。尽管密度最高的铸铁与要拉成纤维的材料在熔化状态下自然分离，但铸造孔必须设在尽可能最高的位置，以便防止少量铸铁也从孔中漏出，这会导致离心轮加速磨损。

如果考虑到熔融产品的产量较高，这种熔化费用较低，则熔融的夹杂物会有很大利用价值的。在这种类型的夹杂物中，岩石的熔化相对较慢，所以必须使助燃气体及燃烧产生的气体能在熔化区域内很容易地循环流动，尤其是后者应能朝烟囱的方向排出。为此，装料不能过于紧密，否则会在熔炼区形成过压，并会导致铸造区内紊流的程度的加大。这就是要将原料负载最好以挤制的圆柱块或团块的形状送入炉内的原因。

这种制备团块填料的方法是众所周知的，如从美国专利US  2020403中可以得知该方法。此外，这些团块具有可以由从烟灰、未熔化的产品以及可重新引入冲天炉内的纤维废料中回收的产品构成的优点。这项技术也允许调整原料的组分。然而，特别当产品从烟气中回收的情况下，要将它们聚积在一起、冷却后将它们贮存起来和将它们运输到生产团块的地点都是比较复杂的工作。另外，生产利用粘合剂使粉状材料聚在一起而构成的团块是很昂贵的。最好能在现场直接回收，在从烟气中回收粉末的情况下，靠避免对粉末再热而可节省能源。

类似地，在鼓风炉中，已知这项技术是引入粉末状焦炭并用助燃气体来进行输送。

引入粉状焦炭的现有技术分成两个主群，一个使用辅助的定向气体，另一个利用了文丘里效应。在这两个主群中，都存在着控制引入到各供气管的粉状材料的量的问题。在这两种技术中，这些问题与下述事实有关：引入的粉状材料的量主要取决于供气管内以及在炉本身内供气管下游的定向气体的流动状态。

本发明的目的是提供一种能使特定量的粉状材料被引入要在其内对固体材料和气体进行处理的反应器内，特别是引入像冲天炉或鼓风炉之类炉的炉气中的技术，上述反应器可以是用于处理熔融材料、铸铁或玻璃化材料的炉。

应特别强调的是，本发明必须使材料的引入在低流量下进行，该低流量与炉的使用条件，例如出口处气体压力和供气管内气体的压力或速度无关。

在提出将粉末引入鼓风炉的方法的文献中，大多数文献建议将粉末引入助燃气体的供气管中，例如美国专利US  5123632，其中，炭灰被贮存在贮槽中，以便借助一个分配器在供气管中进行分配，该分配器将粉末流在通向各供气管的管道之间均等地分配。该文献建议利用一种附加气体使各管道内的压力保持恒定，这样各供气管的孔处的流量也保持恒定，尽管炉内的压力（和温度）是变化的。

另一文献美国专利US  5070797建议使用一种文丘里装置来将粉状的各种组分（主要是煤）引入冲天炉供气管内的助燃空气中。该装置包括一个先缩后扩的压缩空气回路，并在靠近最窄处引入粉末。美国专利US  5070597还包括一个压力补偿系统，这样可使流量不受冲天炉内出现的压力波动的影响。各种原始的副产品和在冲天炉烟气过滤期间回收的粉末都属于要利用所描述的方式引入炉内的材料。