[发明专利]制造矿物熔体的方法和装置

说明书

本发明涉及制备矿物熔体的方法，该方法包括：提供循环燃烧室，该循环燃烧室包括上部区域、下部区域和基部区域；将主颗粒燃料和颗粒矿物材料和主燃烧气体喷射到所述循环燃烧室的上部区域中，从而至少部分地燃烧主颗粒燃料，并且从而使所述颗粒矿物材料熔融以形成矿物熔体并产生废气；通过至少一个第一燃烧器将二次燃烧气体和气体燃料和二次颗粒燃料喷射到所述循环燃烧室的下部区域中，其中经由单个第一燃烧器喷射所述二次燃烧气体和所述气体燃料和所述二次颗粒燃料，其中经由各个第一燃烧器喷射的二次燃烧气体的量不足以使通过该第一燃烧器喷射的气体燃料和二次颗粒燃料的总量进行化学计量燃烧，以及通过至少一个三次燃烧气体喷射器将三次燃烧气体喷射到所述循环燃烧室的下部区域中，由此所述三次燃烧气体能够完成所述气体燃料和所述二次颗粒燃料的燃烧，从所述热废气中分离所述矿物熔体，使得所述热废气通过所述循环燃烧室中的出口并且所述矿物熔体收集在所述基部区域中。本发明还涉及适合在该方法中使用的装置。

技术领域

本发明涉及矿物熔体的制造，通过在存在有无机颗粒材料的情况下燃烧可燃材料，从而形成熔体。然后，可以使该熔体纤维化以形成矿物纤维或者用于其他工业过程中。

背景技术

在申请人的早期专利申请公开WO2008/086991中公开了一种已知的用于制造矿物熔体的系统。该系统供应燃料和燃烧气体，并且在循环燃烧室中在存在有悬浮颗粒矿物材料的情况下燃烧悬浮燃料，该循环燃烧室是这样一种燃烧室，其中悬浮的颗粒材料和空气在旋风循环系统或类似于旋风循环系统的系统中循环。这通常被称为旋风炉。

燃料、燃烧气体和颗粒状矿物材料通过顶部或在燃烧室的顶部附近被引入。在燃烧室中，燃料发生燃烧并将颗粒材料转化成熔体。熔体和还未熔融的颗粒材料被循环气体甩到燃烧室壁上并沿燃烧室向下流动。

在该系统中，循环燃烧室包括上部区域、下部区域和基底区域，并且该方法包括：提供包括顶部、底部和基部的供循环燃烧室，将主燃料、颗粒矿物材料和主燃烧气体喷射到循环燃烧室的顶部并燃烧主燃料，从而使熔融颗粒材料以形成矿物熔体并产生废气，从废气中分离矿物熔体，其中废气通过循环燃烧室中的出口，并在循环燃烧室的基部收集矿物熔体，将二次燃料和二次燃烧气体喷射到循环燃烧室的底部，以在底部形成加热熔体的火焰，并且使所收集的熔体流通过基部的出口流动到离心纤维化装置，并形成纤维。

该专利申请公开还描述了在该方法中使用的装置，其包括循环燃烧室，该循环燃烧室包括大体上圆柱形的顶部、底部和基部，其中循环燃烧室包括在顶部用于主燃料、颗粒矿物材料和主燃烧气体的入口，在底部用于二次燃料和二次燃烧气体的入口，用于废气的出口，在基部中的出口和离心纤维化装置，其中基部中的出口通到离心纤维化装置。

该专利申请公开的方法包括在燃烧室的底部形成火焰。这是通过将二次燃料和二次燃烧气体喷射到底部中来实现的。在该底部中形成火焰是有利的，因为正是通过该机制可以控制熔体温度。提供二次燃烧气体还可以有助于主燃料的完全燃烧，特别是在其为进行两个阶段燃烧的固体颗粒燃料(例如煤)的情况中。在被称为热解的第一阶段中，挥发性化合物随着气体的快速发展而非常快速地燃烧。这样会产生富含碳的炭颗粒。第二阶段是炭颗粒的燃烧，它比第一阶段慢得多。通常，第二阶段花费的时间是第一阶段时间的10到100倍。因此，尽管当燃料颗粒进入燃烧室时燃烧的第一阶段几乎立即发生，但是第二阶段通常不会发生，除非燃料具有相当长的停留时间。

通常，一旦燃烧的初始阶段已经在燃烧室的上部区域中发生，则炭颗粒被甩到燃烧室的侧壁并且可能会结合到熔体中。在旋风炉优选用于产生矿物熔体以便随后形成矿物纤维的系统中，离开炉的熔体的质量是至关重要的。如果燃料不完全燃烧，而在熔体中留下一些炭，则熔体品质将降低并且可能包括气泡或其他不均匀性。

在WO2008/086991的系统中，通过将二次燃烧气体喷射到燃烧室的下部区域来解决熔体品质降低的问题，该熔体品质降低是由于燃烧室容积减小，因此停留时间缩短而导致的。这使得燃料的第二阶段的燃烧比通常在氧水平通常较低的区域中更快地发生。