CN104144888A - 用于浸没装料的具有可拆卸头部的装料机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将可玻璃化材料成分在位于熔融玻璃的水平之下的水平处装料到玻璃熔化熔炉中的装料机，包括：－主体，具有桶(1)和用于输送可玻璃化材料的机械***(2)，所述***容纳在所述桶中；－可拆卸地紧固到所述桶的末端上的具有滑门挡板(3)的头部，以及紧固到所述滑门挡板上并且旨在至少部分地***到设在所述熔炉的槽罐的壁中的装料孔中的管状连接部分(4)，滑门挡板(3)和连接部分(4)包括能够连接到冷却剂源上的内部导管***(5)。本发明还涉及使用此类装料机的熔化设施和方法。

Description

用于浸没装料的具有可拆卸头部的装料机

技术领域

本发明涉及可玻璃化材料的装料机，其包括由可拆除滑门挡板形成的头部，涉及包括此类装料机的用于熔融玻璃的设施，以及涉及用于使用此类设施熔融玻璃的方法。

背景技术

在玻璃熔炉中，可玻璃化的初级材料(matières premières)的装料通常通过将这些材料沉积在玻璃浴上实现。在具有位于玻璃水平上方的常规燃烧器的熔炉中，需要润湿可玻璃化材料以防止它们被热的熔炉气体带走（例如见US 3725 022和US 6 349 570）。但是，由于所使用的水的蒸发，该预先润湿在能耗方面具有高昂的成本。

此外已知回收包含有机成分（有机粘合剂）的矿物纤维。但是，此回收需要通常最晚在装料机中通过燃烧预先去除有机成分（例如见EP 2 072 474）。然而，在熔炉正上游的此类预燃烧阻止了在将要回收的纤维材料供入熔炉中之前对它们的润湿。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于熔融玻璃的方法和设施，其允许不需要任何预润湿而克服与初级材料的撒布(volage)相关的问题，以及甚至对于包含大比例有机材料的要回收的初级材料如矿物棉的此类问题。在本发明的方法中，不需要将要回收的初级材料置于旨在去除有机材料的预燃烧步骤之中。依靠本发明的方法，可将包含有机粘合剂（甚至占很大比例）的玻璃绒或石棉这样供入熔炉，即，没有预燃烧或预润湿。

在本发明中此目的通过综合使用以下手段而实现：

- 特定的装料方法涉及在熔融材料的浴的水平之下装料，在后文称之为“在深度处装料”或者“浸没装料”；以及

- 在熔融玻璃的正中心浸没的燃烧器，允许与要循环的初级材料一起引入的有机成分的燃烧。

在深度处装料可玻璃化材料非常充分地将撒布限制到对于该方法可接受的量。要回收的初级材料的有机成分不再认为是熔融前要去除的成问题的因素，而是有价值的燃料，其改善了该方法的能量预算。具体地，当与要回收的初级材料一起引入的有机材料（纸、粘合剂、聚合物粘合剂）与热玻璃的浴接触时，发生热解反应并且热解气体与氧气接触而燃烧。此氧气可源自玻璃浴中的氧化物，且此氧气的消耗又导致玻璃浴的减少。否则其可存在于熔融玻璃浴上方的大气中。当然，当有机材料的比例很大时，可以例如通过氧气起泡器或氧化化学试剂连续地供给氧气。

本发明的玻璃熔化方法的能量预算也通过不需要纤维或颗粒初级材料的预润湿而被改善。

作为燃料与可玻璃化初级材料一起引入的有机成分的使用因而理论上允许用液体或固体燃料例如有机废弃物或生物质来完全替代通常为浸没燃烧器提供能源的气体燃料（天然气）。

但是，本发明的浸没装料产生了限制并且导致有关安全性的问题。如果密封***失效，熔融玻璃的水平之下熔炉槽罐壁中孔的存在产生了泄漏的风险。此外，如果装料机失效，对装料机的任何工作都将需要使熔炉停机并腾空。最后，装料机面临比在玻璃浴的水平上方装料的常规装料机所承受的热应力高得多的热应力。

在本发明中，由浸没装料导致的这些技术问题已经通过一种新颖的装料机解决，该装料机尤其适于本发明的方法。此装料机包括由滑门挡板形成的可拆除头部，至少其活动部分（滑门）由用于流动冷却剂的内部导管***穿过。此滑门挡板允许简单且快速地关闭装料孔而不需要使熔炉停机或者预先腾空槽罐。在关闭后，挡板的滑门的主动冷却导致形成固体材料的保护性硬壳，并防止装料机的头部的热学劣化。

装料机头部的可拆除特性允许具有满的槽罐的设施的装料机被快速拆除和/或更换。最后，将装料机的冷却的头部***在槽罐壁和装料机的鼻部之间使得装料机与熔融玻璃浴隔开并且保护其免受过度的热应力。

本发明因而涉及一种用于在位于熔融玻璃水平下的水平处将可玻璃化材料成分装料到玻璃熔化熔炉中的装料机，包括：

- 主体，其具有桶和用于输送可玻璃化材料的机械***，所述***容纳在所述桶中； 

- 具有滑门挡板的头部，此头部可拆除地固定到桶的末端上；以及

- 管状连接部分，其紧固到滑门挡板上并旨在至少部分地***设在熔炉的槽罐的壁中的装料孔中，该滑门挡板和该连接部分包括可以连接到冷却剂源上的内部导管***。

本发明的装料机的主体，即包含用于输送可玻璃化材料的机械***的桶，不具有任何特别的机械特征。用于输送可玻璃化材料的该机械***例如可为活塞或一个或更多蜗杆，装料机的主体则例如为常规的单螺纹或双螺纹挤压机。

通过用于冷却装料机的头部的***，主体不需要被主动冷却以便保护免受熔炉的热量影响。在本发明的一个优选实施例中，桶或者用于输送可玻璃化材料的机械因而都不包括主动冷却***，诸如可以连接到冷却剂源上的导管***。

供应装料机的装置也是已知的（料斗，辅助挤压机等）。装料机还优选地具有至少一个入口孔，位于用于引入初级材料的装置的上游或下游，该孔将用于在操作期间供应一股惰性气体（例如氮气）。此惰性气体流旨在吹扫氧气并且防止有机成分在装料机的主体中的过早燃烧。

如以上所解释的那样，装料机的头部包括滑门挡板，优选地直接紧固在装料机的鼻部上，以及紧固在滑门挡板上的管状连接部分。管状连接部分优选地与蜗杆大致同轴，即，蜗杆的旋转轴线叠加在管的横截面的对称轴线上。连接部分的外表面优选地为大致圆柱形并且将插在槽罐壁中的装料孔中。不言而喻，连接部分的外径由于此原因必须与装料孔的直径相差甚小，以便更容易地密封此连接。此密封通过形成在该主动冷却的连接部分上的固化玻璃层实现。

管状连接部分的内表面优选地并不是严格的圆柱形，而是在熔炉的方向上稍微张开。连接部分优选地具有大致锥形的内表面（截头锥形），该锥形从与滑门挡板形成接触的端部到远离所述挡板的端部加宽。此加宽或张开主要旨在防止部分熔融的初级材料形成堵塞并堵住连接部分的开口，从而阻止初级材料的均一和集束的自由供给。

连接部分的内表面的截头锥形的加宽的程度，或者说开口角度，优选地在7到13°之间，尤其在8到12°之间，且理想地在9到10°之间。

挡板位于桶的末端和连接部分之间，所述挡板形成本发明的装料机的必要部分。此挡板包括固定部分和活动部分（滑门）。

挡板的此固定部分可拆卸地紧固在装料机的桶上。挡板的孔优选地是具有接近管状连接部分的内径的直径的圆形，这两个部分因而形成光滑的“装料通道”，可玻璃化材料可以通过该装料通道而没有堵塞的危险。

此外，管状连接部分的内径优选地与装料机的桶的内径相差至多20%，尤其是至多10%，且理想地小于5%。

至少挡板的该可拆除部分包括可以连接到冷却剂源上的内部导管***。在本发明的玻璃熔化过程期间，使得冷却剂优选连续地流过滑门和管状连接部分的内部导管***。当然也可能通过内部导管***冷却滑门挡板的固定部分。但是当两个其他部分（活动部分，连接部分）的冷却***有效时，这样的冷却并不是必需的。尽管活动部分的主动冷却在原理上仅在挡板关闭时才是必需的，对于其优选的是即使其处在开启状态也被冷却，以便使得能够非常快地关闭并且使得不会忘记开启冷却***，这会被证明是有害的。

为了确保在需要时可以快速关闭挡板，重要的是在操作期间，装料机的蜗杆顶端不延伸超过桶并且不切割滑门挡板的闭合平面。

但是，机械***可以有利地设计成允许蜗杆在桶中前后滑动，以便允许在装料期间或者滑门挡板关闭后以及重新开启期间会阻挡装料通道的任何可玻璃化材料被强制推出。

本发明也涉及用于熔化玻璃的设施，包括例如如上所述的装料机，以及具有装料孔的玻璃熔化熔炉，装料孔位于熔炉的槽罐壁中玻璃的理论水平之下，该水平由熔融材料的溢口的位置限定。装料机的管状连接部分至少部分地插在熔炉的装料孔中。

该设施的玻璃熔化熔炉可使用已知加热装置如顶部安装燃烧器、机械电阻器、电极或浸没燃烧器加热。

在一个优选实施例中，玻璃熔化设施包括被供应空气/气体燃料（例如天然气）混合物或氧气/气体燃料混合物的浸没燃烧器。氧气/燃料摩尔比可以是过当量的，过量的氧气量可进行调节以便供应所需的氧气来燃烧在装料区域中形成的热解气体。

最后，本发明涉及一种用于使用如上所述的设施来熔融玻璃的方法。

此类玻璃熔化方法包括：

- 通过根据本发明的装料机将可玻璃化材料成分通过装料孔供入玻璃熔化熔炉，装料孔位于熔炉的槽罐的壁中，在熔融玻璃的水平之下，装料机的头部通过管状连接部分在位于熔融玻璃水平下方的水平处连接到装料孔上，使得可玻璃化材料经由打开的滑门挡板和管状连接部分进入熔炉；以及

- 通过使冷却剂流过滑门挡板的内部导管***而冷却装料机的头部，内部导管***尤其是滑门挡板的活动部分和连接部分的内部导管***。

玻璃熔化方法是连续的方法。可玻璃化材料的供给和冷却因而同时且优选地通过初级材料和冷却剂的连续供应而连续地实施。

如果需要，例如如果装料机变得堵塞或者有故障，可拆卸滑门挡板的存在允许将装料机断开而熔炉不需要停机并清空。本发明的方法从而包括关闭滑门挡板以及将装料机的主体与装料机的头部隔开，头部保持牢固地紧固在熔炉上。

当挡板打开时在滑门挡板的活动部分没有被主动冷却的情况下，关闭步骤当然必须在使得冷却剂流动的主动冷却的初始化之前或者伴随其进行。在关闭后，冷却的滑门快速地被一层固化玻璃覆盖，其形成熔融玻璃浴和滑门之间有效的隔热装置。

供入本发明的熔化设施的可玻璃化材料有利地至少部分是要回收的可玻璃化材料，例如矿物纤维或从生活垃圾获得的破碎玻璃。大部分可回收废弃物包含一定比例的有机材料，其不需要预先去除。用于回收的材料优选为矿物纤维，可选地用有机粘合剂结合。

通过装料机的特定结构和装料方法，要回收的材料可以至多100%由可玻璃化材料构成。它们占全部可玻璃化材料的至少10%且优选地从20到80%。

可玻璃化材料的成分有利地包含至少2 wt%，优选地5 wt%到50 wt%，且尤其是10 wt%到40 wt%的有机成分，此百分比为相对于供应至装料机的矿物和有机材料的总重量。

尽管根据本发明的方法可以用包含多达50 wt%水的润湿初级材料实施，其中一个好处是其实际上不需要出于减少或防止颗粒和纤维的撒布的目的而润湿初级材料（见介绍部分）。在根据本发明的方法的一个优选实施例中，可玻璃化材料的成分因而包含少于5%的水且优选地少于3%的水。

附图说明

现在将参考附图更详细地说明并解释本发明，其中：

图1显示了通过处于开启位置的包括根据本发明的可拆卸头部的装料机的横截面，头部***到玻璃熔化熔炉的槽罐壁中，熔炉在一深度处被装料；

图2显示了通过处于关闭位置上的相同装料机的横截面；以及

图3是图1和2中的装料机的滑门挡板的活动部分的透视图。

具体实施方式

更特别地，图1显示了包括桶1和容纳在桶中的蜗杆2的装料机的主体。桶上的料斗12允许将初级材料（可玻璃化材料和有机成分）供入该桶。装料机的头部包括滑门挡板3和管状连接部分4。滑门挡板包括固定部分7和称作滑门的活动部分6。管状连接部分4，沿熔炉的方向轻微张开的内表面（仅示出了其槽罐壁9），紧固在挡板3的固定部分7上。管状连接部分4***装料孔10。连接部分4和挡板3的滑门6每个都被内部导管***5贯穿，使得可以使冷却剂流过其中。在图1中滑门6处于开启位置，即，其圆形孔重叠在桶1的圆形横截面和连接部分4的圆形横截面上，从而限定用于装料初级材料的通道，该通道通入该装料孔10。用虚线显示了玻璃浴11的理论水平。

图2在各方面与图1都相同，除了活动部分6（滑门）是关闭的，从而将桶1的内部与连接部分4的开口切断，并且因而与熔炉的内部切断。

图3显示了与挡板的固定部分以及装料机的其他部分分开的活动部分6。此活动部分6或者滑门是中空的金属板，在一半中包括圆形孔13。入口第一导管5a和出口第二导管5b与中空金属板中的空腔连通并且形成用于流过冷却剂的内部导管***。

Claims (15)

1. 一种用于在位于熔融玻璃水平下的水平处将可玻璃化材料成分装料到玻璃熔化熔炉中的装料机，包括：

- 主体，其具有桶(1)和用于输送可玻璃化材料的机械***(2)，所述***容纳在所述桶中；

- 可拆卸地紧固到所述桶的末端上的具有滑门挡板(3)的头部，以及紧固到所述滑门挡板上并且旨在至少部分地***到设在所述熔炉的槽罐的壁中的装料孔中的管状连接部分(4)，所述滑门挡板(3)和所述连接部分(4)包括能够连接到冷却剂源上的内部导管***(5)。

2. 如权利要求1中所述的装料机，其特征在于，机械输送***(2)是活塞或蜗杆，且优选是蜗杆。

3. 如权利要求1或2所述的装料机，其特征在于，所述管状连接部分(4)具有从与所述滑门挡板(3)形成接触的端部向远离所述挡板的端部张开的大致锥形的内表面。

4. 如权利要求3中所述的装料机，其特征在于，所述连接部分的所述内表面的截头锥形的开口角在7到13°之间，尤其在8到12°之间，且理想地在9到10°之间。

5. 如权利要求2到4的任一项中所述的装料机，其特征在于，其设计成以便在操作期间所述蜗杆(2)的顶端不延伸超过所述桶并且不切割所述滑门挡板(3)的关闭平面。

6. 如前述权利要求的任一项中所述的装料机，其特征在于，所述滑门挡板包括固定部分和活动部分，至少所述活动部分包括能够连接到冷却剂源上的内部导管***。

7. 如前述权利要求的任一项中所述的装料机，其特征在于，所述桶(1)或所述机械输送***（2）均不包括主动冷却***，诸如能够连接到冷却剂源上的导管***。

8. 如前述权利要求的任一项中所述的装料机，其特征在于，所述管状联接部分(4)的内径与所述装料机的所述桶的内径至多相差20%，且优选地至多相差10%。

9. 一种熔化玻璃的设施，包括：

- 玻璃熔化熔炉，具有位于玻璃的理论水平之下在所述熔炉的槽罐的壁中的装料孔(10),该水平由熔融材料的溢口的位置限定；以及

- 根据任一前述权利要求所述的装料机，

所述装料机的连接部分（4）至少部分地插在所述熔炉的装料孔(10)中。

10. 如权利要求9中所述的熔化玻璃的设施，其特征在于，其包括浸没燃烧器。

11. 一种用于使用如权利要求9或10的任一项中所述的设施熔化玻璃的方法。

12. 如权利要求11中所述的熔化方法，包括：

- 优选连续地通过如权利要求1到7的任一项中所述的装料机将可玻璃化材料成分通过在熔融玻璃的水平之下位于熔炉的槽罐壁中的装料孔(10)供给到玻璃熔化熔炉中，所述装料机的头部通过管状连接部分(4)连接到所述装料孔(10)上，使得所述可玻璃化材料经由打开的滑门挡板(3)和所述管状连接部分(4)在位于熔融玻璃的水平下的水平处进入所述熔炉；以及

- 优选连续地通过使冷却剂流过所述滑门挡板(3)和所述连接部分(4)的内部导管***而冷却所述装料机的头部。

13. 如权利要求11或12所述的玻璃的熔化方法，其特征在于，其还包括当需要时关闭所述滑门挡板(3)并将所述装料机的主体与所述装料机的头部分开，所述头部保持紧固在所述熔炉上。

14. 如权利要求11到13中所述的玻璃的熔化方法，其特征在于，所述可玻璃化材料包括要回收的材料，优选为矿物纤维。

15. 如权利要求11到14的任一项中所述的玻璃的熔化方法，其特征在于，所述可玻璃化材料的成分包含至少2 wt%，优选从5 wt%到50 wt%，且尤其是从10 wt%到40 wt%的有机成分。