Система для спалювання кисню-палива (варіанти), піч, спосіб їх експлуатації, спосіб видобування алюмінію

1. Система для спалювання кисню-палива, яка включає піч, яка має принаймні одну камеру згоряння і виконану таким чином, щоб практично запобігати проникненню повітря, джерело кисню для подачі кисню, що має чистоту не менше 85 відсотків, джерело палива на основі вуглецю для подачі палива на основі вуглецю, засоби подачі кисню та палива на основі вуглецю у піч у стехіометричному співвідношенні між ними, засоби обмеження надлишку кисню або палива на основі вуглецю до кількості, меншої за 5 відсотків понад стехіометричне співвідношення, і засоби контролю згоряння палива на основі вуглецю для створення температури полум'я, що перевищує 4500°F, і створення потоку вихлопного газу з печі, який має температуру не більше 1100°F. 2. Система для спалювання кисню-палива за п. 1, яка відрізняється тим, що паливом на основі вуглецю є газ. 3. Система для спалювання кисню-палива за п. 2, яка відрізняється тим, що газ є природним газом. 4. Система для спалювання кисню-палива за п. 1, яка відрізняється тим, що включає кріогенну установку для вироблення кисню. 5. Система для спалювання кисню-палива за п. 1, яка відрізняється тим, що паливом на основі вуглецю є тверде паливо. 6. Система для спалювання кисню-палива за п. 1, яка відрізняється тим, що паливом на основі вуглецю є рідке паливо. 7. Система для спалювання кисню-палива, яка включає піч, яка має регульоване середовище, піч, яка практично не має підсмоктування з навколишнього середовища, і є виконаною таким чином, 2 (19) 1 3 75640 4 тим, що піч виконано таким чином, щоб практично ні одного джерела палива та джерела кисню для запобігати проникненню повітря. підтримання однієї або кількох температур у печі 15. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що вклюна рівні однієї або кількох потрібних температур чає джерело повітря для подачі повітря, що місабо нижче. 27. Спосіб спалювання за п. 26, який відрізняєтьтить кисень, у зону згоряння для згоряння з палися тим, що в основі однієї або кількох потрібних вом на основі вуглецю та кисню заданої чистоти. 16. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що вклютемператур частково лежить теплопередача, на чає паливний трубопровід для подачі палива на яку впливає геометрія печі. основі вуглецю у камеру згоряння, і кисень заданої 28. Спосіб спалювання, який включає етапи забезчистоти подають у піч через паливний трубопропечення печі, яка має регульоване середовище і від. яка практично не має підсмоктування з навколиш17. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що кисень нього середовища, і виконаної таким чином, щоб заданої чистоти подають у піч окремо від палива практично запобігати проникненню повітря, подачі на основі вуглецю. кисню, що має задану чистоту, подачі палива на 18. Піч за п. 14, яка відрізняється тим, що чистооснові вуглецю, подачі кисню та палива на основі та кисню становить принаймні 85 відсотків. вуглецю у піч у стехіометричному співвідношенні 19. Система для спалювання кисню-палива, яка між ними, обмеження надлишку кисню або палива включає піч, яка має принаймні одну камеру згона основі вуглецю до кількості, меншої за 5 відсотряння, і виконану таким чином, щоб практично ків понад стехіометричне співвідношення, і контзапобігати проникненню повітря, джерело кисню ролювання згоряння палива на основі вуглецю для для подачі кисню з заданою чистотою, що перестворення температури полум'я, що перевищує вищує 21 відсоток, джерело палива на основі вуг4500°F, і створення потоку вихлопного газу з печі, лецю для подачі палива на основі вуглецю, засоби що має газоподібні сполуки з практично нульовим подачі кисню та палива на основі вуглецю у піч у вмістом азоту, які є продуктами згоряння, з окисконтрольованому співвідношенні між ними, і засонювача. 29. Спосіб спалювання за п. 28, який відрізняєтьби контролю згоряння палива на основі вуглецю ся тим, що включає етап подачі палива на основі для створення температури полум'я, що перевищує 3000°F. вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить від 20. Система для спалювання кисню-палива за п. інтенсивності подачі кисню. 19, яка відрізняється тим, що включає засоби 30. Спосіб спалювання за п. 28, який відрізняється тим, що включає етап подачі кисню у піч з інтестворення температури полум'я, яка перевищує 4500°F. нсивністю, яка залежить від інтенсивності подачі 21. Система для спалювання кисню-палива за п. палива на основі вуглецю. 19, яка відрізняється тим, що засіб контролю 31. Спосіб спалювання за п. 28, який відрізняється тим, що включає етап контролювання принаймстворює потік вихлопного газу з печі, що має температуру, яка не перевищує 1100°F. ні одного джерела палива та джерела кисню для 22. Система для спалювання кисню-палива за п. підтримання однієї або кількох температур у печі 19, яка відрізняється тим, що потік вихлопного на рівні однієї або кількох потрібних температур газу з печі виявляє зниження принаймні на 20 відабо нижче. 32. Спосіб спалювання за п. 31, який відрізняєтьсотків азотовмісних газоподібних сполук, які є прося тим, що в основі однієї або кількох потрібних дуктами згоряння, відносно кількості окиснювача в навколишньому повітрі. температур частково лежить теплопередача, на 23. Спосіб спалювання, який включає етапи забезяку впливає геометрія печі. печення печі, яка має принаймні одну камеру зго33. Спосіб експлуатації печі, який включає етапи ряння, і виконаної таким чином, щоб практично забезпечення печі, яка має зону згоряння і має запобігати проникненню повітря, подачі кисню, що камеру згоряння і яка виконана таким чином, щоб має чистоту не менше 85 відсотків, подачі палива практично запобігати проникненню повітря, подачі на основі вуглецю, подачі кисню та палива на оспалива на основі вуглецю у зону згоряння через нові вуглецю у піч у стехіометричному співвіднокамеру згоряння, подачі кисню заданої чистоти у шенні між ними, обмеження надлишку кисню або піч для згоряння з паливом на основі вуглецю, і палива на основі вуглецю до кількості, меншої за 5 контролювання згоряння кисню та палива на основідсотків понад стехіометричне співвідношення, і ві вуглецю для створення температури полум'я, контролювання згоряння палива на основі вуглецю що перевищує 3000°F, і створення потоку вихлопдля створення температури полум'я, що перевиного газу з печі, який має температуру не більше щує 4500°F, і створення потоку вихлопного газу з 1100°F. 34. Спосіб експлуатації печі за п. 33, який відрізпечі, який має температуру не більше 1100°F. 24. Спосіб спалювання за п. 23, який відрізняєтьняється тим, що включає етап подачі палива на ся тим, що включає етап подачі палива на основі основі вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить від від інтенсивності подачі кисню. 35. Спосіб експлуатації печі за п. 33, який відрізінтенсивності подачі кисню. 25. Спосіб спалювання за п. 23, який відрізняєтьняється тим, що включає етап подачі кисню у піч з ся тим, що включає етап подачі кисню у піч з інтеінтенсивністю, яка залежить від інтенсивності понсивністю, яка залежить від інтенсивності подачі дачі палива на основі вуглецю. 36. Спосіб експлуатації печі за п. 33, який відрізпалива на основі вуглецю. 26. Спосіб спалювання за п. 23, який відрізняєтьняється тим, що включає етап контролювання ся тим, що включає етап контролювання принаймодного або кількох джерел палива та джерела 5 75640 6 кисню для підтримання однієї або кількох темпе46. Спосіб видобування алюмінію за п. 44, який відрізняється тим, що включає етап перетворенратур у печі на рівні потрібної температури або нижче. ня відхідного тепла на електрику. 37. Спосіб експлуатації печі за п. 36, який відріз47. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який няється тим, що в основі однієї або кількох потрівідрізняється тим, що включає етап подачі палибних температур частково лежить теплопередача, ва на основі вуглецю у плавильну піч з інтенсивніна яку впливає геометрія печі. стю, яка залежить від інтенсивності подачі кисню. 38. Спосіб спалювання, який включає етапи забез48. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який відрізняється тим, що включає етап подачі кисню печення печі, яка має принаймні одну камеру згоряння, і виконану таким чином, щоб практично у плавильну піч з інтенсивністю, яка залежить від запобігати проникненню повітря, подачі кисню з інтенсивності подачі палива на основі вуглецю. заданою чистотою, що перевищує 21 відсоток, 49. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який відрізняється тим, що включає етап контролюподачі палива на основі вуглецю, подачі кисню та палива на основі вуглецю у піч у контрольованому вання принаймні однієї подачі палива на основі співвідношенні між ними і контролювання згоряння вуглецю та подачі кисню для підтримання однієї палива на основі вуглецю для створення темпераабо кількох температур у печі на рівні однієї або тури полум'я, що перевищує 3000°F. кількох потрібних температур або нижче. 39. Спосіб спалювання за п. 38, який відрізняєть50. Спосіб видобування алюмінію за п. 49, який ся тим, що включає етап подачі палива на основі відрізняється тим, що в основі однієї або кількох вуглецю у піч з інтенсивністю, яка залежить від потрібних температур частково лежить теплопеінтенсивності подачі кисню. редача, на яку впливає геометрія плавильної печі. 40. Спосіб спалювання за п. 38, який відрізняєть51. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію ся тим, що включає етап подачі кисню у піч з інтевід зашлакованого алюмінію, який включає етапи нсивністю, яка залежить від інтенсивності подачі введення зашлакованого алюмінію у піч, виконану палива на основі вуглецю. таким чином, щоб практично запобігати проник41. Спосіб спалювання за п. 38, який відрізняєтьненню повітря, яка має систему для спалювання ся тим, що включає етап контролювання одного кисню-палива для спалювання палива на основі або кількох джерел палива та джерела кисню для вуглецю з киснем заданої чистоти, яка перевищує підтримання однієї або кількох температур у печі 21 відсоток, для створення температури полум'я на рівні однієї або кількох потрібних температур 5000°F, і практично не має надлишкового кисню, або нижче. розплавлення зашлакованого алюмінію у печі, 42. Спосіб спалювання за п. 41, який відрізняєтьзнімання верхньої частини розплавленого зашлася тим, що в основі однієї або кількох потрібних кованого алюмінію з утвореним сильно зашлакотемператур частково лежить теплопередача, на ваним продуктом, пресування сильно зашлаковаяку впливає геометрія печі. ного продукту у механічному пресі для 43. Спосіб видобування алюмінію з алюмінію, змівідокремлення алюмінію від сильно зашлакованошаного з неалюмінієвими матеріалами, який го продукту для одержання концентрованого сильвключає етапи подачі алюмінію, змішаного з неано зашлакованого продукту. люмінієвими матеріалами, у плавильну піч, вико52. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію від зашлакованого алюмінію за п. 51, який відрізнану таким чином, щоб практично запобігати проняється тим, що включає етап повернення конценикненню повітря, подачі кисню заданої чистоти яка перевищує 21 відсоток, у піч, подачі палива на нтрованого сильно зашлакованого продукту у піч. основі вуглецю у піч, спалювання кисню та палива 53. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію від зашлакованого алюмінію за п. 51, який відрізна основі вуглецю у печі, причому кисень та палиняється тим, що включає поміщення зашлаковаво на основі вуглецю спалюють у печі, в якій кисень із джерела кисню та паливо на основі вугленого алюмінію у піч під прямим накидом факела. цю подають у піч у стехіометричному 54. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію за п. 51, який відрізняється тим, що включає етап співвідношенні між ними для обмеження надлишку кисню або палива на основі вуглецю до кількості, подачі палива на основі вуглецю у піч з інтенсивніменшої за 5 відсотків понад стехіометричне співстю, яка залежить від інтенсивності подачі кисню. відношення, згоряння палива на основі вуглецю 55. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію за п. 51, який відрізняється тим, що включає етап забезпечує температуру полум'я, що перевищує 4500°F, і потік вихлопного газу з печі має темпераподачі кисню у піч з інтенсивністю, яка залежить туру, що не перевищує 1100°F, розплавлення від інтенсивності подачі палива на основі вуглецю. алюмінію у печі, видалення забрудненого доміш56. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію за п. 51, який відрізняється тим, що включає етап ками алюмінію з печі і вивантаження практично чистого розплавленого алюмінію із печі. контролювання принаймні одного джерела палива 44. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який на основі вуглецю та джерела кисню для підтривідрізняється тим, що включає етап утилізації мання однієї або кількох температур у печі на рівні відхідного тепла із печі. однієї або кількох потрібних температур або ниж45. Спосіб видобування алюмінію за п. 43, який че. відрізняється тим, що включає етап видобування 57. Безсольовий спосіб відокремлення алюмінію за п. 56, який відрізняється тим, що в основі одалюмінію з забрудненого домішками алюмінію та завантаження видобутого алюмінію у піч. нієї або кількох потрібних температур частково лежить теплопередача, на яку впливає геометрія печі. 7 75640 8 58. Піч для видобування алюмінію з алюмінію, заданої чистоти і джерело відходів, причому відзмішаного з неалюмінієвими матеріалами, яка ходи подають у зону згоряння, причому паливо та включає зону згоряння, зону накопичення розплакисень спалюють у камері згоряння для утворення вленого алюмінію, камеру згоряння, джерело паполум'я для спалення відходів, і полум'я має темлива на основі вуглецю для подачі палива на оспературу, яка перевищує 4500°F. 64. Спалювач відходів за п. 63, який відрізняєтьнові вуглецю у зону згоряння через камеру ся тим, що окиснювач має концентрацію кисню не згоряння, джерело окиснювача для подачі кисню заданої чистоти у піч для згоряння з паливом на менше 85 відсотків. 65. Спалювач відходів за п. 63, який відрізняєтьоснові вуглецю, засіб контролю згоряння кисню та ся тим, що включає нагнітач кисню для нагнітання паливо на основі вуглецю для створення температури полум'я, що перевищує 3000°F і створення кисню у зону згоряння. 66. Спалювач відходів за п. 63, який відрізняєтьпотоку вихлопного газу з печі, який має темперася тим, що сміттєспалювач виконано таким чином, туру не більше 1100°F, причому піч виконано таким чином, щоб практично запобігати проникненню щоб практично запобігати проникненню повітря. повітря. 67. Спосіб спалення відходів, який включає етапи 59. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка забезпечення спалювача відходів, що має зону відрізняється тим, що включає джерело повітря згоряння, камеру згоряння, джерело палива та для подачі повітря, що містить кисень, у зону згоджерело окиснювача, подачі палива у камеру згоряння для згоряння з паливом на основі вуглецю ряння, подачі кисню заданої чистоти у камеру згота кисню заданої чистоти. ряння, забезпечення подачі відходів у зону зго60. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка ряння і контролювання згоряння кисню та палива відрізняється тим, що включає паливний трубопдля спалення відходів, причому контролювання ровід для подачі палива на основі вуглецю у камезгоряння здійснюють таким чином, щоб паливо та ру згоряння, і в якій кисень заданої чистоти подакисень згоряли у камері згоряння для утворення ють у піч через паливний трубопровід. полум'я для спалення відходів, і полум'я має тем61. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка пературу, яка перевищує 4500°F. відрізняється тим, що кисень заданої чистоти 68. Спосіб спалення відходів за п. 67, який відрізняється тим, що включає етап подачі кисню у каподають у піч окремо від палива на основі вуглецю. меру згоряння з концентрацією кисню не менше 85 62. Піч для видобування алюмінію за п. 58, яка відсотків. відрізняється тим, що чистота кисню становить 69. Спосіб спалення відходів за п. 67, який відрізняється тим, що включає етап нагнітання кисню у принаймні 85 відсотків. 63. Спалювач відходів, який включає зону згорянзону згоряння окремо від етапу подачі кисню заданя, камеру згоряння, джерело палива для подачі ної чистоти у камеру згоряння. палива, джерело окиснювача для подачі кисню Даний винахід стосується системи для спалювання на кисні-паливі. Точніше, даний винахід стосується системи спалювання кисню-палива, в якій знижується вироблення парникових газів і знижується витрата викопного палива. Системи згоряння на кисні-паливі є відомими, однак їх застосування є досить обмеженим. Системи згоряння кисню-палива, як правило, застосовують у випадках, коли вимагаються дуже високі температури полум'я. Наприклад, ці системи застосовують у виробництві скла для досягнення температур, необхідних для розтоплення діоксиду кремнію до температури розплавлення. Існує загальна думка, що конструктивні та матеріальні обмеження диктують верхню межу температур, якій можуть піддаватися більшість промислових систем. Для цього системи для спалювання на повітрі-паливі або опалювані повітрям застосовують в енергетичних котлах, печах та ін. у більшості випадків промислового застосування, включаючи виробництво, вироблення електроенергії та інші процеси. Зокрема, системи для спалювання на повітріпаливі або системи електричного опалення застосовують скрізь у виробництві сталі та алюмінію, а також в енергетичній промисловості та інших галу зях промисловості, які залежать від палива на основі вуглецю. У системах на повітрі-паливі у піч подають повітря, яке складається приблизно на 79% з азоту та 21% кисню, разом з паливом. Повітряно-паливну суміш запалюють, створюючи безперервне полум'я. Полум'я переносить енергію у формі тепла від паливно-повітряної суміші в піч. У виробництві сталі та алюмінію печі на повітрі-паливі та електричні печі застосовують як первинне джерело тепла для розплавлення металів. Стосовно печей на повітрі-паливі у традиційній практиці прийнято, що енергетичні вимоги, врівноважені відносно температурних обмежень технологічного обладнання, вимагають або значною мірою виправдовують застосування цих типів систем для спалювання. Що ж стосується застосування електричних печей в алюмінієвій промисловості, то здоровий глузд також виправдовує цей тип джерела енергії для досягнення температур, необхідних для обробки алюмінію. Одним з недоліків застосування систем для спалювання на повітрі-паливі є те, що ці системи виробляють NOx та інші парникові гази, такі як діоксид вуглецю, діоксид сірки та ін., що є характерним результатом процесу згоряння. NOx та інші парникові гази значною мірою сприяють забруд 9 75640 10 ненню навколишнього середовища, включаючи, мпература полум'я перевищує 3000°F, значно пекрім іншого, кислотні дощі. Необхідним є зниження реважає будь-яку ефективність експлуатації, яка викидів NOx та інших парникових газів, і в резульможе бути досягнута при більш високих температаті регулюючих обмежень викиди значною мірою турах полум'я. Таким чином, традиційна точка зору зменшуються. Для цього на цих системах для спаповністю підтримує застосування печей на повітрілювання повинні встановлюватися різні пристрої з паливі, в яких верхня межа температури полум'я метою обмеження та/або зниження рівня виробстановить приблизно 3000°F (за стехіометрією лення NOx та інших парникових газів. полум'я), що забезпечує цілісність печі і зменшує Ще одним недоліком печей на повітрі-паливі є втрату енергії. те, що велика частина енергії, що вивільнюється у Відповідно, існує потреба у системі для спапроцесі згоряння, поглинається або використовулювання, що забезпечує переваги зниження зається для нагрівання газоподібного азоту, присутбруднення навколишнього середовища (через нього в повітрі, яке подають у піч. Ця енергія по NOx та інші парникові гази) і водночас забезпечує суті марнується, бо нагрітий азот, як правило, проефективне використання енергії. Бажано, щоб така сто виходить у вигляді вихлопу з джерела тепла, система для спалювання могла широко застосонаприклад, печі. З цією метою велика частина вивуватися в різних галузях промисловості, від електрат енергії спрямовується у навколишнє середотростанцій/енергосистем загального користування вище через трубу для відхідного газу чи інший до підприємств хімічного збагачення, металургії та подібний пристрій. Інші недоліки відомих систем металообробки і т. ін. Така система для спалюдля спалювання з подачею повітря зрозумілі спевання може бути застосована, наприклад, у галузі ціалістам у даній галузі. обробки металів, наприклад, алюмінію, в якій сисЕлектричні печі так само мають свої недоліки. тема для спалювання забезпечує підвищення Наприклад, характерною для цих систем також є ефективності енергії та зниження забруднення. необхідність у постійному, практично безперервТакож існує потреба, зокрема, у галузі обробки ному джерелі електроенергії. Оскільки для функціалюмінієвого брухту, у технологічному обладнанні онування електричних печей вимагається велика (зокрема, печах), сконструйованому і сконфігурокількість електроенергії, ці електричні печі, як праваному таким чином, щоб витримувати підвищену вило, необхідно розміщувати неподалік від електтемпературу полум'я, пов'язану з такою ефективростанцій та/або великих ліній електропередач. ною системою для спалювання, і збільшувати Крім того, електричні печі вимагають регулярного ефективність енергії та знижувати забруднення. обслуговування для забезпечення функціонування Система для спалювання на кисні-паливі охоцих печей з оптимальною або наближеною до опплює піч, яка має регульоване середовище й охотимальної ефективністю. До того ж, характерною плює принаймні одну камеру згоряння. Система для застосування електричних печей є неефектидля спалювання включає джерело кисню для повність перетворення палива на електроенергію дачі кисню, що має задану чистоту, та джерело (більшість великих електростанцій, що працюють палива на основі вуглецю для подачі палива на на викопному паливі і на яких використовують паоснові вуглецю. Дана система для спалювання рові турбіни, працюють з ефективністю, меншою кисню-палива збільшує ефективність спожитого за 40 відсотків, зазвичай, меншою за 30 відсотків). палива (тобто, вимагає менше палива), не виробКрім того, ці великі станції, що працюють на виколяє NOx (крім того, що виробляється паливом) і пному паливі, виробляють надзвичайно велику виробляє значно менше інших парникових газів. кількість NOx та інших парникових газів. Кисень та паливо на основі вуглецю подають у Наприклад, у галузі обробки алюмінію, точніпіч у стехіометричному співвідношенні між ними ше, у галузі утилізації алюмінієвого брухту, згідно з для обмеження надлишку кисню або палива на традиційною практикою, температура полум'я в основі вуглецю до кількості, меншої за 5 відсотків печах має підтримуватися на рівні приблизно від понад стехіометричне співвідношення. Згоряння 2500°F до 3000°F. Вважається, що цей діапазон палива на основі вуглецю забезпечує температуру дозволяє досягти балансу між енергією, необхідполум'я, що перевищує приблизно 4500°F, та потік ною для забезпечення достатньої кількості тепла вихлопного газу з печі, який має температуру не для розплавлення алюмінієвого брухту та підтрибільше приблизно 1100°F. мання достатньої температури металу у розплаві Система для спалювання в оптимальному вана рівні приблизно 1450°F. У нині відомих печах ріанті включає систему контролю для регулювання застосовують конструкцію, в якій температура поподачі палива на основі вуглецю і для регулюванлум'я, як правило, не перевищує 3000°F, що заня подачі кисню у піч. У системі контролю, подачу безпечує підтримання міцності конструкції цих пепалива здійснюють після подачі кисню у піч. Подачей. Тобто, вважається, що перевищення цих меж чу кисню та палива регулюють за заданою темпетемператури може послабити несучий каркас печі, ратурою розплавленого алюмінію. За цієї конструщо може призвести до катастрофічних наслідків. кції, температура розплавленого алюмінію Крім того, температура шахти для традиційних повідомляється через датчик. печей зазвичай становить приблизно 1600°F. ТаПаливом на основі вуглецю може бути будьким чином, перепад температур між полум'ям та який тип палива. В одному варіанті втілення паливихлопом становить лише близько 1400°F. В ревом є газ, такий як природний газ, метан і т. ін. В зультаті енергія для процесу згоряння використоальтернативному варіанті паливом є тверде паливується неефективно. во, таке як вугілля або вугільний пил. У ще одному Також вважається, що втрата тепла та потенальтернативному варіанті паливом є рідке паливо, ційна шкода для обладнання від печей, у яких тетаке як нафтове паливо, включаючи відпрацьовані 11 75640 12 олії. У цій системі для спалювання може застосоВ одному з прикладів застосування систему вуватися будь-яке паливо на основі вуглецю, для спалювання застосовують у системі утилізації включаючи газ, такий як природний газ або метан, алюмінієвого брухту для видобування алюмінію з будь-яке тверде паливо, таке як вугілля або вугібрухту. Така система включає піч для вміщення льний пил, або будь-яке рідке паливо, таке як олія, розплавленого алюмінію заданої температури, з включаючи відпрацьовані олії та очищені нафтоппринаймні однією камерою згоряння. Система для родукти. У такій системі для спалювання будь-які утилізації включає джерело кисню для подачі кисазотовмісні газоподібні сполуки, які є продуктами ню у піч через систему для спалювання. Для досязгоряння, утворюються з азоту, що міститься у гнення максимальної ефективності джерело кисню паливі. має чистоту кисню не менше приблизно 85 відсотСпосіб видобування алюмінію з брухту вклюків. чає подачу алюмінієвого брухту у плавильну піч і Джерело палива на основі вуглецю забезпечує спалювання кисню та палива на основі вуглецю в паливо на основі вуглецю. Кисень та паливо на печі. При спалюванні кисню та палива кисень та основі вуглецю подають у піч у стехіометричному паливо подають у піч у стехіометричному співвідспіввідношенні між ними для обмеження надлишку ношенні між ними для обмеження надлишку кисню кисню або палива на основі вуглецю до кількості, або палива на основі вуглецю до кількості, меншої меншої за 5 відсотків понад стехіометричне співза 5 відсотків понад стехіометричне співвідношенвідношення. Згоряння палива на основі вуглецю ня. Згоряння забезпечує температуру полум'я, що забезпечує температуру полум'я, що перевищує перевищує приблизно 4500°F, та потік вихлопного приблизно 4500°F, та потік вихлопного газу з печі, газу з печі, який має температуру не більше прибякий має температуру не більше приблизно лизно 1100°F. 1100°F. Алюміній зріджують у печі, забруднений доміУ такій системі для утилізації згоряння кисню шками алюміній видаляють із печі і практично чиста палива дає енергію, яка використовується для тий розплавлений алюміній вивантажують із печі. видобування алюмінію з брухту, на рівні приблизСпосіб може включати етап видобування алюмінію но 1083BTU на фунт видобутого алюмінію. Пализ забрудненого домішками алюмінію, тобто, шлавом може бути газ, такий як природний газ, або ж ку, та завантаження видобутого алюмінію в піч. це може бути тверде паливо чи рідке паливо. Спосіб може включати утилізацію відхідного У системі для утилізації тепло від печі може тепла з печі. Утилізоване відхідне тепло може бути бути регенероване в системі утилізації відхідного перетворене на електрику. тепла. Регенероване тепло може бути перетвореПіч для видобування алюмінію з алюмінієвого не на електроенергію. брухту включає ванну для вміщення розплавленоУ системі, якій віддають найбільшу перевагу, го алюмінію заданої температури та принаймні система для спалювання включає систему забезодну камеру згоряння. Джерело кисню забезпечує печення киснем. Одна така система розділяє повікисень, який має чистоту не менше приблизно 85 тря на кисень та азот, наприклад, система кріогенвідсотків, а джерело палива на основі вуглецю ного розділення. Інші системи передбачають забезпечує паливо, таке як природний газ, вугілля, мембранне відокремлення і т. ін. Кисень також олію і т. ін. може забезпечуватися шляхом розділення води на Кисень із джерела кисню та палива подають у кисень та водень. У таких системах кисень може піч у стехіометричному співвідношенні між ними зберігатися для використання в разі потреби. Відля обмеження надлишку кисню або палива до домі й інші системи для виробленкількості, меншої за 5 відсотків понад стехіометриня/відокремлення кисню. чне співвідношення. Згоряння палива забезпечує Взагалі, система для спалювання на киснітемпературу полум'я, що перевищує приблизно паливі може бути застосована для будь-якої печі, 4500°F, a потік вихлопного газу з печі має темпеяка має регульоване середовище. Тобто, для ратуру, що не перевищує приблизно 1100°F. будь-якої печі, яка практично не має підсмоктуванВ одному варіанті втілення піч утворюється зі ня з навколишнього середовища. Така система сталевої плити, сталевих поперечин та вогнетривдля спалювання включає джерело кисню для поких матеріалів. Стінки печі виконано таким чином, дачі кисню, що має задану чистоту, та джерело що вони мають каркас зі сталевих поперечин та палива на основі вуглецю для подачі палива на плити, принаймні один шар подрібнюваного ізооснові вуглецю. люючого матеріалу, принаймні один шар вогнетКисень із джерела кисню та палива на основі ривкої цегли та принаймні один шар литого вогневуглецю подають у піч у стехіометричному співвідтривкого матеріалу. Під печі виконано таким ношенні між ними для обмеження надлишку кисню чином, що він має каркас зі сталевих поперечин і або палива на основі вуглецю до кількості, меншої плити та принаймні два шари вогнетривкого матеза 5 відсотків понад стехіометричне співвідношенріалу, причому принаймні один із шарів є литим ня. У такій печі потік вихлопного газу з печі має вогнетривким матеріалом. газоподібні сполуки, які є продуктами згоряння, з Описано також безсольовий спосіб відокремпрактично нульовим вмістом азоту. Тобто, завдяки лення алюмінію від зашлакованого алюмінію, який тому, що з паливом не надходить азот, якщо азот включає етапи поміщення зашлакованого алюміне міститься в паливі, вихлопний газ практично не нію в піч. Піч має систему для спалювання киснюмістить азотовмісних продуктів згоряння (тобто, палива, що забезпечує температуру полум'я блиNOx) і має значно знижений рівень інших парникозько 5000°F і практично не має надлишкового кисвих газів. ню. Зашлакований алюміній розплавляється в пе 13 чі. Верхню частину розплавленого зашлакованого алюмінію знімають для одержання сильно зашлакованого продукту. Сильно зашлакований продукт пресують у механічному пресі для відокремлення алюмінію від сильно зашлакованого продукту для одержання концентрованого сильно зашлакованого продукту. Спосіб може включати етап повернення концентрованого сильно зашлакованого продукту у піч. Поміщення зашлакованого алюмінію в піч здійснюють під прямим накидом факела для відокремлення оксидів від шлаку. Ці та інші особливості та переваги даного винаходу стануть зрозумілими після ознайомлення з представленим нижче детальним описом, у зв'язку з формулою винаходу, що додається. Вигоди та переваги даного винаходу буде легше зрозуміти спеціалістам у відповідній галузі після ознайомлення з представленим нижче детальним описом та супровідними фігурами, серед яких: Фіг.1 є загальною блок-схемою прикладу процесу утилізації алюмінієвого брухту, який включає плавильну піч із системою для спалювання на кисні-паливі, в якій знижується вироблення парникового газу та споживання палива, що втілює принципи даного винаходу; Фіг.2 є загальною блок-схемою операції обробки шлаку, яка є продовженням процесу, представленого на Фіг.1, і включає відновлювальну піч, яка має систему для спалювання на кисні-паливі, що втілює принципи даного винаходу; Фіг.3 є прикладом послідовності подачі природного газу та послідовності подачі кисню для застосування в системі для спалювання на кисніпаливі; Фіг.4 є загальною схемою установки, на якій показано подачу кисню з кріогенної установки та спрямування в печі, а також показано приклад установки для утилізації відхідного тепла; Фіг.5 є схематичним зображенням алюмінієвоплавильної печі для застосування з системою для спалювання на кисні-паливі згідно з принципами даного винаходу; Фіг.6 є боковою проекцією печі з Фіг.5; Фіг.7 є фронтальною проекцією плавильної печі з Фіг.6; Фіг.8 і 9 є частковими поперечними перерізами бокової стінки та поду печі, відповідно; Фіг.10 показує монтаж камери згоряння для застосування з системою для спалювання на кисні-паливі; Фіг.11 є схематичними зображеннями прикладу системи контролю для застосування із системою для спалювання на кисні-паливі згідно з даним винаходом; Фіг.12 є схематичним зображенням прикладу передньої стінки енергетичного котла або печі, на якому показано камеру згоряння та установку подачі повітря, а також показано включення до неї системи для спалювання кисню-палива, що втілює принципи даного винаходу; і Фіг.13 є схематичним зображенням спалювача відходів, де показано включення до нього системи для спалювання кисню-палива, що втілює принципи даного винаходу. 75640 14 Хоча даний винахід передбачає втілення в різних формах, на фігурах показано і нижче описано оптимальний варіант втілення. Однак слід розуміти, що представлене розкриття має розглядатися як приклад винаходу, і не обмежує обсягу винаходу конкретним показаним варіантом втілення. Також слід розуміти, що назва цього розділу опису, тобто, "Детальний опис винаходу", стосується вимог Патентного відомства США і не передбачає й не означає обмеження описаного авторами предмета. У системі для спалювання кисню-палива застосовують практично чистий кисень у комбінації з паливом для вироблення тепла шляхом утворення полум'я (тобто, згоряння) ефективним способом, який не має негативного впливу на навколишнє середовище. Кисень, який забезпечується окиснювачем, застосовують у концентраціях від приблизно 85 відсотків до приблизно 99+ відсотків, однак в оптимальному варіанті концентрація кисню (тобто, чистота джерела кисню) має бути якомога вищою. У такій системі кисень високої чистоти разом з джерелом палива у стехіометричних співвідношеннях подають у камеру згоряння печі. Кисень та паливо запалюють для вивільнення енергії, що міститься у паливі. З точки зору даного опису посилання на піч має широке тлумачення і передбачає будь-який промисловий або комерційний тепловий генератор який спалює викопне паливо (на основі вуглецю). В оптимальній системі концентрація або чистота кисню має бути якомога вищою для зниження вироблення парникового газу. Передбачається можливість застосування практично будь-якого джерела палива. Наприклад, у даній заявці, як буде детальніше описано нижче, кисень подають разом з природним газом для спалювання у піч. До інших передбачених джерел палива належать олії, включаючи очищені нафтопродукти, а також відпрацьовані олії, деревина, вугілля, вугільний пил, відходи (сміття) і т. ін. Спеціалістам стане зрозумілою можливість застосування численних джерел палива у представленій системі кисню-палива. Представлена система відрізняється від традиційних процесів двома основними принципами. По-перше, у традиційних процесах згоряння для спалювання використовують повітря (як окиснювач для постачання кисню), а не практично чистий кисень. Кисневий компонент повітря (приблизно 21 відсоток) використовують для спалювання, а решту компонентів (здебільшого азот) нагрівають у печі і виводять із неї з вихлопом. По-друге, у представленому процесі кисень використовують у стехіометричному співвідношенні з паливом. Тобто, кисень подають лише у достатньому співвідношенні з паливом для забезпечення повного згоряння палива. Таким чином, у систему для спалювання не подають "зайвого" кисню. Застосування представленої системи для спалювання дозволяє досягти багатьох переваг та вигод. Було помічено, як описано нижче, що споживання палива для вироблення еквівалентної кількості енергії або тепла знижується у деяких випадках на 70 відсотків. Важливо, що це може забезпечити величезне зниження виникаючого в 15 75640 16 результаті забруднення. Також у деяких випадках рулону 32. Спеціалістам стане зрозумілою можливикиди NOx можуть бути знижені практично до вість надання різних кінцевих форм та процесів нуля, а викиди інших парникових газів знижені обробки, які можуть здійснюватися з металом. Усі приблизно на 70 відсотків порівняно з традиційниці форми та процеси обробки охоплюються обсями повітряно-паливними системами для спалюгом та сутністю даного винаходу. вання. Плавильна піч 14, як зазначено вище, є піччю, Приклад процесу утилізації алюмінієвого брухщо працює на кисні-паливі. У неї подають паливо ту на основі вуглецю, таке як природний газ, у стехіВ одному конкретному варіанті застосування ометричному співвідношенні з киснем. У цьому систему для спалювання на кисні-паливі застосополягає відмінність від нині відомих печей, у яких вують в установці для утилізації алюмінієвого брузастосовують суміші палива та повітря. З сумішахту 10. Виробничий процес для прикладу установми палива/повітря для підтримання процесу згоки показано на Фіг.1-2. Алюмінієвий брухт, який ряння у піч подають азот, а також кисень. Це призмає загальне позначення 12, подають у плавильну водить до утворення небажаних відхідних газів піч 14 і зріджують. Установка 10 може включати NOx. Крім того, азот також поглинає енергію з розкілька печей, які функціонують паралельно 14, плавленого алюмінію, таким чином, знижуючи заодну з яких показано. Зріджений або розплавлегальну ефективність процесу. Тобто, через те, що ний алюміній виймають із плавильної печі 14 і повідсоток азоту в повітрі є настільки великим, велидають у меншу накопичувальну піч або накопичука кількість енергії іде на нагрівання азоту, а не вач 16. Накопичувальна піч 16 також є піччю, яка алюмінію. працює на кисні-паливі. Розплавлений алюміній у Співвідношення кисню/природного газу у разі необхідності виймають із плавильної печі 14 представлених плавильній та накопичувальній для підтримання певного заданого рівня у накопипечах 14, 16 становить приблизно 2,36:1. Це співчувальній печі 16. В результаті діставання з плавідношення може бути різним, залежно від чистоти вильної печі 14 може бути безперервним або може джерела кисню та характеру палива. Наприклад, відбуватися "партіями", залежно від потреби. за ідеальних умов 100-відсотківо чистого кисню У накопичувальній печі 16 хлор та азот (у фотеоретично розраховане співвідношення становирмі газу), позначені як 18 та 20, відповідно, податиме 2,056:1. Однак джерело кисню може мати до ють у накопичувальну піч 16 для полегшення виприблизно 15 відсотків некисневих складових, і далення забруднювачів з розплавленого природний газ не завжди є на 100 відсотків чисалюмінію. Хлор та азот функціонують як газоподітим. Спеціалістам стане зрозуміло, що співвіднобний флюс для витягування забруднювачів з алюшення можуть злегка варіюватися, але основа для мінію. Цю процедуру також здійснюють у плавильрозрахунку співвідношень, які є стехіометричними них печах 14 для кращого очищення жирного та співвідношеннями палива та кисню, є незмінною. брудного брухту. Інші передбачені флюси вклюЦе співвідношення кисню та палива дає багачають газоподібний гексафторид аргону. Накопито переваг. По-перше, ця стехіометрія забезпечує чувач 16 активно нагрівається і функціонує при повне згоряння палива, таким чином, забезпечуютемпературі розплавленого металу приблизно чи зменшення викидів моноксиду вуглецю, NOx та 1300°F. Температура повітря у накопичувачі 16 є інших шкідливих відхідних газів (взагалі інших партрохи вищою. никових газів). Крім того, регульовані пропорції Розплавлений алюміній після цього фільтрукисню також знижують кількість оксидів, присутніх ють. На даний час застосовують фільтр для часу розплавленому алюмінії. Це, у свою чергу, затинок мішкового типу 22. Хоча відомі й інші типи безпечує вищу якість кінцевого алюмінієвого профільтрів, які можуть бути застосовані. Фільтровадукту і вимагає меншої обробки для видалення ний розплавлений алюміній після цього пропускацих небажаних оксидних забруднювачів. ють через дегазатор 24. Важливо зазначити, що точне регулювання У дегазаторі у розплавлений алюміній 24 поспіввідношення кисню з паливом гарантує повне дають флюс, такий як інертний газ (також застосозгоряння палива. У цьому полягає основна відмінвують азот, як позначено номером 26). Розплавність, наприклад, від електростанцій, що працюлений алюміній перемішують, наприклад, ють на викопному паливі (наприклад, комунальних механічною мішалкою 28 і флюс 26 барботують електростанціях), на яких борються з LOI (втрата через розплавлений алюміній для видалення з на прожарювання). Як правило, LOI дорівнює неалюмінію забруднень (наприклад, оксидів). повному згорянню палива. З іншого боку, у предРозплавлений алюміній після цього подають у ставленому способі практично чистий кисень, у розташовану далі розливальну машину 30. У розчітко контрольованому стехіометричному співвідливальній машині 30 алюміній відливають у безношенні з паливом, мінімізує, а можливо, і усуває перервну пластину. Товщина відлитого матеріалу ці втрати. Крім того, у представленому способі, може бути будь-якою, від 0,010 дюйма до 0,750 єдиним теоретично можливим NOx є NOx, присутдюйма або більше. Алюміній після цього скручуній у паливі, а не той, який інакше утворювався б в ють у рулон, як показано під номером 32, для зарезультаті згоряння з використанням повітря. Тастосування або подальшої обробки. У представким чином, NOx, якщо повністю і не усувається, то леному способі алюміній проходить від знижується до незначної кількості порівняно з трарозливальної машини 30 через пару машин для диційними системами для спалювання. гарячої прокатки 34, у яких плиту прокатують до Оксиди в алюмінії мають два основних джереостаточної товщини, як правило, приблизно 0,082 ла походження. По-перше, від процесу згоряння; дюйма (82міл), а потім скручують для утворення по-друге, від оксидів, які містяться в алюмінії. Це, 17 75640 18 зокрема стосується низькосортного брухту або лів. На Фіг.5-9 показано, що каркас печі 42 має первинного металу. Представлений процес врахозовнішні розміри приблизно 20 футів у ширину на вує обидва ці джерела оксидів і зменшує або усу40 футів у довжину на 12 футів у висоту. Сталева ває їх вплив на кінцевий алюмінієвий продукт. Поконструкція каркасу 42 утворюється з плит та поперше, представлений процес зменшує кількість перечин. Плити та поперечини позначено номераоксидів, які можуть утворюватися в результаті поми 44 та 46 відповідно для структури каркасу печі дачі кисню для згоряння палива. Цього досягають 42, якщо спеціально не вказано іншого. Під 48 вишляхом чіткого контролювання кисню, який подаготовлено зі сталевої плити 44 однодюймової тоють лише у кількості, необхідній для стехіометричвщини, звареної з окремих елементів. Кожен зварного співвідношення для повного згоряння палива. ний шов проходить над поперечиною 46 для Представлений процес враховує друге джерезабезпечення цілісності каркасу печі 42. ло оксидів (що містяться в алюмінії) і видаляє ці Додаткові поперечини 46 передбачено для піоксиди шляхом дегазації та фільтрування. Це дає дтримки поду печі 48. Кожна поперечина 46 має подвійну перевагу. По-перше, утворюється менше фланець 8-дюймової ширини через кожні 18 дюйпобічного продукту у формі шлаку D; по-друге, мів на центрі. Усі поперечини 46 (за винятком з'єдзначно підвищується якість кінцевого продукту. нувальних поперечин, які є повністю привареними Також було виявлено, що застосування суміші роликовим швом) приєднано стебковим зварюванпаливо/кисень (а не суміші паливо/повітря) в реням до дна плити 50. Завдяки цьому допускається зультаті забезпечує вищу температуру полум'я у "збільшення" сталі через теплове розширення під плавильній печі. При застосуванні кисню-палива час нагрівання. досягали температури полум'я у печі близько Поперечини 46 забезпечують підтримку та жо5000°F. Цей показник є вищим приблизно на рсткість дна печі 52. Поперечини 46 підтримують 1500°F-2000°F, ніж в інших, нині відомих печах. жорсткість печі 14 для зменшення згинання під час Також було помічено, що застосування киснюустановлення вогнетриву та довготривалого викопалива, разом з цією підвищеною температурою ристання. Поперечини 46 також забезпечують підполум'я, в результаті забезпечує надзвичайно витримку для того, щоб під час експлуатації печі 14 сокоефективний процес. В одному вимірюванні звести до мінімуму механічне навантаження на ефективності вимірюють енергію, яка вимагається вогнетривкі матеріали. Поперечини 46 також під(у BTU) на фунт (Іb) обробленого алюмінію. У вінімають дно печі 52 над подом, на якому закріпледомому процесі необхідна енергія становить прино піч 14. Це дозволяє відводити тепло, яке утвоблизно 3620BTU/lb обробленого продукту. У предрюється під піччю 14. ставленому процесі та пристрої енергетичні Бокові стінки печі 54 так само виконано у вивимоги є значно меншими: приблизно 1083BTU/lb гляді конструкції зі сталевої плити та поперечин. обробленого металу. Також слід зазначити, що, Стінки мають дві ділянки: над лінією металу і під хоча "паливом", яке згадувалося вище по віднолінією металу. Це розрізнення проводиться як з шенню до представленого способу, є природний точки зору міцності, так і з точки зору теплоти згогаз, може застосовуватися будь-яке паливо на ряння. органічній основі, таке як олія (включаючи відпраПідлінією металу плита має товщину ¾ дюйцьовану олію), вугілля, вугільний пил і т. ін. ма. Над лінією металу плита має товщину ⅝ дюйДля розуміння термодинаміки процесу слід зама. У представленій печі перші вісім футів вважазначити, що теоретична кількість енергії, яка вимаються такими, що перебувають (з точки зору гається для розплавлення фунта алюмінію, станоконструкції) під лінією металу, а верхні чотири фувить 504BTU. Однак через те, що процес ти вважаються такими, що перебувають (з точки характеризується неефективністю у конкретних зору конструкції) над лінією металу. показниках, фактична кількість енергії, яка вимагаПоперечини 46 застосовують для підтримання ється, становить приблизно 3620BTU/lb при застобокових стінок 54 печі 14. Поперечини 46 установсуванні системи для спалювання, що працює на лено на 18-дюймових осьових лініях, які проходять повітрі-паливі. Такими неефективними показникавертикально уздовж печі 14. Горизонтальні попеми є, наприклад, фактичний період обробки, який є речини 46 укладено на 18-дюймових центрах під меншим за фактичний час "паління" печі, та інші лінією металу та 24-дюймових центрах над лінією зміни у подальшому процесі, такі як збільшення металу. Хоча лінія металу у печі 14 змінюється, або зменшення ширини розливальної машини. вона, з точки зору конструкції, відповідає найвиКрім того, інші "втрати", такі як втрати у трубах щому рівневі металу, який може бути у печі 14 під (тепло) та втрата тепла через стінки печі, також час нормальної експлуатації. Якщо враховувати сприяють цим перепадам енергії. додаткові чинники, то лінія металу, наприклад, До того ж, показник 1083BTU/lb є середнім може проходити на дев'ять дюймів вище лінії макзначенням необхідної енергії, навіть з врахувансимального наповнення печі 14. ням цих "втрат". Було виявлено, що при здійсненні Дах 56 печі 14 виконано у вигляді підвісної процесу з високою ефективністю, тобто, при майконструкції з вогнетривкого матеріалу. Поперечини же безперервній обробці алюмінію, на відміні від 46 установлено на 18-дюймових центрах по шири"паління" печі без обробки, "середня" потреба в ні печі 14. Додаткові поперечини 46 є привареними енергії може бути знижена до приблизно до поперечин, які проходять по всій ширині, і ці 750BTU/lb-900BTU/lb. додаткові поперечини є орієнтованими уздовж Плавильна піч довжини печі 14. На поперечинах закріплено фікПредставлену плавильну піч 14 побудовано сатори, на яких закріплюють збірні вогнетривкі здебільшого зі сталевих та вогнетривких матеріаблоки. 19 75640 20 Піч 14 має дві основні заслінки 58 на стороні тканинного фільтра 82 (Фіг.4). Тканинний фільтр печі 54. Заслінки 58 застосовують під час роботи 82 застосовують насамперед для збирання неспадля знімання шлаку або очищення основної терленого вуглецю від фарб, олій, розчинників і т. ін., мокамери печі або ванни 60 та для завантаження зазвичай присутніх при обробці алюмінієвого брухосновної камери печі 60. Шлак D (забруднювач, ту. який утворюється на поверхні розплавленого Піч 14 включає чотири камери згоряння киснюалюмінію) накопичується всередині печі 14 і має палива 84. Камери згоряння 84 установлено на вичищатися принаймні раз на день для підтриманбоковій стінці 54 печі 14, навпроти заслінок 58. ня інтенсивності теплопередачі. Шлак D видаляКамери згоряння 84 оточує сталева конструкція, ють шляхом відкривання заслінок 58 та знімання що дозволяє закріплювати камери згоряння 84 і шлаку з поверхні басейна розплавленого металу. підтримувати жорсткість оточуючої стінки. Хоча під час типової експлуатації метал або Піч 14 викладено вогнетривкими матеріалами. брухт поміщують у завантажувальний приймач 62, Під 48 виконано з двох різних вогнетривких матеа після цього розплавляють і переносять у терморіалів. Перший матеріал 86 є литою плитою, прибкамеру 60 печі, деякі типи брухту, такі як охолодь лизно у шість дюймів завтовшки, з литого вогнетабо виливанці, краще безпосередньо поміщати в риву підвищеної міцності, такого як АР Green KS-4, основну термокамеру 60. Заслінки 58 відкривають який утворює основу поду. Матеріал поду 88 видля такого типу завантаження у термокамеру 60. ливають на основу поду 86 у вигляді моноліту, Заслінки 60 виконано зі сталі та вогнетривкого який має товщину приблизно від тринадцяти до матеріалу. Заслінки 60 підвішені за допомогою чотирнадцяти дюймів. Матеріалом поду 88 є вогсистеми механічних блоків (не показано) і захищенетрив АР Green 70AR. Він на 70 відсотків складані запобіжними ланцюгами для запобігання їх пається з глинозему, стійкого до алюмінію литого дінню донизу у разі несправності системи блоків. вогнетриву. Для маніпулювання заслінками застосовують леСтінки 54, 64 та 65 виконано з двох шарів ізобідки з приводом. Заслінки 60 звисають зі спільної ляції 90, за якими іде литий або монолітний 70 AR, траверси, яка підтримується боковою стороною 54 зв'язаний фосфатом на 85 відсотків глиноземний печі 14. (MONO Р85) пластичний ущільнювальний вогнетГоловний завантажувальний приймач 62 розрив 92. Вміст глинозему в цьому матеріалі станоміщено на передній стороні 64 печі 14. Приймач 62 вить 85 відсотків. Захисна ізоляція 90 являє собою є відокремленим від термокамери печі 60 і роздіізолюючий щит, приблизно у два дюйми завтовшляється на дві зони: завантажувальну зону 66 та ки, у бокових стінках 54 печі і приблизно у три зону циркуляційного насоса 68. Циркуляційний дюйми завтовшки на передній стороні та задніх насос 70 прокачує метал з гарячого резервуара стінках 64, 65 печі. Різницю у товщині ізоляції 90 розплавленого алюмінію у головній камері 60 до передбачено на випадок теплового розширення зони завантаження брухту 62. печі 14. Стінки печі 54, 64 та 65 збільшуються приПередбачено три отвори, позначені як 72, 74 близно на % дюйма на лінійний фут. Таким чином, та 76, між камерами 60, 66 та 68. Перший отвір 72 піч 14 збільшується (по всій 40-футовій довжині) передбачено у перегородці між головною камерою приблизно на 5 дюймів. Завдяки існуванню шести60 та насосним резервуаром 68. Другий отвір 74 дюймової захисної ізоляції 90 (і передня, і задня передбачено у перегородці між насосним резервусторони мають по три дюйми), ізоляція 90 роздаваром 68 та зоною завантаження брухту 66. Третій люється і допускає збільшення стінок печі 54, 64 отвір 76 передбачено у перегородці між завантата 65 без пошкодження каркасу печі 42. жувальним приймачем 66 та головною термокаІзолююча цегла 94 міститься між щитом подрімерою 60. бнюваної ізоляції 90 та литим вогнетривом 92. Дах Усі отвори 72, 74 та 76 розташовуються приб56 виконано з глиноземного на 70 відсотків литого лизно на один фут нижче фізичної або фактичної вогнетриву. Матеріал заливають у шість секцій лінії металу печі 14. Отвори 72, 74 та 76 розташодаху. Раму кожної заслінки 58 виконано з глинозевуються під лінією металу для підтримання тепла много на 70 відсотків вогнетриву AR. всередині головної камери 60 і для запобігання Піч 14 має два комплекти вибивальних блоків потоку оксидів між розділеними зонами печі 14 та (не показано). Перший комплект розташовано на підтримання герметичності печі (тобто, підтримандні 52 печі, і вони служать як зливні блоки. Другий ня регульованого середовища у печі 14). Насос 70 комплект блоків розташовано за шістнадцять розташовано у підвищеній зоні для запобігання дюймів від поду печі і служить як комплект блоків надмірному накопиченню відходів, каміння та шладля переміщення. Блоки для переміщення передку у насосі 70 та навколо нього. бачено з зовнішнього боку печі для полегшення їх Витяжний ковпак 78 розташовано над заванзаміни. Формують внутрішню частину печі, блоки тажувальною камерою 66. Ковпак 78 виконано зі встановлюють на зовнішньому боці і вставляють сталі і закріплено на поперечинах 46, подібних то за допомогою штовхача. тих, із яких виконано бокові стінки 54. Поперечини У печі передбачено два нахили (не показано), 46 є розташованими на плиті, яка вкриває бокову по одному біля кожної з основних заслінок 58 для стінку приймача, значною мірою перекриваючи її. завантаження. Нахили застосовують для видаКовпак 78 вентилює основну камеру печі 60 через лення або знімання шлаку D з розплавленого метрубу 80 (див. Фіг.4). Труба 80 відводить гази з талу і для забезпечення зісковзування алюмінієвопечі 14 і може бути перекрита для підтримання го брухту у піч. Нахили виконано з двох матеріалів. тиску у печі 14. Основою є низькосортна стійка до алюмінію цегла, Вихлопні гази виходять із печі 14 і йдуть до укладена таким чином, що утворює нахил. Цеглу 21 75640 22 вкривають литим вогнетривким матеріалом (прибшляхом максимального збільшення площі поверхлизно 18-дюймової товщини), таким як 70AR. Нані металу, через яку відбувається теплопередача хил починається від краю порогу і входить у піч. від полум'я до металу. Стінка 96, яка розділяє основну камеру печі 60 Крім того, вогнетривкі матеріали над лінією та завантажувальний приймач 62, має товщину металу виготовляють із матеріалу з високим вмісприблизно 22 дюйми і утворюється з матеріалу том глинозему. Ці матеріали відбивають тепло від 70AR. Стінку 96 відливають як суцільну монолітну камери згоряння назад до розплавленого металу. структуру. В цьому полягає відмінність від традиційних консПіч 14 може функціонувати у кількох режимах, трукцій печей, які не відбивають тепло назад у від холостого до вміщення і підтримання розплавбасейн розплавленого металу, а дозволяють тепленого алюмінію. На піку функціонування піч 14 лу витікати з печі. заповнюють приблизно на 80 - 90 відсотків. РозпНаприклад, у традиційних печах застосовують лавлений метал має температуру приблизно вогнетриви, які мають нижчий вміст глинозему і 1400°F, а температура повітря у печі становить вищий показник ізоляції на верхніх бокових стінприблизно 1800°F. Температура труби (вихлопу) ках. У представленій конструкції застосовують становить приблизно 1000°F. Температуру повітря вогнетриви з більш високим вмістом глинозему вимірюють за допомогою термопари 98 на верхній для відбивання більшої кількості випромінювальбоковій стінці 54 печі 14. Температуру металу виного тепла від камери згоряння 84 у ванну 60. У мірюють біля основи циркуляційного насоса 70. цьому також полягає відмінність від традиційної Брухт завантажують або вводять у піч через конструкції печі. У традиційних печах для міцності завантажувальний приймач 62 порціями приблизу нижніх бокових стінках (визначених як такі, що но по 3000 фунтів. Зрозуміло, що розмір або маса перебувають під лінією металу) застосовують вогбрухту, який вводять, можуть бути різними, залежнетриви з більш високим вмістом глинозему. На но від розміру та потужності печі 14. відміну від них, у представленій конструкції застоРозплавлений метал з головної камери 60 засовують литий вогнетрив з нижчим вмістом глинокачують до партії холодного металу циркуляційзему, який є більш досконалим і має вищий показним насосом 70. Розплавлений метал передає ник ізоляції. Певною мірою представлена тепло, завдяки його теплопровідності, партії холоконструкція повністю суперечить традиційному дного металу. Ця партія металу швидко нагрівазастосуванню вогнетривів. ється і розплавляється. До того ж, завдяки тому, що у піч 14 не подаПервинний режим теплопередачі до завантають азоту (крім азоту, що міститься у паливі), женого алюмінію зумовлюється теплопровідністю. об'єм гарячих газів (наприклад, вихлопу), що проВелике теплове навантаження, яке забезпечує ходять через піч 14, є дуже низьким. Вигідним є те, повна піч, підвищує ефективність цього способу що це збільшує час перебування газів у печі 14, теплопередачі. Коли піч працює на 80-90 відсотків забезпечуючи додаткову можливість для теплопесвоєї потужності, вона містить приблизно 220000 редачі до розплавленого металу. Конвекційна тепфунтів розплавленого алюмінію приблизно при лопередача, хоч і є відносно низькою, є ефектив1400°F. Коли брухт завантажують у піч 14, ванна нішою, ніж у традиційних печах. Завдяки тому, що діє як теплове навантаження і забезпечує необхідгарячі гази у представленій печі 14 досягають темну енергію для теплопередачі до завантаженого ператури 5000°F і мають відносно довгий час пеметалу. Це відбувається незалежно від розмірів та ребування, велика кількість тепло видаляється ще потужності печі, які пристосовують до представледо вихлопу. ної системи для спалювання кисню-палива. ЦирПредставлена піч 14 функціонує зі споживанкуляційний насос 70 сприяє розплавленню брухту, ням енергії, необхідної для розплавлення приблипостачаючи гарячий розплавлений метал у заванзно 1083BTU на фунт. Максимальна кількість тептажувальний приймач 62 із основної камери печі ла, яке підводиться у піч 14, становить приблизно 60. Крім того, через циркуляцію розплавленого 40 мільйонів BTU (40MMBTU) на годину, зазвичай металу термічна стратифікація по всій печі 14 підкількість підведеного тепла становить приблизно тримується на низькому рівні. від 10 до 12MMBTU на годину. Кількість підведеноБуло виявлено, що завдяки закачуванню або го тепла, звичайно, залежить від брухту, який підциркуляції розплавленого металу перепад темпедають розплавленню, та вимог щодо продуктивноратур між верхньою частиною та дном печі 14 (песті. Піч може виплавляти до 40000 фунтів на репад висоти приблизно 42 дюйми) становить лигодину. ше кілька градусів за Фаренгейтом. Таким чином, Система для спалювання піч 14 діє як стійке теплове навантаження для заСистема для спалювання, позначена на Фіг.3 безпечення відповідного джерела тепла для здійзагальним номером 100, є двокомпонентною устаснення теплопередачі до партії завантаженого новкою для спалювання, яка функціонує на паливі, металу. такому як природний газ, нафтове паливо, відпраТепло надходить у піч 14 із камер згоряння 84. цьована олія, вугілля (порошкоподібного, пилопоВважається, що основним способом теплопередадібного та зрідженого) та кисні. Систему сконстручі до печі 14 є випромінення та, певною мірою, йовано як дві повні системи для спалювання для конвективна теплопередача. Оскільки полум'я має полегшення обслуговування, а також для зберевисоку температуру, система для спалювання кисження енергії під час періодів низького завантаню-палива забезпечує ефективну випромінювальження. На Фіг.3 показано одну послідовність спану теплопередачу. Конфігурація печі 14 також прилювання кисню 102 та однин приклад значена для підвищення швидкості теплопередачі послідовність спалювання природного газу 104. 23 75640 24 Система для спалювання 100 контролюється а інша перебувала в неробочому стані, наприклад, системою контролю (показаною на Фіг.11, що має у періоди обслуговування або низького навантазагальне позначення 120), яка включає центральження. Кожна газова послідовність 104 має відпоний процесор ("CPU") 106, який стежить за всіма відні розміри з огляду на вимоги щодо витрати вхідними даними щодо температури металу, темкисню. Кожна газова послідовність 104 починаєтьператури повітря, витрати палива та кисню і зася з кульового запірного клапана 130. Система безпечує операторський інтерфейс. Кожна послітрубопроводів 132 спрямовує газ через сітчастий довність згоряння може керуватися окремо або фільтр 134 для видалення будь-якого сміття, припослідовно, залежно від умов та вимог експлуатасутнього у лінії. Газова керуюча лінія 136 відхоції. дить від системи трубопроводів 132 після сітчастоГоловною вхідною змінною процесу, яку викого фільтра 134. ристовують для контролю системи для спалюванРегулятор протитиску 138 застосовують для ня 100, є температура ванни металу, виміряна зниження магістрального тиску. На даний час тиск термопарою 108. Альтернативними вхідними змінкисню встановлюють приблизно на 18 фунтів на ними процесу є сигнали від одного з кількох датчиквадратний дюйм (psig). Запірний клапан 140 та ків температури повітря 98, 110. Контрольна схема запобіжні клапани 142 розташовано в лінію. Дифевключає вхідні дані від термопар (тип К) у верхній ренціальний манометр-витратомір 144 розташостінці печі, вихлопній трубі та даху печі, які разом вано після запобіжних клапанів 142. Витратомір позначено як вхідні дані 112. Первинна термопара 144 вимірює температуру та диференціальний 108, яка розташовується у ванні розплавленого тиск газу, коли він протікає через отвір 146. Предметалу є 60. Термопари для повітря 112 є вкритиставлений витратомір 144 являє собою модель ми глиноземом або подібними матеріалами для диференціального манометра-витратоміра захисту вимірювального елементу від впливу атRosemount 3095. мосфери. Термопара для ванни 108 є захищеною Через ці вимірювання визначають витрату і сивід розплавленого металу керамічною оболонкою, гнал передають на систему контролю 120. Контростійкою до тепла та корозійних умов, наявних у льний клапан 148 розташовано на лінії за витрарозплавленому металі. Термопару для ванни 108 томіром 144. У представленому варіанті виконано таким чином, що сигнал системи камери розташування застосовують модулюючий контрозгоряння спрацьовує лише тоді, коли температура льний клапан, який приймає вихідний сигнал від ванни металу знижується нижче заданого рівня. системи контролю 120. Клапан 148 передає сигнал Термопару труби або термопару даху 116 прина систему контролю 120, зокрема, CPU 106, вказначено для захисту від перегріву. Ця термопара зуючи фактичну позицію клапана 148. 116 є сполученою зі схемою перегріву, яка вимиГазова послідовність 104 після цього розхокає послідовності згоряння 102, 104 для захисту диться на дві окремі лінії 104а,Ь, кожна з яких має структури вогнетриву та печі 14 у разі досягнення клапан 150а,b. Клапани 150а,b застосовують для верхньої межі перегріву. врівноваження кожної камери згоряння 84 таким Термопару верхньої стінки 98 застосовують чином, щоб потік газу розподілявся рівномірно. насамперед для контролю температури повітря у Послідовність спалювання кисню 102 є подібпечі 14. її також застосовують для експлуатації ною до газової послідовності 104, за винятком топечі 14 за відсутності термопари для розплавленої го, що розміри лінії та компоненти є більшими, ванни 108. Термопару верхньої стінки 112 також забезпечуючи місце для більшої витрати кисню. застосовують як вхідну змінну процесу, коли метал Приклад послідовності спалювання кисню 102 поспочатку завантажують у піч 14 або коли рівень казано на Фіг.3, на якій компоненти, що відповідарозплавленого металу знижується нижче розтають компонентам паливної послідовності 104, позшування термопари для розплавленої ванни 108. начено номерами 200-ї серії. Оператор повністю контролює окремі задані На Фіг.10 показано, що камери згоряння 84 значення температури. Пульт керування 118 мають досить просту конструкцію. Кожна з чотивключає індикатори температури для всіх терморьох камер згоряння 84 включає головний впускпар 92, 108, 110, 112, 114, 116. Оператор може ний патрубок 152, який входить у піч 14. Впуск для регулювати контрольну точку кожної термопари до газового палива 154 входить у головний впуск 152 досягнення граничних значень. Межі робочих конз зовнішнього боку стінки печі 54. Кисень вводять у трольних точок можуть бути внутрішньо встановголовний впускний патрубок 152 і змішують з палені у CPU, щоб можна було встановити будь-який ливним газом. Запальник (не показано) проходить потрібний діапазон температури. крізь центральний отвір 156 у головний впуск 152. Система контролю системи для спалювання Запальник забезпечує іскру для запалення суміші 120 складається з двох частин. Перша частина палива/кисню. 122 включає провідні захисні пристрої, такі як реСистему для спалювання 100 легко приводять ле, кінцеві вимикачі і т. ін, як стане зрозуміло спеу дію шляхом поєднання керованого оператором ціалістам. До них належать усі перемикачі газовозапуску та автоматичного контролю за допомогою го тиску, ізолюючі та запірні клапани та автомати CPU 106. Живлення підключають до засобу керуконтролю полум'я. Друга частина 124 системи конвання системою, який вмикає CPU 106 та провідні тролю 120 відповідає за спостереження та функції захисні пристрої 122 системи контролю 120. CPU автоматичного контролю, які виконуються CPU 106 забезпечує сполучення з контрольними кла106. панами, термопарами та реле, які є частиною проГазові послідовності 104 є парними, таким чивідних захисних пристроїв 122. Перемикачі тиску ном, щоб одна послідовність могла бути в роботі, газу та кисню передбачають два режими: високого 25 75640 26 та низького тиску (hi/low). Позиція низького тиску маються у закритій позиції незалежно від процесу означає нормально замкнений сигнал, а позиція та значень контрольної точки. Діапазон контрольвисокого тиску означає нормально розімкнений них клапанів для газу 148 не обмежується, оскільсигнал. CPU 106 визначає наявність належного ки потік газу іде після потоку кисню. Система контсигналу і дозволяє продовження програми. Якщо ролю 120 підтримує газ у заданому співвідношенні. розпізнається неправильний сигнал, вмикається При роботі в автоматичному режимі система звукова та візуальна сигналізація. Контрольна контролю 120 реагує на відхилення від показників схема також відстежує, чи перебувають контрольні процесу та значень контрольних точок. Темпераклапани для газу та кисню 148, 248 у позиції "lowтура печі контролюється і узгоджується з контроfire". Якщо контрольні клапани 148, 248 перебувальною точкою для температури. Коли температура ють у належній позиції, передається сигнал, який процесу відхиляється від контрольної точки для дозволяє системі контролю 120 продовжити протемператури, подається сигнал помилки, і систему цедуру запуску. Сигнал перегріву також має бути контролю 120 передає сигнал на контрольний класкинутий, щоб система 120 могла продовжити пан для кисню 248. Контрольний клапан для газу процедуру запуску. 148 також контролюється системою контролю 120; Якщо всі умови щодо запуску виконано, запусзмінна контрольної точки відстежує (стехіометричкається цикл продування азотом. Продування азоно корельовану) витрату кисню, встановлену витом застосовують для прочищення печі 14 від тратоміром кисню. Систему контролю 120 виконабудь-яких спалимих газів, які можуть залишатись у но таким чином, щоб обмежувати контрольні печі 14. Час продування азотом задають таким клапани 148, 248, які, в свою чергу, обмежують чином, щоб об'єм азоту, який пропускають через вихідну потужність камери згоряння 84. піч 14, приблизно у 2,5 рази перевищував об'єм Система для спалювання 100, зокрема, сиспечі 14. тема контролю 120 може бути сформована відпоПісля завершення продування запускають одвідно до конкретних вимог застосування та будьну або обидві послідовності спалювання. Контроякій галузі промисловості, що стосується палива льний перемикач запускає дві камери згоряння на основі вуглецю. Наприклад, у представленій або всі камери згоряння 84. Регулятор полум'я установці для обробки алюмінієвого брухту 10 перозмикає контрольні соленоїди. Контрольні солередбачено три можливості застосування системи ноїди є нормально замкненими, однак після запусдля спалювання на кисні-паливі 100. По-перше ку соленоїди розмикаються, і газ та кисень протідля розплавлення алюмінію у високопродуктивнокають через контрольний вузол. му виробничому середовищі (тобто, у плавильній У кінці контрольного вузла гази змішуються і печі 14). По-друге, система 100 присутня у накопизапалюються іскрою, яка утворюється контролечувальній печі 16 насамперед для стійкості темпером полум'я. Після запалення детектор полум'я ратури та змішування сплавів розплавленого 126 виявляє наявність або відсутність полум'я і алюмінію. Третя можливість застосування стосупередає сигнал до системи контролю 120. Відразу ється шлакоплавильної печі 166, в якій високу тепісля виявлення полум'я система контролю 120 мпературу камери згоряння застосовують для вівідкриває головні запірні клапани для газу та кисдокремлення фрагментів металу (алюмінію, який ню. може бути видобутий для виробництва) від шлаку Головні запірні клапани палива та кисню 140, D (побічного продукту плавлення) шляхом терміч240 працюють незалежно. Запобіжні клапани 142, ного удару. У кожному випадку застосування ка242 виконано таким чином, що коли газовий кламери згоряння встановлено для збереження енерпан 140 не відкривається, запобіжні клапани 142, гії та з екологічних міркувань. 242 також не відкриваються. Коли головний газоВаріанти представленої системи для спалювий клапан 140 відкривається, газовий кисневий вання 100 відрізняються за тепловою потужністю запобіжні клапани 142, 242 також відкриваються. (вимірюваною як максимальний показник MMBTU Коли відкрито всі головні клапани, спрацьовує конна годину), розміром та орієнтацією камер згорянтрольне реле, а також індикаторна лампа для кожня 84, а також температурою, за якої ці печі 14, 16, ної газової послідовності на пульті керування 118. 166 мають працювати. Спеціалістам стане зрозуКонтрольний таймер залишається увімкненим міло, що механічні розбіжності (наприклад, розміри протягом заданого періоду часу, приблизно 30 ліній і т. ін.) потрібні для пристосування для цих секунд. Після закінчення заданого періоду часу різних потреб, і що різним може бути спеціальне контрольна схема знеструмлюється, і нормально програмування системи контролю 120 та CPU 106. замкнені соленоїдні клапани також знеструмлюПредставлена система для спалювання 100 ються, вимикаючи контрольні вузли та контрольну забезпечує багато переваг над відомими нині заіндикаторну лампу для послідовності кожної каместосовуваними системами для спалювання. Нари згоряння. приклад, на практиці було продемонстровано, що Детектори полум'я 126 постійно стежать за застосування представленої системи для спалюполум'ям. У разі зникнення індикації полум'я на вання 100 дає значне заощадження енергії. КамеCPU 106 передається аварійний сигнал, і контрори згоряння кисню-палива 84 працюють при значльна схема вимикає запірні клапани для газу та но вищих температурах, ніж традиційні печі. Таким кисню 140, 240 та запірні клапани 142, 242. чином, помітно збільшується кількість тепла, яке Щойно контрольні схеми знеструмлюються, використовують для плавлення (в інших випадках система контролю 120 приймає на себе автоматипромислового застосування це збільшення тепла чну роботу печі. Коли система 120 встановлена на використовують, наприклад, для вироблення пари, "low fire", контрольні клапани для кисню 248 триспалення відходів і т. ін). Це забезпечує зменшен 27 75640 28 ня кількості палива, яке вимагається для функціовання. Однак через те, що в цій представленій нування печей 14, 16, 166. При практичному втісистемі 100 застосовують кисень, а не повітря, ленні даного винаходу було помічено, що середня будь-який NOx, що виробляється представленою (розрахована) кількість вхідного тепла, яке вимасистемою для спалювання, зумовлюється лише гається на фунт виплавленого алюмінію, зменшукількістю атомарного азоту, присутнього у паливі ється з приблизно 3620BTU на фунт (у традиційній (тобто, азоту, що міститься у паливі). Завдяки топечі) до приблизно 1083BTU на фунт у плавильній му, що кількість азоту, що міститься у паливі, є печі 14. Це зменшення становить приблизно 70 надзвичайно низькою (порівняно з тією, що вновідсотків. Крім того, кількість палива, необхідна ситься з повітрям у традиційних печах), рівень для підтримання температури у накопичувальній NOx у представленій системі для спалювання є печі 16, становить приблизно половину порівняно значно нижчим за будь-які промислові стандарти з традиційною піччю. та урядові обмеження. Крім зменшення виробленВважається, що заощадження палива зумовня NOx, також значно знижується вироблення інлюється трьома основними чинниками. По-перше, ших парникових газів, таких як моноксид вуглецю. збільшення кількості тепла в системі для спалюКрім зменшення впливу на навколишнє серевання 100 дозволяє повністю спалювати все палидовище, представлена система для спалювання во без зайвого кисню. По-друге, теорія свідчить, кисню-палива зберігає енергію, оскільки дозволяє що система для спалювання 100 функціонує у зоні виробляти значно більше алюмінію зі значно менвипромінювальної (або радіантної) теплопередачі шою подачею палива (будь-якого палива на основі з невеликою кількістю провідної теплопередачі. вуглецю, включаючи вугілля, вугільний пил, приСистему 100 сконструйовано таким чином, що родний газ або нафтопродукти). В результаті обвона дає можливість скористатися перевагами робки зі зменшенням застосування палива досярадіантної теплопередачі у печах 14, 16, 166 для гають збереження паливних ресурсів. Значно ефективної передачі тепла до ванн металу. Поменше палива застосовують як у сукупності, так і третє, оскільки у процесі згоряння відсутній азот, на фунт виробленого алюмінію. Це зменшує викількість газу, що протікає через печі 14, 16, 166, є трати на обробку (наприклад, паливо), а також низькою. Таким чином, збільшення часу перебувитрати на викопне паливо. вання гарячих газів дозволяє вивільнювати більшу Подача кисню частину енергії (у формі тепла) до вихлопу з печей Як стане зрозуміло спеціалістам, вимоги щодо 14, 16, 166. кисню для представленої системи для спалювання Як правило, об'єм вихлопного газу становить 100 можуть бути досить високими. З цією метою, частку від об'єму традиційних печей. Оскільки у хоча кисень можна купувати, доставляти і зберігапечі, яка працює на кисні-паливі, приблизно на 80 ти для застосування у системі, більш бажано мати відсотків менше газів, (здебільшого азотного комвиробництво кисню поблизу від системи для спапоненту повітря), ефективність згоряння значно лювання кисню-палива або в її складі, на зразок підвищується. У традиційних печах азотний комустановки для обробки алюмінієвого брухту. понент повітря поглинає багато енергії (також у На Фіг.4 показано кріогенну установку 180 для формі тепла) з розплаву. У представленій системі застосування з представленою системою для спадля спалювання 100 кисень (а не повітря) та палилювання 100. Наведена для прикладу кріогенна во подають у печі 14, 16, 166 і спалюють у стехіоустановка 180 виробляє 105 тонн на день кисню метричному співвідношенні. Це здійснюють без щонайменше 95-відсоткової чистоти та 60 000 надлишкового кисню. Таким чином, енергія не погстандартних кубічних футів на годину азоту, що линається матеріалами, не пов'язаними зі згорянмає менше 0,1 мільйонної частини кисню. Устаноням, наприклад, надлишковим киснем та азотом). вка 180 включає триступінчастий компресор 182 Представлена система для спалювання 100 потужністю у 1850 кінських сил. Стиснуте повітря також забезпечує підвищення продуктивності. У під тиском 71psig надходить в очисразі її встановлення у складі плавильної печі збіник/розширювач 184. Повітря виходить із розшильшуються обсяги виплавляння та продуктивність рювач 184 під тиском 6,9psig при температурі печі. Це також зумовлюється швидкою і ефектив264°F і надходить до кріогенної дистиляційної коною теплопередачею у печі 14. Коли у піч 14 надлони 186. У колоні 186 повітря розділяють (дистиходить нова порція металу, система для спалюлюють) на газоподібний азот, рідкий азот, газоповання 100 швидко реагує, забезпечуючи тепло для дібний кисень та рідкий кисень. Газоподібний розплавлення порції металу та для підтримання кисень, що має загальне позначення 188, подають тепла (температури) розплавленого металу у бабезпосередньо у систему для спалювання 100, а сейні 60 на рівні контрольної точки температури. рідкий кисень, що має загальне позначення 190, Було виявлено, що алюміній дуже ефективно зазберігають, наприклад у цистернах 191 для подабирає тепло від випромінювального джерела тепльшого застосування у системі для спалювання ла. 100. Тиск кисню з кріогенної установки 180 може Можливо, найважливішим є зниження впливу бути нижчим, ніж вимагається для системи для представленої системи для спалювання 100 на спалювання 100. Для цього між вивантаженням навколишнє середовище порівняно з нині відомикисню з колони 186 та подачею у систему для спами і застосовуваними системами для спалювання. лювання 100 розташовано нагнітач кисню 192 для У представленій системі 100 не використовують підвищення тиску до рівня, необхідного для сисазот (з повітря) у процесі згоряння. Як правило, теми для спалювання 100. NOx виробляється у печі як продукт реакції нагріГазоподібний азот, що має загальне познатого повітря, яке надходить із системи для спалючення 194, подають у розташовану далі систему 29 75640 30 відпалу/зняття напруження (не показано) в уставихідна кількість тепла з печей (плавильної 14 та новці 10. Ці системи, в яких застосовують азот для накопичувальної 16) залежить більше від виробобробки алюмінію для зняття напружень у металі лення металу, ніж від електричних потреб, спожита відпалювання металу, відомі спеціалістам у вання енергії системою для утилізації 200 може даній галузі. Крім того, азот 194 застосовують і в варіюватися і є головною характеристикою для агрегатах з дегазації 24. Установка 10 також вклювироблення енергії. Рідина 206, така як пентан, чає резервні засоби подачі кисню та азоту 191, забезпечує більшу гнучкість, ніж вимагається для 196 відповідно у рідкій формі у разі, наприклад, такої системи для утилізації 200. технічного обслуговування або в інших ситуаціях, Як стане зрозуміло спеціалістам, вироблена коли кріогенна установка 180 не може забезпечуелектроенергія може застосовуватися для забезвати потреби установки. Резервні системи 191, печення певної кількості енергії, необхідної для 196 виконано таким чином, що вони автоматично установки для обробки брухту 10, включаючи кріопостачають кисень та/або азот у разі потреби, нагенну установку 180. Енергія для функціонування приклад, коли кріогенна установка 180 працює в установки 10 може бути забезпечена системою автономному режимі. Надлишковий азот можна для спалювання на кисні-паливі, яку застосовують зберігати, поміщати у балони і продавати. Систев установці для вироблення електроенергії (з зами на зразок цих серійно випускаються різними стосуванням печі або камери згоряння), з метою виробниками, наприклад, Praxair, Inc. of Danbury, вироблення пари для парового турбоагрегату. У Connecticut. такій установці, якщо кількість виробленої енергії Утилізація тепла перевищує потреби установки 10, надлишок енерУ системі для обробки алюмінію 10 також вигії може спрямовуватися, наприклад, на місцеві користовують відхідне тепло від різних процесів. потреби в електроенергії. Зокрема, установка для обробки 10 може включаОбробка шлаку ти систему утилізації відхідного тепла, що має заНа Фіг.2 показано, що забруднювачі або шлак гальне позначення 200 на Фіг.4. Позначений номеD з плавильної печі 14 піддають подальшій обробром 202 вихлопний газ з плавильної печі 14 та ці, окремо від утилізації алюмінію у процесі утилінакопичувальної печі 16 спрямовується в один бік зації шлаку, що має загальне позначення 164. теплообмінника 204 утилізованого відхідного тепШлак D видаляють, наприклад, шляхом знімання з ла. Оскільки вихлопний газ 202 має температуру верхньої частини басейну розплавленого алюміприблизно 1000°F, можна видобути значну кільнію 60 у плавильній печі 14. Шлак D пресують у кість енергії. Крім того, енергію можна видобувати сітчастому резервуарі 168 механічними засобами. з вихлопу над головною ванною 60 печі. Шляхом пресування алюміній А виштовхують зі Вихлопний газ 202 спрямовується до теплоошлаку D через отвори 170 у резервуарі 168. Алюбмінника відхідного тепла 204. Робоча рідина, поміній А, який виштовхують зі шлаку D, утилізують і значена номером 206, наприклад, пентан, протікає повертають до плавильної печі 14. через інший бік теплообмінника 204 під тиском. Багатий на оксиди шлак подають у відновлюПередбачається, що пластинчастий теплообмінвальну піч 166 для повторного нагрівання. Відновник або ластинчасто-трубчастий теплообмінник є лювальна піч 166 має конструкцію, подібну до найбільш придатним для такого застосування. плавильної печі 14 в тому, що в ній застосовують Спеціалістам стане зрозумілою можливість викопринцип системи для спалювання кисню-палива ристання різних типів робочих рідин у представле100. Однак у процесі експлуатації відновлювальна ній системі утилізації відхідного тепла, а також піч 166 "струшує" зашлакований матеріал через застосування різних типів теплообмінних систем з застосування прямого накиду факела при темпецими типами робочих рідин. Усі ці системи охопратурі близько 5000°F для вивільнення алюмінію зі люються обсягом та сутністю даного винаходу. шлаку D. Температура розплавленої ванни 172 у Нагріта рідина 206 після цього спрямовується відновлювальній печі 166 також є значно вищою, до випарника 208, де цій рідині 206 дають перетприблизно 1450°F-1500°F, при температурі повітря воритися на пару. Пара 206 спрямовується до туу печі приблизно 2000°F-2200°F. Крім того, процес рбоагрегату 210 для вироблення електрики. Пара "струшування" здійснюють у високовідновленій після цього конденсується у конденсаторі 212 і атмосфері практично без надлишкового кисню у повертається до теплообмінника 204. Передбачапечі 166 (на відміну від традиційних печей, які прається, що достатню кількість енергії для виробцюють з надлишковим рівнем кисню приблизно у лення приблизно від 1,5 до 2,0 мегават енергії у 3-5 відсотків). формі електрики можна видобути з вихлопного У відновлювальній печі 166 шлак так само знігазу 202 у вищеописаній установці для обробки мають і знятий шлак пресують. Видобутий алюмібрухту 10. ній А переносять у плавильну піч 14. Шлак D2, що Хоча у такій системі для утилізації відхідного залишився, після цього спрямовують на обробку тепла або енергії 200 можуть застосовуватися до окремої технологічної установки для шлаку для різні робочі рідини 206, у представленому варіанті подальшого видобування алюмінію. Було виявлесистеми як робочу рідину 206 застосовують пенно, що представлений процес, включаючи процес тан. Така система на органічній основі забезпечує утилізації шлаку, забезпечує значне збільшення численні переваги, наприклад, над системами на видобутого металу. Шлак D2, який зрештою відпоснові пари. Передбачається, що робоча рідина на равляють на подальшу обробку, становить лише пентановій основі 206 в установці для стандартночастку від первісної кількості шлаку D, таким чиго циклу Ренкіна легше допускає зміни у подачі ном, знижуючи витрати на обробку і збільшуючи пари, ніж система на основі пари. Через те, що видобуток алюмінію. 31 75640 32 Важливим є те, що представлений процес мембранні системи, абсорбційні пристрої, гідроліз і утилізації шлаку 164 здійснюють без застосування т. ін. Усі ці приклади застосування палива та джесолей або будь-яких інших додатків. Замість них рела кисню охоплюються обсягом даного винахозастосовують термічний удар для виділення метаду. Спеціалістам стане зрозуміло інші одержані лів з оксидів. У відомих процесах утилізації застогази, такі як водень та азот, можна зберігати, посовують солі для відокремлення оксидів від метаміщати у балони і продавати. лу. Через те, що солі залишаються в оксидах, які, Як детально обговорювалося вище, одним з в свою чергу, видаляються, зрештою й солі так прикладів застосування представленого способу само видаляються. Ці солі можуть бути шкідливиспалювання є обробка або утилізація алюмінієвого ми для навколишнього середовища і/або токсичбрухту. Іншими прикладами застосування, як обгоними. Таким чином, представлений процес 164 є ворюватиметься нижче, є промислові енергетичні сприятливим для навколишнього середовища в котли та сміттєспалювачі. Ці приклади зосереджетому, що він усуває потребу в цих солях, а отже, но на гнучкості та застосовності цієї технології для необхідність їх видалення. широкого промислового використання. Стосовно загальної схеми обробки 164 також Взагалі, застосування спалювання киснюбуло виявлено, що представлені етапи утилізації палива порівняно з існуючими або традиційними (наприклад, подвійне пресування з проміжним песистемами на повітрі-паливі дає значні переваги у регріванням) в результаті забезпечують швидкість багатьох галузях. По-перше, можливість працювавидобування алюмінію, значно кращу, ніж у відоти на точному стехіометричному рівні без перешмих процесах, залежно від якості брухту. Досягакод азоту в системі згоряння. Це забезпечує більють багатовідсоткового збільшення кількості меташу ефективність використання палива при лу, видобутого зі шлаку D. значному зниженні рівня NOx при згорянні. Для Інші приклади застосування системи для спадосягнення однакового рівня вироблення енергії лювання вимагається значно менше палива, що, в свою Як обговорювалося вище, застосування кисню чергу, зменшує загальні експлуатаційні витрати. в усіх безперервних процесах напевно забезпечує При використанні меншої кількості палива для підвищення ефективності. Наприклад, в енергетизабезпечення однакового вироблення енергії в чних установках збільшують температуру полум'я результаті забезпечується природне зниження або в енергетичних котлах знижують LOI шляхом викидів. Економія палива та зменшення викидів включення кисню до композиції для спалювання являють собою лише дві з багатьох переваг, що (замість повітря). Це підвищує ефективність функзабезпечуються представленою системою. ціонування. Зазвичай спалювання будь-якого паПарогенератори для вироблення електрики, лива на основі вуглецю активізують через введеннаприклад, промисловими енергетичними котланя кисню. Переваги є як економічними, так і ми, є різними, але все одно в основі залежать від екологічними. На даний час у жодній галузі промиїх систем спалювання для вироблення пари з месловості, за винятком виробництва скла, не застотою обертання турбоагрегату. Паливо, яке застосовують технологію кисню-палива. У виробництві совують, є різним, залежно від конструкції парогескла цю технологію застосовують не для досягнераторів. Втім, усі енергетичні котли вимагають нення ефективності, а через те, що для процесу окиснювача. При застосуванні представленої сисвироблення скла вимагається висока температура теми для спалювання кисню-палива використовуплавлення. ють високоочищений кисень як єдиний окиснювач Незважаючи на це, застосування систем спав усьому енергетичному котлі або застосовують як лювання кисню-палива в усіх промислових та енедодаток до повітря, що забезпечує кисень для ргетичних галузях забезпечує зниження споживанспалювання. ня палива з таким самим виробленням енергії або Переваги, якими можна користуватися в інших тепла. Зниження споживання палива, разом з галузях промисловості, стосуються і енергетики. ефективним використанням палива (тобто, ефекНаприклад, застосування кисню у зоні згоряння тивним згоряння) забезпечує значне зниження, підвищує температуру полум'я, при цьому ефектипрактично до нуля, викидів NOx та значне зниженвно знижуючи LOI (втрату на прожарювання) заня викидів інших парникових газів. вдяки забезпеченню легко доступного кисню для Оскільки для вироблення кисню можуть застозгоряння. Шляхом підвищення температури полусовуватися різні види промислового палива, такі м'я можна досягти більших обсягів вироблення як вугілля, природний газ, різні олії (пічна та відппари при однаковій кількості спаленого палива. І рацьована олія), деревина та інші утилізовані віднавпаки, однакового вироблення або вихідної кільходи, разом з різними способами, діючими і запрокості енергії досягають з меншою кількістю спалепонованими, спеціалістам стане зрозумілою ного палива. Температура полум'я залежить від величезний, з огляду на промислове застосуванконцентрації кисню, який забезпечується для згоня, потенціал представленої системи для спалюряння. Без додавання кисню або збагачення кисвання. Вибір палива здійснюють з врахуванням нем (тобто, з чистим повітрям для згоряння) темдоступності, економічних чинників та екологічних пература полум'я становить приблизно 3000°F. Як міркувань. Таким чином, спеціально не вказується було обговорено вище, при застосуванні чистого жоден з видів палива; фактично, у представленій кисню як окиснювача температура полум'я станосистемі можуть бути застосовані всі види палива вить від приблизно 4500°F до приблизно 5000°F. на основі вуглецю. Крім того, існує багато прийняОчікувану температуру полум'я для різних ступенів тних технологій одержання кисню високого рівня додавання кисню інтерполюють (лінійно) між цими чистоти. До таких технологій належать кріогеніка, температурами. 33 75640 34 Кисень також застосовують у поєднанні з сису зв'язку з промисловими спалювачами відходів. темами гострого дуття або камерами згоряння з Типові спалювачі відходів функціонують на основі низьким NOx для зниження NOx та інших парникорезонансного часу, температури та надлишкового вих газів з одночасним забезпеченням стійкого кисню. Система кисню-палива забезпечує більшу полум'я при стехіометрії. Типові камери згоряння з ефективність функціонування. низьким NOx часто збільшують LOI. Ці вимагає від Резонансний час залежить від фізичного розоператорів спалення більшої кількості палива. міру нагрітої камери або труби і швидкості та об'єДодавання збагаченого кисню до процесу згорянму газів, що проходять через камеру або трубу. ня дає можливість повного згоряння палива зі стеОскільки азот беруть із суміші, резонансний час, хіометрією без наявності додаткового азоту (через природно, збільшується, бо об'єм газу, який застовведення додаткового повітря) для утворення совують у процесі згоряння, є меншим (приблизно NOx. на 80 відсотків). Якщо сміттєспалювач спеціально Передбачається, що енергетичні котли мають передбачає систему спалювання кисню-палива, бути розташовані навколо систем для спалювання цей сміттєспалювач вимагає значно менших капіна кисні-паливі, що дозволяє повністю скористатитальних витрат завдяки зменшенню необхідного ся перевагами цих систем. Також передбачено, розміру. що модернізація або модифікація існуючого облаТипові температури полум'я систем спалюднання також забезпечить багато з цих переваг як вання кисню-палива є значно вищими, ніж у сисдля оператора (наприклад, щодо ефективності), темах на повітрі-паливі. Таким чином, для ефектитак і для навколишнього середовища. вності спалення зрештою вимагається менше Наприклад, на Фіг.12 схематично показано вхідного тепла від паливо, що в результаті дає енергетичний котел або піч на вугільному паливі зниження експлуатаційних витрат. Однією з пере300. Камеру дуття 302 утворено на стінці 304 печі ваг системи для спалювання кисню-палива є дося300. Камера згоряння 306, через яку вугілля ввогнення контролю над рівнем надлишкового кисню. дять у піч 300, проходить через камеру дуття 302. У разі традиційних сміттєспалювачів надлишковий Вугілля переносять у піч 300 за допомогою трубокисень вимагається для спалення летких органічпроводу для вугілля 308. Первинне повітря (як них вуглів (VOC) та неспаленого вуглецю. Цей показано під номером 310) подають для перененадлишковий кисень подають шляхом нагнітання сення вугілля (з пульверизатора, не показано) чеповітря у камеру або трубу, в якій кисень (із повітрез трубопровід 308 та камеру згоряння 306 у піч ря) застосовують для повного спалення VOC та 300. Третинне повітря (як показано під номером неспаленого вуглецю. Хоча повітря забезпечує 312) подають у трубопровід для вугілля 308 для необхідний надлишковий кисень, воно також дозабезпечення напевного перенесення вугілля у зволяє азотові проникати у камеру. Надлишок азокамеру згоряння 306. ту, який надходить у камеру (для забезпечення Вторинне повітря (як показано під номером надлишкового кисню) призводить до збільшення 314) подають із камери дуття 302 безпосередньо у вироблення NOx. Крім того, надлишок повітря взапіч 300 крізь решітки 316 у стінці печі 304. Вторингалі призводить до утворення інших парникових не 314 повітря є первинним джерелом повітря для газів, а також охолоджує камеру. Це небажане процесу згоряння. В одній загальновизнаній і загаохолодження вимагає додаткового тепла з систельновідомій системі для регулювання NOx системи для спалювання для подолання цього охолома гострого дуття (як показано під номером 318) джувального впливу. нагнітає повітря (from the камера дуття 302), у піч На Фіг.13 схематично показано типову проми300 через полум'я F. В основі гострого дуття повітслову піч 400. Відходи (як показано під номером ря лежить подвійна мета. По-перше, забезпечення 402) вводять у трубу 404. У камеру згоряння 406 достатньої кількості кисню для повного згоряння подають повітря (як показано під номером 408) та палива. По-друге, зниження температури полум'я, паливо (як показано під номером 410) для утвоа отже, зменшення вироблення NOx. рення полум'я F для запалення відходів 402. Над Передбачається, що представлена система полум'ям F розташовують вимірювач моноксиду для спалювання зможе замінити існуючі системи вуглецю (CO) 412 для визначення рівня CO у видля спалювання, або повністю, або, в альтернатихлопному газі. Якщо рівень CO є надто високим, у вному варіанті, застосовуватиметься для забезпекамеру згоряння 406 подають додаткове повітря. чення додаткового кисню для повітря, яке застоПовітря також може подаватись у трубу з місця совують для спалювання. Зокрема, 414 поза межами камери згоряння 406 для забезпередбачається, що високоочищений кисень може печення додаткового повітря. застосовуватися замість будь-якого з первинного Існує багато недоліків цього способу функціо310, вторинного 314 та третинного повітря 312, нування. Як обговорювалося вище, двома ключоабо всіх разом, які застосовують у цих відомих вими чинниками у спаленні відходів є час та темсистемах для спалювання. Спеціалістам стануть пература. Тобто, підвищення температура та зрозумілими переваги, які можна отримати, застоподовження резонансного часу сприяють спаленсовуючи представлену систему для спалювання ню відходів. Однак додавання повітря (для зникисню-палива (або, як у певних випадках, систему ження рівня CO) збільшує швидкість потоку через додавання кисню) в енергетичних котлах або петрубу 404, таким чином, зменшуючи резонансний чах, у яких застосовують інше викопне паливо, час. Крім того, хоча збільшення потоку повітря таке як нафта або газ. зменшує температуру полум'я (що, в свою чергу, Застосування представленої системи для спазменшує вироблення NOx), воно також вводить лювання також передбачається для застосування більшу кількість азоту, що сприяє збільшенню ви 35 75640 36 роблення NOx і викликає охолодження (і зментосовану для природного газу, було виявлено, що шення вироблення NOx). До того ж, через ефект енергія, яка вимагається для обробки або розплаохолодження повітря знижується ефективність влення одного фунта алюмінієвого брухту (визнапроцесу спалення. чена за кубічними футами використаного природУ представленій системі для спалювання кисного газу), становить 3620BTU (представлено як ню-палива, з іншого боку, застосовують високоо3620BTU/lb). Тобто, для розплавлення кожного чищений кисень, який дозволяє спалювати неспафунта алюмінію вимагається приблизно 3,45 станлений матеріал без утворення NOx та інших дартних кубічних футів (SCF) природного газу. парникових газів і без охолоджувального впливу. Енергетична потреба у 3620BTU ґрунтується на Таким чином, представлена система кисню-палива кожному SCF природного газу, що має тепловміст забезпечує кілька переваг над традиційними сміт1050BTU. тєспалювальними системами. Оскільки первинне На відміну від неї, при застосуванні представпризначення сміттєспалювача полягає у спаленні леної системи для спалювання на кисні-паливі VOC та інших забруднювачів до того, як вони добуло виявлено, що потрібно лише 1,03SCF приросягають атмосфери, представлена система для дного газу (або 1083BTU) для розплавлення кожспалювання дозволяє зменшити потребу у паливі ного фунта алюмінію. Таким чином, представлена і, таким чином, в результаті зменшує утворення система для спалювання кисню-палива викорисNOx та інших парникових газів, а також зменшує товувала 1083BTU/3620BTU або 29,9 відсотка паоб'єм димових газів в цілому. лива, що вимагається для печі на повітрі-паливі. Крім того, витрати на встановлення (наприЦе означає зниження споживання палива на 1,0 клад, капітальні) та експлуатацію сміттєспалювамінус 0,299, або приблизно на 70 відсотків. чів, у яких застосовують системи для спалювання Подібне, хоч і не таке вражаюче, зниження на кисні-паливі, значною мірою знижуються. Капіспоживання палива спостерігали і в системі для тальні витрати на сміттєспалювач знижуються, спалювання на кисні-паливі, в якій як паливо викооскільки очікується, що об'єм газів, які проходять ристовували відпрацьовану олію. Було виявлено, через систему, буде набагато меншим. Як зазнащо тепловміст відпрацьованої олії, необхідний для чалося вище, оскільки пропускна здатність для розплавлення кожного фунта алюмінію, становить газу є набагато меншою, загальний розмір сміттє1218BTU. Таким чином, зниження, яке спостерігаспалювача може бути значно зменшений порівняли з відпрацьованою олією, становило 1218/3620 но з традиційними системами при тому самому або 33,6 відсотка, що в результаті знижувало спорезонансному часі. Таким чином, сміттєспалювач живання палива приблизно на 66 відсотків. Таким фізично може бути меншим і при цьому може печином, навіть не враховуючи зниження виробленреробляти такі самі обсяги відходів, а необхідних ня забруднювачів, представлена система для спасистем забезпечення і допоміжного обладнання та лювання кисню-палива продемонструвала знисистем так само вимагається менше. ження споживання палива приблизно на 70 Крім того, системи спалювання кисню-палива відсотків та 66 відсотків при використання природв цілому є значно ефективнішими за традиційні ного газу та відпрацьованої олії відповідно, порівсміттєспалювальні системи і вимагають лише часняно з піччю, що працює на повітрі та природному тки необхідної для споживання енергії. Система газі. також є цілком придатною для застосування у Нижче у Таблиці показано порівняння утвосміттєспалювачах, у яких паливом є неспалений рення забруднювачів при застосуванні повітряної вуглець або VOC. Так само, оскільки у полум'ї не (на газовому паливі, позначеному як "ПОВІТРЯміститься азоту, утворення NOx залишається мініГАЗ") системи для спалювання, кисневої (на газі, мальним і зумовлюється лише NOx, що утворюпозначеному як "КИСЕНЬ-ГАЗ") системи для спається з азоту, що міститься у паливі. лювання та ще однієї кисневої (на відпрацьованій Описані вище галузі промисловості є лише олії, позначеній як "КИСЕНЬ-ОЛІЯ") системи для окремими прикладами галузей промисловості, в спалювання. Представлено дані для таких забруяких може бути вигідним застосування представднювачів, як моноксид вуглецю (СО), газоподібні леної системи для спалювання кисню-палива. азотні сполуки (NOx), тверді частинки розміром до Спеціалістам стане зрозуміло можливість застосу10 мікронів (РМ10), загальна кількість твердих часвання цієї системи у хімічній та нафтохімічній гатинок (РТ), сірковмісні газоподібні сполуки (SOx) та лузях, в енергетичній промисловості, виробництві леткі органічні вуглецеві сполуки (VOC). пластмас, транспорті і т. ін. Дані показано у двох формах, тобто, у тонах Спалювання кисню-палива: вигоди та переваза рік (TPY) та у фунтах на мільйон використаних ги BTU (Ibs/MMBTU). Дані у дужках після даних для Вигоди та переваги спалювання кисню-палива КИСНЮ-ГАЗУ та КИСНЮ-ОЛІЇ представляють стануть зрозумілими спеціалістам. Однак у прикзниження забруднювачів порівняно з газовою сисладі обладнання для обробки алюмінієвого брухту, темою для спалювання на повітрі-паливі. в якому застосовують піч на повітрі-паливі, прис 37 75640 38 Таблиця Аналіз димового газу для систем для спалювання на ПОВІТРІ-ГАЗІ, КИСНІ-ГАЗІ ТА КИСНІ-ОЛІЇ Забруднювач CO NOx РМ10 РТ SOx VOC ПОВІТРЯ-ГАЗ ТРY Ib/MMBTU 4,88 2.0Е-2 24,38 1.Е-1 0,028 1.0Е-4 0,028 1.0Е-4 0,146 6.0Е-4 0,582 2.4Е-3 Значення для РМ10, РТ, SOx та VOC у кисневій системі для спалювання на відпрацьованій олії демонструють зростання (як негативне зниження). Частково це зумовлюється відсутністю процесів "післяспалювальної" обробки, які застосовують у прикладі системи для спалювання. Передбачається, що у належних "післяспалювальних" процесах мають бути задіяні пиловловлювальні камери (для твердих частинок) та газоочисники (для сірковмісних газів), і вони мають забезпечувати зниження кількості викидів щонайменше приблизно на 98,99 відсотків і на 95 відсотків відповідно. Значення, отримані в Таблиці, ґрунтувалися на зниженні споживання палива і визначалися згідно з прийнятими Управлінням з охорони навколишнього середовища Сполучених Штатів (USEPA) критеріями, як визначено у таблицях USEPA AP42 (з якими можна ознайомитися на веб-сайті USEPA). Слід зазначити, що наведені вище значення ґрунтуються на показниках контролю навколишнього середовища у печі, в якій застосовують систему для спалювання на кисні-паливі. Тобто, показані вище показники, які вказують на зниження забруднювачів у системах для спалювання типу КИСЕНЬ-ГАЗ та КИСЕНЬ-ОЛІЯ, вимагають, щоб у печі, в якій установлено системи для спалювання, обмежувалося підсмоктування знехтуваної кількості повітря (тобто, азоту в атмосфері для спалювання). Таким чином, як стане зрозуміло спеціалістам, КИСЕНЬ-ГАЗ ТРY Ib/MMBTU 1,51 6.0Е-3(68,9) 0 0(100,0) 0,0023 9.4Е-6(92) 0,0023 9.4Е-6(92) 4.5Е-2 1.9Е-4(69) 4.0Е-1 1.6Е-3(31) КИСЕНЬ-ОЛІЯ ТРY Ib/MMBTU 1,32 5.0Е-3(73,0) 10,04 0,041(58,8) 0,146 6.0Е-4(-410) 0,169 6.9Е-4(-490) 1,39 5.7Е-3(-848) 3,33 1.4Е-2(-471) застосування високоочищеного кисню (або високозбагаченого киснем повітря) та будь-якого палива на основі вуглецю можна легко пристосувати до багатьох існуючих промислових систем. Передбачається, що застосування такої системи у стандартних та традиційних промислових потужностях забезпечить численні вигоди і переваги порівняно з відомими нині застосовуваними системами на повітрі паливі та на гострому дутті. Хоча багато існуючих стаціонарних установок можуть вимагати перепроектування та модифікацій для включення представлених систем для спалювання киснюпалива з метою підвищення ефективності та продуктивності, передбачається, що переваги, отримані в результаті таких змін у проекті та конструкції, такі як зниження експлуатаційних витрат, наприклад, зниження витрат на паливо, зниження капітальних витрат та зменшення викидів, значно переважать витрати на ці зміни. У даному описі вжиті в однині терміни охоплюють як однину, так і множину. Так само і будьяке посилання на множину у відповідному разі охоплює й однину. З вищенаведеного можна помітити можливість численних змін та модифікацій без відхилення від сутності та обсягу нових концепцій даного винаходу. Слід розуміти, що не передбачається жодних обмежень щодо пояснених конкретних варіантів втілення. Формула, що додається, охоплює всі подібні зміни, які охоплюються обсягом її пунктів. 39 75640 40 41 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 75640 Підписне 42 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601