DE102004062261A1

DE102004062261A1 - Furnace hearth, process and use of the stove for melting metals

Info

Publication number: DE102004062261A1
Application number: DE102004062261A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Biedenkopf
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-13
Also published as: WO2006072363A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Herdofen zum Aufschmelzen von Metallen, insbesondere Nichteisen-Metallen, mit einer Sauerstofflanze 25 zur Nachoxidation von Schwelgasen.The invention relates to a hearth furnace for melting metals, in particular non-ferrous metals, with an oxygen lance 25 for the post-oxidation of carbonization gases.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Herdofen zum Schmelzen von Metallen sowie ein entsprechendes Verfahren und die Verwendung des Herdofens zum Schmelzen von Metallen.The The present invention relates to a hearth furnace for melting of metals and a corresponding method and use of the Stove furnace for melting metals.

Industrieöfen zum Metallschmelzen mit Brennern als Heizung sind in vielfältigen Ausführungsformen seit langem bekannt und im Einsatz. Häufig werden die Brenner dabei so angebracht, dass die Flamme des Brenners im Ofenbetrieb in den Ofeninnenraum gerichtet ist und diesen quasi direkt heizt. Öfen dieses Typs existieren in verschiedenen Bauformen, beispielsweise als Herdöfen, Drehtrommelöfen, Kippdrehtrommelöfen, Schachtöfen. Zu den Herdöfen sind auch jüngere Typen des Herdofens zu rechnen, beispielsweise sog. Closed-Well-Öfen, Zweikammeröfen (twin chamber) oder Dreikammeröfen.Industrial furnaces for Metal melts with burners as heating are in various embodiments long known and in use. Often the burners are included mounted so that the flame of the burner in the kiln operation in the furnace interior is directed and heats this almost directly. Furnaces of this type exist in various designs, for example as hearth furnaces, rotary drum ovens, tilt rotary kilns, shaft kilns. To the stoves are also younger Types of stove oven to count, for example, so-called closed-well ovens, two-chamber ovens (twin chamber) or three-chamber furnaces.

Die zugehörigen Brenner werden in der Regel mit fossilen Brennstoffen, meistens Erdgas oder Öl, betrieben. Dem Brenner wird neben dem fossilen Brennstoff Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder auch Sauerstoff zugeführt, um eine Verbrennung des Brennstoffs zu ermöglichen. Der Wärmeübergang zwischen der heißen Flamme des Brenners und dem zu heizenden Metall in dem Ofen kann konvektiv und/oder über Strahlungsheizung erfolgen.The associated Burners are usually made with fossil fuels, mostly Natural gas or oil, operated. The burner is next to the fossil fuel air, supplied with oxygen-enriched air or oxygen, to to allow combustion of the fuel. The heat transfer between the hot ones Flame of the burner and the metal to be heated in the oven can convective and / or over Radiant heating done.

Das Aufschmelzen von Metallen hat u. a. Bedeutung beim Recycling oder der Verwertung von Schrotten, Schlacken oder sortierten Abfällen, insbesondere bei den Nichteisen-Metallen wie Al, Cu, Pb und Zn. In diesem Bereich sind Drehtrommelöfen und Kippdrehtrommelöfen gebräuchlich.The Melting of metals has u. a. Importance in recycling or the recovery of scrap, slag or sorted waste, in particular in the non-ferrous metals such as Al, Cu, Pb and Zn. In this area are rotary drum ovens and tilt rotary drum ovens common.

Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, die konstruktiven Möglichkeiten bei Öfen zum Aufschmelzen von Metallen, insbesondere Nichteisen-Metallen, zu erweitern und einen konstruktiv neuartigen Metallschmelzofen mit günstigen Betriebseigenschaften anzugeben. Ferner soll die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Schmelzen von Metallen und eine entsprechende vorteilhafte Verwendung des Ofens bereitstellen.Of the Invention is based on the technical problem, the constructive options at ovens for Melting of metals, especially non-ferrous metals, too expand and a structurally novel metal melting furnace with favorable operating characteristics specify. Furthermore, the invention is a corresponding method for melting metals and a corresponding advantageous use of the oven.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herdofen zum Schmelzen von Metallen, der für einen diskontinuierlichen Betrieb und eine horizontale Chargierung ausgelegt ist und einen Brenner, dessen Flamme im Betrieb in den Innenraum des Herdofens gerichtet ist, sowie eine zusätzliche Sauerstofflanze zum Einführen von Sauerstoff in den Innenraum des Herdofens aufweist,
sowie auf ein Verfahren zum Schmelzen einer Metall-Chargierung eines Herdofens, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit Hilfe eines Brenners, dessen Flamme in den Innenraum des Ofens gerichtet wird, wobei der Ofen diskontinuierlich betrieben und im Wesentlichen horizontal chargiert wird und mit Hilfe einer Sauerstofflanze während des Betriebs Sauerstoff in den Innenraum des Herdofens eingeführt wird, um durch einen lokalen Sauerstoffüberschuss in dem Innenraum des Ofens eine Nachoxidation von Abgasen, insbesondere Schwelgasen, zu bewirken,
sowie auf die Verwendung des beschriebenen Herdofens zum Schmelzen von Metallen, insbesondere Nichteisen-Metallen, insbesondere Al, Cu, Pb oder Zn, vorzugsweise Al.The invention relates to a hearth furnace for melting metals, which is designed for a discontinuous operation and a horizontal charging and a burner whose flame is directed in operation in the interior of the hearth furnace, and an additional oxygen lance for introducing oxygen into the interior of the stove oven,
and to a method for melting a metal charge of a hearth furnace, in particular according to one of the preceding claims, by means of a burner whose flame is directed into the interior of the furnace, wherein the furnace is operated discontinuously and charged substantially horizontally and by means of a Oxygen lance is introduced during operation oxygen into the interior of the hearth furnace to cause by a local excess of oxygen in the interior of the furnace, a post-oxidation of exhaust gases, especially carbonization gases,
and to the use of the hearth furnace described for melting metals, in particular non-ferrous metals, in particular Al, Cu, Pb or Zn, preferably Al.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden näher erläutert.preferred Embodiments are in the dependent claims and are explained in more detail below.

Die folgende Beschreibung bezieht sich implizit sowohl auf den erfindungsgemäßen Herdofen als auch auf das erfindungsgemäße Verfahren und die Verwendung des Ofens, ohne dass hierzwischen explizit unterschieden wird.The The following description implicitly refers to both the hearth furnace according to the invention as well as to the inventive method and the use of the furnace without any distinction between them becomes.

Die Erfindung sieht den Einsatz eines Herdofens zum Schmelzen von Metallen vor, d. h. eines Ofens mit einer im Wesentlichen horizontalen Chargierrichtung und gewöhnlich auch einer seitlichen Tür, der für einen diskontinuierlichen Betrieb, also ein diskontinuierliches Chargieren und Abführen einer Charge vor dem Neuchargieren, ausgelegt ist. Z. B. im Vergleich zu Schachtöfen liegen in Herdöfen die aufzuschmelzenden Materialien stärker in der Fläche verteilt und weniger übereinander geschichtet. Herdöfen werden nicht gedreht wie Dreh- und Drehkippöfen. Sie sind dementsprechend baulich einfacher und kostengünstiger. Der Erfinder geht jedoch davon aus, dass auch Herdöfen in günstiger Weise zum Aufschmelzen von Metallen, insbesonde re Nichteisen-Metallen, verwendbar sind, wenngleich sie zu diesem Zweck bisher nicht gebräuchlich sind.The The invention provides the use of a hearth furnace for melting metals before, d. H. a furnace with a substantially horizontal charging direction and usually also a side door, the for a discontinuous operation, ie a discontinuous Charging and discharging a batch before the recharge, is designed. For example, in comparison to shaft furnaces lie in hearth furnaces the melted materials are distributed more strongly in the area and less on top of each other layered. hearth furnaces are not turned like turn and tilt and turn furnaces. They are accordingly structurally simpler and cheaper. The inventor, however, assumes that stove stoves are also cheaper Melting of metals, in particular non-ferrous metals, are usable, although they have not been used for this purpose so far are.

Darüber hinaus soll der erfindungsgemäße Herdofen an ein insbesondere beim Aufschmelzen von Schrotten, Schlacken, wieder zu verwendenden Abfällen und dgl. auftretendes Problem angepasst werden: Verunreinigungen im Ausgangsmaterial führen beim Erwärmen und Aufschmelzen solcher Materialien zu umweltschädlichen und/oder gefährlichen Abgasen, insbesondere zur starken Entwicklung von Kohlenmonoxid und nicht vollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen und anderen organischen Verbindungen. Im Zuge des steigenden Umweltbewusstseins werden solche Abgase immer weniger toleriert. In Einzelfällen können auch neben der gesundheitlichen Belastung durch die Gase selbst Gefährdungen der beteiligten Personen durch Explosionen entstehen.In addition, the hearth furnace according to the invention should be adapted to a particularly occurring during the melting of scraps, slags, reusable waste and the like. Problem: impurities in the starting material lead to heating and melting of such materials to polluting and / or dangerous exhaust gases, especially for strong development carbon monoxide and incompletely burned hydrocarbons and other organic compounds. In the course of increasing environmental awareness, such exhaust gases are tolerated less and less. In individual cases, in addition to the health impact of the gases themselves, hazards to the persons involved may result from explosions hen.

Daher sieht die Erfindung neben einem Brenner zum Aufheizen einer Chargierung eine zusätzliche Sauerstofflanze vor, um Sauerstoff in den Ofeninnenraum einzuführen. Diese Sauerstofflanze soll von dem Brenner getrennt vorgesehen sein; hier ist also nicht eine Vorrichtung zum Zuführen des Sauerstoffs oder der Luft in dem Brenner selbst zur Verbrennung des Brennstoffs gemeint. Vielmehr handelt es sich hier um eine getrennt angelieferte, eigene Vorrichtung zum Zuführen von reinem Sauerstoff oder Gasmischungen mit Sauerstoff, vorzugsweise jedoch reinem Sauerstoff, um durch eine lokale Sauerstoffanreicherung in der aufgeheizten Atmosphäre über der Chargierung eine Nachoxidation problematischer Verbindungen zu erreichen.Therefore sees the invention next to a burner for heating a batch an additional Oxygen lance to introduce oxygen into the furnace interior. These Oxygen lance should be provided separately from the burner; here So is not a device for supplying the oxygen or Air in the burner itself meant for combustion of the fuel. Rather, this is a separately delivered, own device for feeding of pure oxygen or gas mixtures with oxygen, but preferably pure oxygen to get through a local oxygenation in the heated atmosphere over the Charging to achieve post-oxidation of problematic compounds.

Es hat sich herausgestellt, dass eine getrennte Sauerstoffzuführung hier äußerst effektiv ist und wesentlich bessere Ergebnisse liefert als eine überstöchiometrische Anreicherung im Brenner selbst. Vorteilhaft ist eine lokale Sauerstoffanreicherung, wobei weder eine Überstöchiometrie in der Flamme selbst noch eine ausgeprägte Sauerstoffanreicherung in der gesamten Atmosphäre im Brennerinnenraum entscheidend ist. Die erfindungsgemäße Sauerstofflanze erzeugt einen ausgeprägten Sauerstoffüberschuss und damit ein hohes Oxidationspotential in bestimmten Bereichen. Durch eine ausgeprägte Durchmischung der Atmosphäre durch die durch den Brenner und/oder die Sauerstofflanze erzeugten Gasgeschwindigkeiten können damit ganz erhebliche Reduktionen schädlicher Gase erzeugt werden. Dies ist ferner ohne zusätzlichen Energieaufwand möglich; vielmehr wird durch die Nachoxidation zusätzliche Energie in Form von Wärme frei und kann für den Schmelzprozess genutzt werden.It It has been found that a separate supply of oxygen is extremely effective here is and gives much better results than a superstoichiometric Enrichment in the burner itself. Advantageous is a local oxygen enrichment, with neither a superstoichiometry in the flame itself still a pronounced oxygenation in the whole atmosphere in the burner interior is crucial. The oxygen lance according to the invention produces a pronounced Excess oxygen and thus a high oxidation potential in certain areas. By a pronounced Mixing the atmosphere through those produced by the burner and / or the oxygen lance Gas speeds can thus very significant reductions of harmful gases are generated. This is also without additional energy possible; rather, the post-oxidation causes additional energy in the form of Heat free and can for used the melting process.

Vorzugsweise lässt sich die Reichweite des von der Sauerstofflanze in den Innenraum eingebrachten Sauerstoffs nicht nur durch eine Einstellung der Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit, sondern weitgehend unabhängig davon verändern. Damit kann eine Optimierung der Gasdynamik in dem Innenraum vorgenommen werden, insbesondere um die Temperaturverteilung einzustellen. Wie bereits erwähnt, wird durch die Nachoxidation Energie frei. Wenn beispielsweise ein relativ kurzflammiger Brenner verwendet wird, kann mit einer an einem entgegengesetzten Ende des Herdofens angebrachten Sauerstofflanze gezielt eine Aufwärmung dieses entgegengesetzten Herdofenendes bewirkt werden. Andererseits kann durch die in Folge der Nachoxidation freiwerdende Energie auch eine Überhitzung zu befürchten sein, so dass die Reichweite der Sauerstoffströmung länger eingestellt wird. In Einzelfällen kann auch eine Anpassung an eine durch eine bestimmte Chargierungsform oder einer Chargierungsmenge, durch eine bestimmte Ofengeometrie oder Brennereinstellung oder in Folge anderer Umstände variierende Gasdynamik erzielt werden.Preferably let yourself the range of the introduced from the oxygen lance in the interior Oxygen not only by adjusting the amount of oxygen per unit time, but largely independent of it. In order to can be made to optimize the gas dynamics in the interior especially to adjust the temperature distribution. As already mentioned, is released by the post-oxidation energy. For example, if a relatively short-flame burner can be used with a oxygen lance attached to an opposite end of the hearth furnace specifically a warm-up this opposite hearth furnace end be effected. on the other hand may also be due to the energy released as a result of post-oxidation an overheating to fear so that the range of the oxygen flow is set longer. In individual cases can also an adaptation to a by a specific batch form or a batch quantity, by a certain furnace geometry or Burner setting or due to other circumstances varying gas dynamics be achieved.

Dies kann zum einen mit Hilfe von Drallkammem erfolgen. Wird der Sauerstoff- (oder sauerstoffhaltige Gas-)Strom mit Hilfe einer Drallkammer vor Eintritt in den Ofeninnenraum verwirbelt, neigt er stärker zur Aufweitung und hat eine geringere Reichweite, strömt er unverwirbelt ein, insbesondere durch eine seine Geschwindigkeit erhöhende und sein Querschnittsprofil konzentrierende Düse, so ist die Reichweite größer. Hier können auch Doppelrohrlanzen, insbesondere mit einem inneren und einem äußeren Rohr, verwendet werden, bei denen zwischen einem Sauerstoffeintrag durch eine Lanze mit Verwirbelung und einem Sauerstoffeintrag durch die andere Lanze ohne Verwirbelung gewählt und durch die Einstellung der Sauerstoffmengen der jeweiligen Rohre auch eine stufenlose Reichweiteneinstellung erfolgen kann. So können zwischen kurzen, buschigen und breiten Strömungsformen und langen schmalen Strömungsformen Übergangszustände erzeugt werden. Besonders kurze Strömungen lassen sich auch dadurch erzeugen, dass die Sauerstoffströmungen durch beide Rohre verwirbelt sind, wobei eine gleichsinnige Verwirbelung leise Strömungen und eine gegensinnige Verwirbelung besonders kurze Strömungsformen im Ofeninnenraum erzeugt. Bevorzugt ist jedoch eine Verwirbelung der Sauerstoffströmung durch eines von zwei Sauerstofflanzenrohren.This can be done with the help of swirl chambers. If the oxygen (or oxygen-containing gas) stream by means of a swirl chamber before entry swirled into the furnace interior, it tends more to widen and has a lower range, flows he wobbled in, especially by his speed increasing and its cross-sectional profile concentrating nozzle, so the range is greater. Here can also double-tube lances, in particular with an inner and an outer tube, be used in which between an oxygen input through a lance with turbulence and an oxygen input through the other lance chosen without turbulence and by the setting the oxygen quantities of the respective tubes also a stepless range adjustment can be done. So can creates transient states between short, bushy and broad flow forms and long narrow flow forms become. Especially short currents can also be generated by the fact that the oxygen flows through both tubes are swirled, with a same direction turbulence quiet currents and an opposite turbulence particularly short flow forms generated in the furnace interior. However, vortexing is preferred the oxygen flow through one of two oxygen lances.

Eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit der Reichweiteneinstellung besteht in einer Mehrrohrlanze, insbesondere Doppelrohrlanze, bei der ein Rohr, vorzugsweise ein inneres Rohr, eine Düsenmündung in den Innenraum aufweist und das andere Rohr ohne Düse und mit vergleichsweise größerer Querschnittsfläche mündet. Hier kann durch Aufteilung des Sauerstoffstromes auf die beiden Rohre ebenfalls eine Beeinflussung der Reichweite der Strömung in dem Innenraum ohne wesentliche Veränderung der Eintragsmenge pro Zeiteinheit erzielt werden.A additional or alternative way of Range adjustment consists in a multi-tube lance, in particular Double-tube lance, in which a tube, preferably an inner tube, a nozzle mouth in having the interior and the other tube without nozzle and with comparatively larger cross-sectional area opens. Here can by dividing the flow of oxygen on the two tubes also an influence on the range of the flow in the interior without significant change the entry amount per unit time can be achieved.

Bevorzugt ist ferner, dass in einem Abgaskanal des Ofens oder dessen Mündung in den Innenraum eine Abgasanalyseeinrichtung vorgesehen ist, mit Hilfe derer die von der Sauerstofflanze einzutragende Sauerstoffmenge gesteuert oder geregelt wird. Hier kann beispielsweise der Kohlenmonoxidwert oder aber vorzugsweise der Sauerstoffgehalt selbst gemessen werden. In Betracht kommen verschiedene, an sich bereits bekannte Verfahren, etwa Schwingungsabsorptionsmessungen mit Laser (Kohlenmonoxidschwingung oder asymmetrische Sauerstoffschwingung).Prefers is further that in an exhaust duct of the furnace or its mouth in the interior of an exhaust gas analysis device is provided with the help derer the amount of oxygen to be introduced by the oxygen lance controlled or regulated. Here, for example, the carbon monoxide value or preferably the oxygen content itself is measured. There are various methods which are already known per se, about vibration absorption measurements with laser (carbon monoxide vibration or asymmetric oxygen vibration).

Die durch die Sauerstofflanze erzeugte Sauerstoffströmung im Ofeninnenraum ist vorzugsweise nicht gleichsinnig, sondern zumindest etwas gegensinnig zu der Flammenrichtung. Bevorzugt ist ein Winkel von über 90° hierzwischen. Eine zumindest ansatzweise Gegensinnigkeit erweist sich als günstig für die Gasdynamik und Durchmischung. Dabei müssen die Flamme und die Sauerstoffströmung, auch bei direkt gegensätzlicher Orientierung, nicht direkt aufeinander zu gerichtet sein. Bei einer Mehrzahl Brenner in der betreffenden Ofenkammer gilt dies im Übrigen für mindestens einen der Brenner.The oxygen flow generated by the oxygen lance in the furnace interior is preferably not in the same direction, but at least somewhat against sensible to the flame direction. Preferably, an angle of more than 90 ° in between. An at least a bit of contrariness proves to be favorable for the gas dynamics and mixing. In this case, the flame and the oxygen flow, even with directly opposite orientation, not be directed to each other directly. Incidentally, with a plurality of burners in the respective furnace chamber, this applies to at least one of the burners.

Ferner ist eine Anordnung der Sauerstofflanze in der Nähe des Abgaskanals bevorzugt, d. h. bezogen auf die Horizontalerstreckung des Herdofeninnenraums in der abgaskanalseitigen Hälfte und besonders bevorzugter Weise relativ nah an der Mündung des Abgaskanals, wie im Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Der Brenner oder zumindest einer aus einer Mehrzahl Brenner ist dabei vorzugsweise in der jeweils anderen Ofenhälfte und relativ weit vom Abgaskanal entfernt angeordnet.Further an arrangement of the oxygen lance in the vicinity of the exhaust duct is preferred, d. H. based on the horizontal extent of the hearth furnace interior in the exhaust gas side half and most preferably relatively close to the mouth of the Exhaust gas channels, as illustrated in the embodiment. The burner or at least one of a plurality of burners preferably in the other furnace half and relatively far from the exhaust duct arranged away.

Schließlich ist die Sauerstofflanze vorzugsweise so angeordnet, dass die Sauerstoffströmung in einem oberen Bereich des Herdofens, d. h. in einer bezogen auf die vertikale Erstreckung des Ofeninnenraums oberen Hälfte entsteht. Dies kann durch Anord nung der Sauerstofflanze in dieser oberen Hälfte und/oder durch eine gewisse Aufwärtsneigung erfolgen.Finally is Preferably, the oxygen lance arranged so that the oxygen flow in one upper part of the stove, d. H. in a relation to the vertical Extension of the furnace interior upper half arises. This can be done by Anord statement the oxygen lance in this upper half and / or by some upward slope respectively.

Die vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen sind auch und besonders auf Mehrkammerherdöfen zu lesen, in denen eine gesonderte Abschwelkammer vorgesehen ist. Die erfindungsgemäßen Merkmale beziehen sich dann vor allem auf die Abschwelkammer, können aber auch in anderen Kammern zusätzlich vorgesehen sein, etwa um bei einer weiteren Erwärmung einer Chargierung zum Aufschmelzen selbst in einer der Abschwelkammer nachfolgenden Kammer auftretende Abgase zu verbrennen.The above and below are also and especially on multi-chamber hearth furnaces to read, in which a separate Abschwelkammer is provided. The features of the invention then refer mainly to the Abschwelkammer, but can also in other chambers in addition be provided, for example, at a further heating of a charge for melting even occurring in one of the desulfurization chamber subsequent chamber To burn exhaust gases.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal betrifft eine Einstellbarkeit der Flammenlänge des Brenners weitgehend unabhängig von der Brennerleistung. Damit soll sich die Gasdynamik zusätzlich einstellen lassen und auch die geometrische Beziehung der Flamme in Bezug auf die zu erhitzende Chargierung optimieren lassen. Dabei kann die Reichweite der Sauerstoffströmung in der bereits beschriebenen Weise an Flammenlängenverändenangen angepasst werden und insbesondere auch eine übermäßige oberflächliche Oxidierung des Metalls durch die Sauerstoffströmung durch entsprechende Einstellung vermieden werden. Häufig wird jedoch die Flammenlänge des Brenners vor allem dann verstellt werden, wenn die Chargierung schmilzt und ihre Geometrie verändert. In vielen Fällen wird dann die Hauptfunktion der erfindungsgemäßen Sauerstofflanze bereits abgeschlossen sein, weil die Schwelgase vor allem im anfänglichen Erwärmungsprozess entstehen.One Another preferred feature relates to adjustability of the flame length of Brenners largely independent from the burner power. This should allow the gas dynamics to be adjusted additionally and also the geometric relationship of the flame with respect to the optimize charging to be heated. The range can be the oxygen flow adapted to flame length variations in the manner already described and in particular an excessive superficial Oxidation of the metal by the flow of oxygen avoided by appropriate adjustment become. Often However, the flame length becomes of the burner especially then be adjusted when the charging melts and changes their geometry. In many cases then the main function of the oxygen lance according to the invention is already completed be, because the smoldering gases especially in the initial warming process arise.

Für eine Einstellbarkeit der Flammenlänge kann ein außenmischender Brenner mit einem Brennerkopf, mindestens einem Brenngasrohr und mindestens einem Rohr für ein sauerstoffhaltiges Gas vorgesehen sein, wobei der Brennerkopf Austrittsöffnungen aus dem Brenngasrohr und aus dem Rohr für das sauerstoffhaltige Gas aufweist.For adjustability the flame length can an external mixer Burner with a burner head, at least one fuel gas pipe and at least one pipe for an oxygen-containing gas may be provided, the burner head outlet openings from the fuel gas tube and from the tube for the oxygen-containing gas having.

Dabei sind Gaszuleitungen für Brenngas und für sauerstoffhaltiges Gas vorgesehen, die je mit einer Quelle für Brenngas bzw. für sauerstoffhaltiges Gas in Verbindung stehen und von denen mindestens eine Gaszuleitung exzentrisch in eine Drallkammer mündet, die zwischen der Gaszuleitung und dem Brenngasrohr und/oder zwischen der Gaszuleitung und dem Rohr für sauerstoffhaltiges Gas angebracht ist.there are gas supply lines for Fuel gas and for provided oxygen-containing gas, each with a source of fuel gas or for oxygen-containing gas and of which at least a gas supply line opens eccentrically into a swirl chamber, the between the gas supply line and the fuel gas pipe and / or between the gas supply and the pipe for oxygen-containing gas is attached.

Bevorzugt teilt sich mindestens eine der Gaszuleitungen stromaufwärts vor der Drallkammer in zwei Leitungen auf, wobei eine dieser Leitungen exzentrisch in die Drallkammer mündet und die andere dieser Leitungen direkt in das Brenngasrohr bzw. in das Rohr für sauerstoffhaltiges Gas mündet.Prefers allocates at least one of the gas supply lines upstream the swirl chamber in two lines, with one of these lines eccentric flows into the swirl chamber and the other of these lines directly into the fuel gas pipe or in the pipe for oxygen-containing gas flows.

Besonders bevorzugt sind in den Gaszuleitungen Ventile vorgesehen, insbesondere in dem Teil der Gaszuleitungen, in dem mindestens eine Gaszuleitung bereits in zwei Leitungen geteilt ist, und steht eine Steuer- oder Regeleinrichtung zur Verfügung, die die Öffnungsgrade der Ventile steuert oder regelt, wodurch die Länge der Flamme des Brenners einstellbar ist.Especially Preferably, valves are provided in the gas supply lines, in particular in the part of the gas supply lines, in which at least one gas supply line already divided into two lines, and is a tax or Control device available, the the opening degrees the valves controls or regulates, reducing the length of the flame of the burner is adjustable.

Zweckmäßigerweise sind die Ventile als Magnetventile ausgebildet. Diese lassen eine stufenweise veränderbare Einstellung der Flammenform zu. Bei höheren Ansprüchen können die Magnetventile teilweise oder ganz gegen Regelventile ausgetauscht werden. Diese lassen eine kontinuierlich veränderbare Einstellung der Flammenform zu.Conveniently, the valves are designed as solenoid valves. These leave one gradually variable Adjustment of the flame shape to. For higher demands, the solenoid valves can partially or completely replaced with control valves. These leave one continuously changeable Adjustment of the flame shape to.

Bevorzugt weist die Drallkammer in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse des Brenngasrohres einen kreisförmigen Querschnitt auf. Besonders bevorzugt mündet die Gaszuleitung tangential in die Drallkammer. Durch jede dieser Ausgestaltungen kann die Reibung für den Drallstrom verringert und zusammen minimiert werden.Prefers has the swirl chamber in a section perpendicular to the longitudinal axis of the fuel gas pipe a circular Cross-section on. Particularly preferably, the gas supply line opens tangentially into the swirl chamber. Through each of these designs, the friction for the Swirl flow can be reduced and minimized together.

Dabei kann das Brenngas und/oder das sauerstoffhaltige Gas exzentrisch in eine Drallkammer eingetragen werden, in der dem Brenngas bzw. dem sauerstoffhaltigen Gas eine Drallströmung aufgeprägt wird und das Brenngas bzw. sauerstoffhaltige Gas nach Verlassen der Drallkammer dem Brenngasrohr bzw. dem Rohr für sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird.there The fuel gas and / or the oxygen-containing gas can be eccentric be registered in a swirl chamber, in the fuel gas or the oxygen-containing gas a swirl flow is impressed and the fuel gas or oxygen-containing gas after leaving the swirl chamber the fuel gas pipe or the pipe for supplied oxygen-containing gas becomes.

Bevorzugt werden die pro Zeiteinheit über die Drallkammer und ohne die Drallkammer dem Brenner zugeführten Mengen an Brenngas und sauerstoffhaltigem Gas gesteuert oder geregelt, wobei das Brenngas und das sauerstoffhaltige Gas über Ventile geleitet werden, deren Öffnungsgrade so gesteuert oder geregelt werden, dass der Brenner eine Flamme erzeugt, die eine gewünschte und über die Steuerung oder Regelung einstellbare Länge aufweist.Prefers are the per unit time over the Swirl chamber and without the swirl chamber the burner supplied quantities controlled or regulated by fuel gas and oxygen-containing gas, wherein the fuel gas and the oxygen-containing gas via valves be passed whose degrees of opening be controlled or regulated so that the burner has a flame generates a desired and over the control or regulation has adjustable length.

Bevorzugt wird dem Brenngasstrom eine Drallströmung aufgeprägt. Dabei besteht der Vorteil darin, dass eine gute Vermischung des Brennstoffs mit dem Sauerstoff bei leicht verkürzter Flamme entsteht.Prefers the fuel gas flow is imparted a swirl flow. there the advantage is that a good mixing of the fuel with the oxygen at slightly shortened Flame arises.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dem Strom des sauerstoffhaltigen Gases eine Drallströmung aufgeprägt. Dies ist vorteilhaft, da die Flamme sich auch hier etwas verkürzt und der Brenner sich konstruktiv etwas einfacherfertigen lässt.According to one another advantageous embodiment According to the invention, a swirl flow is imparted to the flow of the oxygen-containing gas. This is advantageous because the flame is shortened here and something the burner can be structurally a bit simpler.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden dem Brenngasstrom und dem Strom des sauerstoffhaltigen Gases zueinander gleichsinnige Drallströmungen aufgeprägt. Dabei besteht der Vorteil darin, dass die Flamme sehr kurz und leise ist.According to one particularly preferred embodiment The invention relates to the fuel gas stream and the stream of the oxygen-containing Gas imprinted to each other in the same direction swirl flows. there the advantage is that the flame is very short and quiet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dem Brenngasstrom und dem Strom des sauerstoffhaltigen Gases zueinander gegenläufige Drallströmungen aufgeprägt werden. Dies ist für den Fall zu empfehlen, dass eine extrem kurze, buschige Flamme benötigt wird.A Further embodiment of the invention provides that the fuel gas flow and the flow of the oxygen-containing gas to each other opposite swirl flows are impressed. This is for the Case to recommend that an extremely short, bushy flame is needed.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Veränderung der Flammenlänge stufenlos (ohne die Brennstoffmenge während des Betriebes zu verändern) geändert werden kann. Es müssen auch keine Veränderungen am Brenner (wie z. B. Düsenwechsel) vorgenommen werden. So kann die momentane Flammenlänge auf bis zu ein Drittel ihrer maximalen Länge verringert werden.One significant advantage of this embodiment of the invention in that change the flame length infinitely variable (without changing the fuel quantity during operation) can. To have to no changes at the burner (eg nozzle change) be made. So can the current flame length up be reduced to a third of their maximum length.

Ein weiterer großer Vorteil ist, dass die Veränderung der Flammenlänge stufenlos erfolgt und während des Betriebs des Brenners die Aufprägung einer Drallströmung begonnen und auch wieder beendet werden kann, ohne dass der Brenner abgestellt werden müsste und ohne dass irgendwelche baulichen Veränderungen, wie beispielsweise das Wechseln einer herkömmlichen Drallscheibe notwendig wäre. Die Veränderung der Flamme erfolgt über die Änderung mindestens einer der beiden Gasströmungen allein über die Einstellung des Öffnungsgrades der beschriebenen Ventile, was wiederum über die Steuer- oder Regeleinrichtung geschieht.One another big one Advantage is that the change the flame length steplessly and during the operation of the burner, the imprint of a swirl flow started and can be stopped again without the burner turned off would have to be and without any structural changes, such as changing a conventional one Spinner disc would be necessary. The change the flame is over the change at least one of the two gas flows alone over the Adjustment of the opening degree the described valves, which in turn via the control or regulating device happens.

Die vorstehende Erläuterung zur Einstellbarkeit der Flammenlänge entspricht im Übrigen, wenn die Flamme durch eine zweite Sauerstoffströmung ersetzt wird, sinngemäß auch der Einstellbarkeit der Reichweite der Sauerstoffströmung mit Hilfe zumindest einer Drallkammer.The previous explanation for adjustability of the flame length by the way, if the flame is replaced by a second oxygen flow, mutatis mutandis, the Adjustability of the range of oxygen flow with the help of at least one Swirl chamber.

Ferner soll vorzugsweise der Brenner des Ofens so ausgerichtet sein, dass die Flamme nach unten auf das zu heizende Metall gerichtet ist. Dabei kann es sich um eine schräge Ausrichtung oder auch um eine vertikale Ausrichtung handeln. Die schräge Ausrichtung soll einen Winkel zwischen der Flammenhauptachse und der Horizontalen von mindestens 25°, vorzugsweise mindestens 30° und besonders bevorzugter Weise mindestens 35° bilden. Mit dieser Vorgehensweise wird der konvektive Wärmeübergang in das Gut erhöht. Mit einem Brenner, dessen Flammenlänge einstellbar ist, ergibt sich die Möglichkeit, den Abstand zwischen der Flamme und dem Metall oder allgemeiner gesprochen die geometrische Beziehung zwischen der Flamme und dem Metall in einem gewissen Umfang einzustellen.Further Preferably, the burner of the furnace should be oriented so that the flame is directed downwards on the metal to be heated. It can be an oblique Alignment or even act on a vertical orientation. The oblique orientation should be an angle between the main flame axis and the horizontal of at least 25 °, preferably at least 30 ° and particularly preferably form at least 35 °. With this approach becomes the convective heat transfer increased in the estate. With a burner whose flame length is adjustable results the opportunity the distance between the flame and the metal or more generally spoke the geometric relationship between the flame and the metal to a certain extent.

Bei Schmelzöfen zum Aufschmelzen von Metallen ist die Beeinträchtigung durch die Flamme von besonderer Bedeutung. Bei Metallen können Oxidationsreaktionen auftreten, die durch die Einstellbarkeit der Flammenlänge und der Reichweite der Sauerstoffströmung in dem erfindungsgemäßen Ofen kontrolliert werden können. Daneben kann es von Vorteil sein, beispielsweise durch ein anfängliches Kurzhalten der Flamme einen eher gleichmäßigen Wärmeeintrag in einen Haufen aus Metallmaterial mit deutlich unebener ("gehäufter") Oberfläche zu erzielen und im Verlauf der Einebnung der Oberfläche durch zunehmendes Aufschmelzen dann die Flamme zu verlängern. Vor allem ist aber die Frage des Kontakts zwischen den Gasen in der Flamme und dem Metall von Belang. Analoges gilt für die Einstellbarkeit der Reichweite der Sauerstoffströmung, wenn diese nicht ohnehin in einen (oberen) Bereich des Ofeninnenraums gerichtet ist, in dem keine schädlichen Reaktionen mit dem Metallmaterial auftreten können.at furnaces for the melting of metals is the impairment by the flame of special meaning. For metals, oxidation reactions can occur due to the adjustability of the flame length and the range of the oxygen flow in the oven according to the invention can be controlled. In addition, it may be advantageous, for example, by an initial Keeping the flame a rather even heat input into a heap made of metal material with a significantly uneven ("heaped") surface and in the course of leveling the surface by increasing melting then extend the flame. Above all, however, is the question of contact between the gases in the flame and the metal of concern. The same applies to the adjustability the range of oxygen flow, though this not anyway in an (upper) area of the furnace interior is directed, in which no harmful Reactions with the metal material can occur.

Besonders interessant ist die Erfindung für Nichteisenmetalle, insbesondere Aluminium, Kupfer, Blei, Zink. Der bevorzugte Anwendungsbereich liegt im Aufschmelzen von Aluminium. Hier sind die Elementangaben übrigens im technischen und nicht unbedingt chemisch reinen Sinn gemeint, d.h. bei Elementanteilen über etwa 60 Gew.%.Especially interesting is the invention for non-ferrous metals, in particular aluminum, copper, lead, zinc. The preferred area of application lies in the melting of aluminum. By the way, here are the item details meant in the technical and not necessarily chemically pure sense, i.e. at element shares over about 60% by weight.

Der Begriff Aluminium beinhaltet ferner auch oxidisch verunreinigtes Recyclingmaterial wie "Krätze" ("dross") mit über etwa 10 Gew.% Al.Of the The term aluminum also includes oxidically contaminated Recycled material such as "scabies" ("dross") with over about 10% by weight Al.

Wie bereits zuvor erwähnt, kann vor allem bei stärkerer Entwicklung von Schwelgasen in Schwelkammern die durch die Nachverbrennung freiwerdende Energie erheblich sein. Daher ist es bevorzugt, die Brennerleistung an den Sauerstoffeintrag durch die Sauerstofflanze anzupassen, so dass die Gesamtleistung im Wesentlichen konstant bleibt. Zusätzlich zu der Vermeidung von Umweltschädigungen und Gefährdungen der Mitarbeiter kann damit der eigentliche Schmelzprozess ökonomisch von dem erfindungsgemäßen Sauerstoffeintrag profitieren.As mentioned earlier, especially with stronger Development of carbonization in smoldering chambers which are released by the afterburning Energy be substantial. Therefore, it is preferable to the burner performance to adapt to the oxygen input through the oxygen lance, so that overall performance remains essentially constant. In addition to avoidance of environmental damage and threats The employee can thus use the actual melting process economically from the oxygen input according to the invention benefit.

Schließlich erlaubt die Erfindung eine unterstöchiometrische Betriebsweise des Brenners, was bei relativ stickstoffhaltigen Brennstoffen, beispielsweise niederländischem Erdgas, von Interesse ist, um die Stickoxidproduktion zu drosseln. Dieser Aspekt der Erfindung spricht übrigens für einen fortgesetzten Betrieb der Sauerstofflanze auch nach dem Anfall der Schwelgase, d. h. während des eigentlichen Schmelzprozesses und/oder in einer eigentlichen Schmelzkammer. Bei Herdöfen, in denen in derselben Kammer anfänglich erwärmt und dann aufgeschmolzen wird, würde die Sauerstofflanze also weiterbetrieben, bei Mehrkammeröfen eine weitere Sauerstofflanze auch in der Schmelzkammer vorgesehen.Finally allowed the invention is a substoichiometric Operating mode of the burner, which for relatively nitrogen-containing fuels, for example, Dutch Natural gas is of interest to throttle nitrogen oxide production. Incidentally, this aspect of the invention speaks for continued operation the oxygen lance also after the onset of carbonization, d. H. during the actual melting process and / or in an actual melting chamber. For hearth stoves, in those in the same chamber initially heated and then melted would the oxygen lance thus continued to operate, in multi-chamber ovens one further oxygen lance also provided in the melting chamber.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und sich sowohl auf den Vorrichtungs- als auch auf den Verfahrenscharakter der Erfindung beziehen.The The invention will be explained in more detail below with reference to two embodiments, wherein the individual features essential to the invention in other combinations could be and on both the device and the procedural character relate to the invention.

1 zeigt einen Brenner zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Ofen. 1 shows a burner for use in a furnace according to the invention.

2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1. 2 shows a section along the line AA in 1 ,

3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B in 1. 3 shows a section along the line BB in 1 ,

4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Flammenlängeneinstellung mit dem Brenner aus den 1 bis 3. 4 shows a schematic illustration for explaining the flame length adjustment with the burner of the 1 to 3 ,

5 zeigt schematisch eine Doppelrohr-Sauerstofflanze für einen erfindungsgemäßen Ofen. 5 schematically shows a double-tube oxygen lance for a furnace according to the invention.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Herdofens mit einem Brenner gemäß den 1–3 und einer Sauerstofflanze gemäß 4. 6 shows a schematic representation of a hearth furnace according to the invention with a burner according to the 1 - 3 and an oxygen lance according to 4 ,

Bevor auf den eigentlichen erfindungsgemäßen Ofen näher eingegangen wird, wird zunächst eine bevorzugte Ausgestaltung eines Brenners für diesen Ofen erläutert, die eine besonders günstige Einstellbarkeit der Flammenlänge gestattet.Before on the actual furnace according to the invention is discussed in more detail, is first one explained preferred embodiment of a burner for this oven, the a particularly favorable adjustability the flame length allowed.

Im Einzelnen zeigen die Figuren einen Brenner 1 mit einem Brennerkopf 2, einem Rohr 4 für ein sauerstoffhaltiges Gas und mit einem Brenngasrohr 3 (nicht dargestellt). Die beiden Rohre sind konzentrisch angeordnet, und zwar so, dass das Brenngasrohr 3 innerhalb des Rohres 4 angebracht ist. Ein so aufgebauter Brenner 1 wird auch Parallelstrombrenner genannt. Als Brenngas wird beispielsweise Erdgas eingesetzt.In detail, the figures show a burner 1 with a burner head 2 a pipe 4 for an oxygen-containing gas and with a fuel gas tube 3 (not shown). The two tubes are arranged concentrically, in such a way that the fuel gas tube 3 inside the tube 4 is appropriate. A built-up burner 1 is also called parallel flow burner. As fuel gas, for example, natural gas is used.

Ein beispielhafter Betrieb des Brenners 1, bei dem beide Gasströme gleichsinnig gedrallt werden, sieht folgendermaßen aus: Erdgas strömt von der Gaszuleitung 6 bei geöffnetem Ventil 10 über die Leitung 6a in die Drallkammer 8. Dort wird dem Ergasstrom eine Drallströmung aufgeprägt. Das Ventil 11 ist dabei geschlossen.An exemplary operation of the burner 1 , in which both gas flows are twisted in the same direction, looks like this: Natural gas flows from the gas supply line 6 with the valve open 10 over the line 6a into the swirl chamber 8th , There, the Ergasstrom a swirl flow is impressed. The valve 11 is closed.

Sauerstoffangereicherte Luft gelangt über die Gaszuleitung 7 und die Leitung 7a in die Drallkammer 9. Dort wird diesem Gasstrom eine dem Erdgasstrom gleichsinnige Drallströmung aufgeprägt. Dabei ist das Ventil 12 geöffnet und das Ventil 13 geschlossen.Oxygen enriched air passes over the gas supply line 7 and the line 7a into the swirl chamber 9 , There, a natural gas stream of the same direction swirl flow is impressed on this gas stream. Here is the valve 12 opened and the valve 13 closed.

Der Strom der sauerstoffangereicherten Luft verlässt die Drallkammer und wird in das Rohr 4 eingetragen. Der Erdgasstrom wird in das Brenngasrohr 3 eingetragen.The stream of oxygen-enriched air leaves the swirl chamber and enters the pipe 4 entered. The natural gas flow is in the fuel gas pipe 3 entered.

Am Brennerkopf 2 mischen sich die beiden Gasströme und es entsteht eine charakteristische Flamme. Die Form und die Länge der entstehenden Flamme hängen direkt von der Einstellung der Ventile 10, 11, 12 und 13 ab.At the burner head 2 the two gas streams mix and a characteristic flame is created. The shape and length of the resulting flame depend directly on the setting of the valves 10 . 11 . 12 and 13 from.

Beispielsweise verlängert sich die Flamme, wenn der Brenngasstrom bei geöffnetem Ventil 11 und geschlossenem Ventil 10 zugegeben wird, d. h. dem Erdgasstrom keine Drallströmung aufgeprägt wird. Sie verlängert sich im Vergleich zu der soeben beschriebenen Flamme, bei der beiden Gasströmen eine Drallströmung aufgeprägt wird.For example, the flame lengthens when the fuel gas flow with the valve open 11 and closed valve 10 is added, ie the natural gas flow no swirl flow is impressed. It lengthens in comparison to the flame just described, in which two gas flows a swirl flow is impressed.

Ebenso kann lediglich der Erdgasstrom gedrallt werden und der Strom des sauerstoffhaltigen Gases ohne Drall über die Leitung 7b und das geöffnete Ventil 13 dem Rohr 4 zugeführt werden.Likewise, only the natural gas stream can be twisted and the flow of the oxygen-containing gas without swirl over the line 7b and the open valve 13 the pipe 4 be supplied.

Durch Ausbildung der Ventile 10, 11, 12 und/oder 13 als Regelventile werden Zwischenstellungen, also einstellbare Öffnungsgrade dieser Ventile ermöglicht. Dadurch wird die Form der Flamme stufenlos verstellbar. Die Änderung der Form der Flamme erfolgt problemlos während des Betriebs des Brenners 1 mittels der Steuer- oder Regeleinrichtung für die Ventile 10, 11, 12, 13.By forming the valves 10 . 11 . 12 and or 13 as control valves intermediate positions, ie adjustable opening degrees of these valves are possible. As a result, the shape of the flame is infinitely adjustable. The change of the form of Flame occurs easily during burner operation 1 by means of the control or regulating device for the valves 10 . 11 . 12 . 13 ,

Randbedingungen für die Form der Flamme sind die Zufuhrmengen an Brenngas und sauerstoffhaltigen Gas. Die einmal gewählten Zufuhrmengen bleiben hier während des Betriebs des Brenners konstant. Lediglich durch die Wahl der Ventilstellungen für die Ventile 10, 11, 12, 13 wird eine kurze, buschige und breite Flamme bis hin zu einer langen, schmalen Flamme erzeugt.The boundary conditions for the shape of the flame are the supply quantities of fuel gas and oxygen-containing gas. The once selected supply quantities remain constant during the operation of the burner. Only by the choice of valve positions for the valves 10 . 11 . 12 . 13 A short, bushy and wide flame is created to a long, narrow flame.

4 zeigt in einer schematischen Darstellung die bereits erwähnte kurze buschige Flamme oben und die lange schmale Flamme unten. Der Brenner 1 ist hier also zweimal dargestellt. 4 shows in a schematic representation of the above-mentioned short bushy flame above and the long narrow flame below. The burner 1 is shown here twice.

5 zeigt den schematischen Aufbau einer Doppelrohr-Sauerstofflanze. Zunächst ist festzustellen, dass die Sauerstofflanze im Wesentlichen einen analogen Aufbau zu der Erläuterung der 1–4 hat, wobei die Erdgasströmung und die Sauerstoff angereicherte Luftströmung jeweils durch reinen Sauerstoff ersetzt werden. Ferner können die Drallkammer 8 und damit die Leitung 6a und das Ventil 10 weggelassen werden, so dass die Sauerstoffströmung durch das innere Rohr 3 nicht verwirbelt wird. Schließlich weist das Innenrohr 3 eine in 5 angedeutete Düse 23a auf, weswegen das Innenrohr in 5 statt mit der Bezugsziffer 3 mit der Bezugsziffer 23 versehen ist. Dementsprechend ist das äußere Rohr der Sauerstofflanze in 5 mit 24 bezeichnet. 5 shows the schematic structure of a double-tube oxygen lance. First, it should be noted that the oxygen lance is essentially of an analogous construction to the explanation of the 1 - 4 has, wherein the natural gas flow and the oxygen-enriched air flow are each replaced by pure oxygen. Furthermore, the swirl chamber 8th and with it the line 6a and the valve 10 be omitted, so that the oxygen flow through the inner tube 3 not be swirled. Finally, the inner tube points 3 one in 5 indicated nozzle 23a on, why the inner tube in 5 instead of the reference number 3 with the reference number 23 is provided. Accordingly, the outer tube of the oxygen lance is in 5 With 24 designated.

Damit ergibt sich insgesamt die Möglichkeit einer durch die Düse 23a beschleunigten und daher im Innenraum des Ofens relativ weitreichenden Sauerstoffströmung durch das Innenrohr 23 und einer in Folge des größeren Öffnungsquerschnitt des äußeren Rohres 24 und der Abwesenheit einer Düse bereits verlangsamten und daher kürzeren Sauerstoffströmung, die durch Einstellung den Ventilen 12 und 13 in 1 und 2 entsprechender Ventile durch zusätzliche Verwirbelung hinsichtlich ihrer Reichweite verkürzt werden kann.This results overall in the possibility of a through the nozzle 23a accelerated and therefore in the interior of the furnace relatively far reaching oxygen flow through the inner tube 23 and one due to the larger opening cross-section of the outer tube 24 and the absence of a nozzle already slowed down and therefore shorter oxygen flow by adjusting the valves 12 and 13 in 1 and 2 corresponding valves can be shortened by additional turbulence in terms of their reach.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Herdofens in Draufsicht und im Schnitt. Dabei bezeichnet die Bezugsziffer 1 den Brenner aus den 1–4, die Bezugsziffer 25 die Sauerstofflanze aus 5, 26 einen Abgaskanal, 27 eine Chargiertür, 28 eine Entnahmetür und 29 einen Ofeninnenraum. Der Ofen ist im Grundriss im Wesentlichen rechteckig und wird durch die seitliche Chargiertür 27 beladen und durch die Entnahmetür 28 entladen. Das aufzuschmelzende Gut, nämlich Aluminiumschrott, wird auf einer im Wesentlichen flachen Grundfläche des Ofeninnenraums 29 aufgehäuft und von dem etwa 45° zur Papierebene nach unten geneigten Brenner 1 aufgeheizt, wobei in der beschriebenen Weise zunächst mit einer kürzeren Flammenlänge und dann mit zunehmendem Aufschmelzen und dabei Absenken des Aluminiumschrotts verlängerten Flammenlänge gearbeitet wird. 6 shows a schematic representation of a hearth furnace according to the invention in plan view and in section. The reference number denotes 1 the burner from the 1 - 4 , the reference number 25 the oxygen lance off 5 . 26 an exhaust duct, 27 a charging door, 28 a removal door and 29 an oven interior. The oven is essentially rectangular in plan and is characterized by the side loading door 27 loaded and through the removal door 28 discharged. The material to be melted, namely aluminum scrap, is placed on a substantially flat base of the furnace interior 29 piled up and inclined downwards by about 45 ° to the plane of the paper 1 heated, being worked in the manner described first with a shorter flame length and then with increasing melting and thereby lowering the aluminum scrap extended flame length.

Die während des anfänglichen Erwärmens entstehenden Schwelgase werden in der heißen Atmosphäre über dem Aluminiumschrott mit Hilfe einer im Bereich der Sauerstoffströmung aus der Sauerstofflanze 25 vorliegenden hohen Sauerstoffkonzentration nachoxidiert, bevor sie den Abgaskanal 26 erreichen. Dabei kann die Strömungslänge des aus der Sauerstofflanze 25 in den Ofeninnenraum 29 austretenden Sauerstoffs in der bereits beschriebenen Weise eingestellt werden, um eine günstige Gasdynamik herzustellen.The carbonization gases generated during the initial heating are removed from the oxygen lance in the hot atmosphere above the aluminum scrap by means of an oxygen lance in the region of the oxygen flow 25 present high oxygen concentration post-oxidized before the exhaust gas channel 26 to reach. In this case, the flow length of the oxygen lance 25 in the oven interior 29 exiting oxygen can be adjusted in the manner already described in order to produce a favorable gas dynamics.

Eine hier nicht gezeigte Abgasanalyseeinrichtung am Anfang des Abgaskanals 26 erlaubt zum einen eine Optimierung der Gasdynamik, insbesondere der Reichweiteneinstellung der Sauerstoffströmung, aber auch der Flammengeometrie, und zum anderen eine Regelung der Sauerstoffmenge abhängig von der im Abgas gemessenen Sauerstoffkonzentration. Damit kann ein unnötiger Sauerstoffverbrauch vermieden und gleichzeitig eine fast vollständige Nachoxidation schädlicher Abgasbestandteile erzielt werden. Abhängig von der sich verändernden Sauerstoffmenge kann wiederum die Leistung des Brenners 1 nachgeregelt werden, um unter Berücksichtigung der durch die Nachoxidation freiwerdenden Energie insgesamt eine im Wesentlichen konstante Ofenleistung zu gewährleisten.An exhaust gas analysis device, not shown here, at the beginning of the exhaust gas duct 26 allows on the one hand an optimization of the gas dynamics, in particular the range adjustment of the oxygen flow, but also the flame geometry, and on the other hand a regulation of the amount of oxygen depending on the oxygen concentration measured in the exhaust gas. Thus, an unnecessary oxygen consumption can be avoided and at the same time an almost complete post-oxidation of harmful exhaust gas components can be achieved. Depending on the changing amount of oxygen can turn the power of the burner 1 can be readjusted to ensure an overall substantially constant furnace performance, taking into account the energy released by the post-oxidation.

Der geschilderte Ofen kann auch eine Mehrzahl Kammern aufweisen. Beispielsweise könnte es sich bei der in 6 dargestellten Kammer um eine Abschwelkammer handeln, die einer eigentlichen Schmelzkammer vorgeschaltet ist.The described furnace may also have a plurality of chambers. For example, the in 6 represented chamber act around a Abschwelkammer, which is connected upstream of an actual melting chamber.

Die Sauerstofflanze 25 ist, was 6 infolge der Perspektive ebenfalls nicht zeigt, in Bezug auf die vertikale Erstreckung des Innenraums 29 im oberen Bereich, etwa bei 75% der Höhe, montiert, um einen übermäßigen Sauerstoffkontakt mit dem Metall zu vermeiden. Entsprechendes gilt für den Abgaskanal 26, so dass sich eine relativ große Nähe zwischen dem Abgaskanal 26 und der Sauerstofflanze 25 auch unter Berücksichtigung der Höhenverteilung ergibt.The oxygen lance 25 is what 6 as a result of the perspective also does not show, with respect to the vertical extent of the interior 29 mounted at the top, about 75% of the height, to avoid excessive oxygen contact with the metal. The same applies to the exhaust duct 26 , leaving a relatively close proximity between the exhaust duct 26 and the oxygen lance 25 also taking into account the height distribution results.

Claims

Hearth furnace for melting metals suitable for discontinuous operation and horizontal charging ( 27 ) and a burner ( 1 ), whose flame in operation in the interior ( 29 ) of the stove furnace, as well as an additional oxygen lance ( 25 ) for introducing oxygen into the interior ( 29 ) of Herdofens has.

Furnace hearth according to claim 1 with a device ( 23a . 23 . 24 ) for adjusting the range of penetration of the oxygen from the oxygen lance ( 25 ) in the interior ( 29 ) of the furnace substantially independent of the amount of oxygen.

A hearth furnace according to claim 2, wherein the means for adjusting the range of the oxygen is a swirl chamber ( 9 ) having.

A hearth furnace according to claim 2 or 3, wherein the oxygen lance ( 25 ) double-tube with one in an outer tube ( 24 ) arranged inner tube ( 23 ), wherein the inner tube ( 23 ) in a nozzle ( 23a ), the outer tube ( 24 ) but ends without a nozzle.

Furnace hearth according to one of the preceding claims with an exhaust gas analysis device and a control device for controlling the oxygen lance ( 25 ) introduced amount of oxygen in response to signals of the exhaust gas analyzer.

Furnace hearth according to one of the preceding claims, in which the oxygen lance ( 25 ) is oriented so that the oxygen flow in the inner space ( 29 ) of the furnace to the flame direction of the burner ( 1 ) forms an angle of over 90 °.

Furnace hearth according to one of the preceding claims, in which the oxygen lance ( 25 ) with respect to the horizontal extent of the interior ( 29 ) of the hearth furnace is arranged in a exhaust gas side half.

Furnace hearth according to one of the preceding claims, in which the oxygen lance ( 25 ) is arranged so that the generated oxygen flow with respect to the vertical extent of the interior ( 29 ) of the hearth furnace is arranged in an upper half.

A hearth furnace according to any one of the preceding claims, which is designed as a multi-chamber furnace and has a Abschwelkammer, in which the burner and the oxygen lance are arranged.

Furnace hearth according to one of the preceding claims with a device ( 6 - 13 ) for adjusting the flame length of the burner ( 1 ), one of the performance of the burner ( 1 ) allows substantially independent adjustment of the flame length.

A hearth furnace according to any one of the preceding claims, wherein the burner ( 1 ) is aligned so that its flame is directed at an angle of at least 25 ° relative to the horizontal to the metal to be heated down.

A hearth furnace according to any one of the preceding claims, which for melting non-ferrous metals, in particular Al, Cu, Pb or Zn, preferably Al, is configured.

Method for melting a metal charge of a hearth furnace, in particular according to one of the preceding claims, by means of a burner ( 1 ), whose flame in the interior ( 29 ) of the furnace, wherein the furnace is operated discontinuously and substantially horizontally ( 27 ) and with the help of an oxygen lance ( 25 ) during operation oxygen in the interior ( 29 ) of the hearth furnace is introduced in order to prevent a local excess of oxygen in the interior space ( 29 ) of the furnace to cause a post-oxidation of exhaust gases, in particular carbonization gases.

Method according to Claim 13, in which the power of the burner ( 1 ) for compensation by the post-oxidation of released energy depending on the oxygen input through the oxygen lance ( 25 ) is reduced.

A method according to claim 13 or 14, wherein the burner ( 1 ) for reducing the nitrogen oxide attack in nitrogenous fuels ( 1 ) with substoichiometric oxygen supply of the burner ( 1 ) is self-operated.

Use of a hearth furnace according to any one of claims 1-12 to Melting of metals, in particular non-ferrous metals, in particular Al, Cu, Pb or Zn, preferably Al.