DE102010029648A1 - Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower - Google Patents

Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower Download PDF

Info

Publication number
DE102010029648A1
DE102010029648A1 DE102010029648A DE102010029648A DE102010029648A1 DE 102010029648 A1 DE102010029648 A1 DE 102010029648A1 DE 102010029648 A DE102010029648 A DE 102010029648A DE 102010029648 A DE102010029648 A DE 102010029648A DE 102010029648 A1 DE102010029648 A1 DE 102010029648A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
furnace
oxygen
combustion air
melting
flame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010029648A
Other languages
German (de)
Inventor
Dieter Kutzner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102010029648A priority Critical patent/DE102010029648A1/en
Publication of DE102010029648A1 publication Critical patent/DE102010029648A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/20Arrangements of heating devices
    • F27B3/205Burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/0084Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/0084Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
    • C22B21/0092Remelting scrap, skimmings or any secondary source aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/26Arrangements of heat-exchange apparatus
    • F27B3/263Regenerators
    • F27B3/266Exhaust gases reversing flow devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004Systems for reclaiming waste heat
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Abstract

The method involves operating burners (2a, 2b) of a furnace e.g. hearth furnace and/or tank furnace (1), using radiant flame. Oxygen is supplied to combustion air flow for enriching the combustion air on a pressure side of a combustion air blower (7a). The oxygen-enriched combustion air is preheated at a temperature of approximately 100-200 degrees Centigrade below a furnace room temperature. The flame is tested and analyzed by an observation window with a camera i.e. personal communication device (PCD) camera with UV filter. Bright luminous color of the flame is recognized with a naked eye.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von Metallen oder Glas, bevorzugt von Aluminium, oder zum Wärmebehandeln von Metallen, insbesondere von Stahl.The present invention relates to a process for melting metals or glass, preferably aluminum, or for heat treating metals, in particular steel.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren zum Schmelzen von Metallen oder Glas bzw. zum Wärmebehandeln von Metallen wie Stahl sind im Prinzip seit langem bekannt. Das Metall oder Glas wird in einem Ofen geschmolzen bzw. erwärmt. Hierfür werden entweder direkte Erwärmungsverfahren, bei denen das zu schmelzende bzw. erwärmende Material durch direkte Einwirkung von Flammen geschmolzen bzw. erwärmt wird, oder indirekte Schmelzverfahren, bei denen die Ofenwand und dadurch das Material erwärmt wird, beispielsweise mit elektrisch betriebenen Öfen, eingesetzt.Methods for melting metals or glass or for heat treating metals such as steel have been known in principle for a long time. The metal or glass is melted or heated in an oven. For this purpose, either direct heating methods, in which the material to be melted or heated is melted or heated by the direct action of flames, or indirect melting methods in which the furnace wall and thereby the material is heated, for example, with electrically operated furnaces used.

Bei den direkten Schmelzverfahren werden Brenner eingesetzt, bei denen durch Verbrennung eines Brennstoffs, beispielsweise Erdgas oder Erdöl, unter Zufuhr eines Oxidationsmittels, im allgemeinen Luft oder Sauerstoff, eine Flamme erzeugt wird, durch deren Wärme das im Ofen befindliche Material zum Schmelzen gebracht wird.In the direct melting method burners are used in which by combustion of a fuel, for example natural gas or petroleum, with the supply of an oxidizing agent, generally air or oxygen, a flame is generated, through the heat of which the material in the furnace is melted.

Werden die Brenner mit Luft als Oxidationsmittel betrieben, so bezeichnet man sie als „air-fuel burner”, bei Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsmittel werden die Brenner als „oxy-fuel burner” bezeichnet.If the burners are operated with air as the oxidant, it is referred to as an "air-fuel burner", when using oxygen as an oxidant, the burners are referred to as "oxy-fuel burner".

Häufig werden regenerative Schmelz- bzw. Erwärmungsverfahren verwendet. Dabei werden die bei der Verbrennung erzeugten Abgase aus dem Ofen abgeleitet und ihre Wärme in sogenannten Regeneratoren zur Vorwärmung der Verbrennungsluft eingesetzt, um Energie einzusparen. Bei Verwendung von Sauerstoff statt Luft als Oxidationsmittel erfolgt normalerweise keine Vorwärmung, da es technisch insbesondere unter Sicherheitsaspekten sehr schwierig ist, vorgeheizten Sauerstoff zu handhaben.Frequently, regenerative melting or heating methods are used. The exhaust gases generated during combustion are derived from the furnace and their heat is used in so-called regenerators to preheat the combustion air to save energy. When using oxygen instead of air as the oxidizing agent, no preheating is normally carried out, since it is technically very difficult to handle preheated oxygen, in particular for safety reasons.

Bei Verwendung von Luft als Oxidationsmittel besteht das Problem, dass diese ca. 79 Vol.-% Stickstoff enthält, der jeweils mit vorgewärmt werden muss, wodurch ein unnötig hoher Energieverbrauch verursacht wird, und zudem durch Oxidation dieses Stickstoffs bei der Verbrennung die unerwünschten giftigen Stickoxide (NOx) gebildet werden, die dann wieder aufwendig aus dem Abgas entfernt werden müssen, um eine Feisetzung in die Umwelt zu verhindern.When using air as an oxidizing agent, there is the problem that it contains about 79% by volume of nitrogen, which must be preheated in each case, which causes unnecessarily high energy consumption, and also by oxidation of this nitrogen during combustion, the unwanted toxic nitrogen oxides (NOx) are formed, which then have to be removed again consuming from the exhaust gas to prevent a release into the environment.

Wenn jedoch Sauerstoff statt Luft als Oxidationsmittel verwendet wird, ist die Abgastemperatur verglichen mit Luftbrennern extrem hoch und zudem kann möglicherweise eine unerwünschte Oxidation der zu schmelzenden bzw zu erwärmenden Metalle eintreten.However, if oxygen is used as the oxidant instead of air, the exhaust gas temperature is extremely high compared to air burners, and undesirable oxidation of the metals to be melted or heated may possibly occur.

Einige Patentdokumente offenbaren den Einsatz von vorgewärmtem Sauerstoff in „oxy-fuel-Brennern”, auch wenn dieser sich in der Praxis bisher nicht durchgesetzt hat.Some patent documents disclose the use of preheated oxygen in "oxy-fuel burners", even though this has not previously been established in practice.

EP 0 928 938 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Zufuhr von vorgewärmtem Sauerstoff zu einem mit einem „oxy-fuel-Brenner” betriebenen Ofen. Es sind ein oder mehrere Regeneratoren vorgesehen, die jeweils ein erstes und zweites Regeneratorbett aufweisen. Diese beiden Betten werden alternierend so betrieben, dass eines mit heißem Abgas aus dem Ofen vorgewärmt wird, während das andere Sauerstoff durch Durchleiten durch ein bereits vorgewärmten Bett zur Zufuhr in den Brenner vorheizt. Der Sauerstoff wird auf ca. 704 bis ca. 1093°C (1300 bis 2000°F) vorgewärmt, und zwar auf eine Temperatur, die höchstens 204°C (400°F) unterhalb der Abgastemperatur liegt. Diese beträgt im allgemeinen ca. 1315°C (2400°F). Gemäß dieser Druckschrift wird Sauerstoff als Oxidationsmittel mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 30%, bevorzugt aber 80%, oder als technisch reiner Sauerstoff mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 99,5% verwendet. Durch die Verwendung von Sauerstoff anstelle von Luft wird gemäß dieser Druckschrift die Energieeffizienz und Produktivität des Schmelzverfahrens verbessert und die Bildung ungewünschter Stickoxid(NOx)-Emissionen im Abgas vermindert. Demgegenüber steht der Nachteil, dass Sauerstoff verglichen mit normaler Verbrennungsluft verhältnismäßig teuer ist. EP 0 928 938 A1 describes a method and apparatus for supplying preheated oxygen to an oven operated with an "oxy-fuel burner". One or more regenerators are provided, each having a first and second regenerator bed. These two beds are alternately operated so that one is preheated with hot exhaust gas from the furnace, while the other oxygen preheats by being passed through an already preheated bed for supply to the burner. The oxygen is preheated to about 704 to about 1093 ° C (1300 to 2000 ° F), to a temperature that is at most 204 ° C (400 ° F) below the exhaust gas temperature. This is generally about 1315 ° C (2400 ° F). According to this document, oxygen is used as oxidizing agent with an oxygen concentration of at least 30%, but preferably 80%, or as technically pure oxygen with an oxygen concentration of at least 99.5%. By using oxygen instead of air, this document improves the energy efficiency and productivity of the smelting process and reduces the formation of unwanted nitrogen oxide (NOx) emissions in the exhaust. In contrast, there is the disadvantage that oxygen is relatively expensive compared to normal combustion air.

Eine Reihe von Druckschriften beschreiben die Vorwärmung von Verbrennungsluft durch Verwendung von Regeneratoren. Diese Technik ist allgemein üblich. Beispiele für solche Veröffentlichungen sind US 2006/0129020 und GB 1 538 255 .A number of documents describe the preheating of combustion air by using regenerators. This technique is common practice. Examples of such publications are US 2006/0129020 and GB 1 538 255 ,

DE 1 957 109 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen von Aluminium, bei denen eine Kombination von „oxy-fuel” und „air-fuel” Brennern eingesetzt wird. Ähnliches ist ebenfalls in EP 0 939 059 A2 offenbart. DE 1 957 109 discloses a method and apparatus for melting aluminum using a combination of oxy-fuel and air-fuel burners. Something similar is also in EP 0 939 059 A2 disclosed.

Schmelzverfahren unter Verwendung von Sauerstoff, der nicht vorgewärmt wird, sind beispielsweise in WO 02/103 067 A2 , EP 1 243 663 A2 , WO 2004/108 974 A1 , WO 02/088 400 A1 , EP 2 098 603 A1 und DE 1 458 922 A1 offenbart.Melting processes using oxygen that is not preheated are described, for example, in US Pat WO 02/103 067 A2 . EP 1 243 663 A2 . WO 2004/108 974 A1 . WO 02/088400 A1 . EP 2 098 603 A1 and DE 1 458 922 A1 disclosed.

DE 27 04 101 beschreibt einen Ofen mit verschiedenen Brennervorrichtungen, die Brennstoff und Sauerstoff verwenden, wobei der Sauerstoff durch direktes Mischen, also ohne Einsatz eines Regenerators, mit den Abgasen der Ofenkammer vorgeheizt wird. DE 27 04 101 describes a furnace with various burner devices that use fuel and oxygen, the oxygen by direct mixing, without the use of a Regenerators, is preheated with the exhaust gases of the furnace chamber.

DE 36 90 574 C2 offenbart ein Verfahren zum Frischen von Eisen oder Aluminium, bei dem vorgewärmte Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft direkt in einen Ofen eingebracht wird. Diese Luft oder sauerstoffangereicherte Luft wird jedoch nicht zum Betrieb der Brenner eingesetzt. DE 36 90 574 C2 discloses a process for refining iron or aluminum in which preheated air or oxygen-enriched air is introduced directly into an oven. However, this air or oxygen-enriched air is not used to operate the burners.

US 3,207,493 beschreibt regenerative Öfen, bei denen Verbrennungsluft (oder Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft) durch Paare von Regeneratoren vorgewärmt wird. Es sind weder Temperaturen noch Sauerstoffgehalte offenbart. US 3,207,493 describes regenerative furnaces where combustion air (or oxygen or oxygen-enriched air) is preheated by pairs of regenerators. There are neither temperatures nor oxygen levels disclosed.

WO 2007/048429 A1 beschreibt einen „oxy-fuel burner” mit variabler Flammenlänge, der mit auf 60°C vorgewärmtem Sauerstoff oder Luft betrieben wird. WO 2007/048429 A1 describes an "oxy-fuel burner" with variable flame length, which is operated with preheated to 60 ° C oxygen or air.

WO 00/79182 A1 beschreibt ebenfalls „oxy-fuel burner” unter Verwendung von vorgewärmtem Sauerstoff. Es werden besondere Ausgestaltungen des Brenners beansprucht. Zudem wird der Brennstoff gemäß diesem Dokument vorgewärmt. WO 00/79182 A1 also describes "oxy-fuel burner" using preheated oxygen. There are claimed particular embodiments of the burner. In addition, the fuel is preheated according to this document.

M. Flamme und P. Grohmann, GASWÄRME International (56) Nr. 8/2007, Seite 565 bis 570 diskutiert die Effizienzsteigerung von Thermoprozessanlagen durch Sauerstoffeinsatz anstelle der Verwendung von Luft. Der Kostenreduktion stehen gemäß dem Artikel jedoch nachteilig die Kosten für den Sauerstoff gegenüber. Die Vorteile der Sauerstoffanreicherung sind gemäß Seite 569, linke Spalte darin zu sehen, dass der Bedarf an Verbrennungsluft reduziert bzw. eliminiert wird und zu geringeren Stickoxidemissionen führt. Weiter ist ein Anstieg der Flammentemperatur ohne zusätzliche Brennstoffkosten zu beobachten. Dadurch kann die Produktivität gesteigert werden und der Brennstoffverbrauch um bis zu 50% verringert werden. Insgesamt kann eine Reduktion des Brennstoffverbrauchs um 30 bis 50%, eine Reduktion der Stickoxidemission um bis zu 90%, eine Reduktion der Staubemission um 30 bis 90% und eine Produktionssteigerung um 10 bis 30% durch den Einsatz von Sauerstoff erreicht werden. Weiterhin werden eine verbesserte Temperaturgleichmäßigkeit, besserer Wärmeübergang und bessere Regelbarkeit als Vorteile genannt. Weiterhin offenbart der Artikel auf Seite 569, linke Spalte oben, dass durch die Beeinflussung der Flammenform und die Verbesserung der Strahlungseigenschaften der Flamme eine Verbesserung der Wärmeabgabe erreicht wird. Dabei wird auf Seite 566 unten rechts besonders hervorgehoben, dass eine flammenlose Verbrennung, d. h. eine nichtstrahlende Flamme, vorteilhaft ist. M. Flamme and P. Grohmann, GASWÄRME International (56) No. 8/2007, pages 565 to 570 discusses increasing the efficiency of thermal process plants by using oxygen instead of using air. However, according to the article, the cost reduction is adversely affected by the cost of oxygen. The advantages of oxygen enrichment can be seen from page 569, left column in that the need for combustion air is reduced or eliminated and leads to lower nitrogen oxide emissions. Furthermore, an increase in the flame temperature is observed without additional fuel costs. This can increase productivity and reduce fuel consumption by up to 50%. Overall, a reduction in fuel consumption by 30 to 50%, a reduction of nitrogen oxide emissions by up to 90%, a reduction of dust emissions by 30 to 90% and an increase in production by 10 to 30% by the use of oxygen can be achieved. Furthermore, improved temperature uniformity, better heat transfer and better controllability are mentioned as advantages. Furthermore, the article on page 569, left column above, discloses that improving the heat output is achieved by influencing the flame shape and improving the radiation characteristics of the flame. It is particularly emphasized on page 566 bottom right that flameless combustion, ie a non-radiative flame, is advantageous.

R. Jeschar, E. Specht und H.-G. Bittner, Stahl und Eisen 108 (1988) Nr. 18, Seite 835 , diskutiert ebenfalls die Vor- und Nachteile einer Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft bei Industrieöfen. Hier wird hervorgehoben, dass eine Erhöhung der Prozesstemperatur oder die Einsparung von Brennstoff genutzt werden können. Nachteilig sind demgegenüber die zusätzlichen Kosten für Sauerstoff. Hohe Abgastemperaturen werden als Problem dargestellt. Weiterhin gibt es bei einer Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft Schwierigkeiten dahingehend, die Wärme aus dem Abgas zurückzugewinnen, da häufig die Abgase sehr verschmutzt oder aggressiv sind. R. Jeschar, E. Specht and H.-G. Bittner, Stahl and Eisen 108 (1988) No. 18, page 835 , also discusses the advantages and disadvantages of oxygen enrichment of combustion air in industrial furnaces. Here it is emphasized that an increase of the process temperature or the saving of fuel can be used. On the other hand, the additional costs for oxygen are a disadvantage. High exhaust gas temperatures are presented as a problem. Further, with an oxygen enrichment of the combustion air, there is a difficulty in recovering the heat from the exhaust gas because the exhaust fumes are often very dirty or aggressive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Hinblick auf die vorstehend dargestellten Nachteile und Probleme des Stands der Technik bestand daher weiterhin Bedarf an einem Verfahren zum Schmelzen von Metallen oder Glas bzw. Wärmebehandeln von Metallen, bei dem die genannten Nachteile nicht auftreten.In view of the above-described disadvantages and problems of the prior art, therefore, there was still a need for a method for melting metals or glass or heat treating metals, in which the disadvantages mentioned do not occur.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zum Schmelzen von Metallen oder Glas bzw. Wärmebehandeln von Metallen bereitzustellen, bei dem eine hohe Produktivität, verbunden mit geringerer Bildung von schädlichen Abgasen, insbesondere NOx und CO, auf kostengünstige Weise erzielt werden kann.The object of the present invention is therefore to provide a method for melting metals or glass or heat treatment of metals, in which a high productivity, combined with less formation of harmful exhaust gases, in particular NOx and CO, can be achieved in a cost effective manner.

Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 definiert.The object is achieved by the method according to claim 1. Further preferred embodiment of the method are defined in claims 2 to 7.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

1 ist eine schematische Darstellung einer Schmelzanlage für Aluminium, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. 1 is a schematic representation of a smelting plant for aluminum, in which the inventive method can be performed.

2 und 3 sind schematische Darstellungen dieser Anlage zur Illustrierung der beiden abwechselnden Betriebsarten. 2 and 3 are schematic representations of this system to illustrate the two alternating modes.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zum Schmelzen von Metallen oder Glas oder zum Wärmebehandeln von Metallen, insbesondere von Stahl, eingesetzt. Diese Wärmebehandlung erfolgt oft bei gegossenen Stahlformteilen vor der Weiterverarbeitung.The method according to the invention is used for melting metals or glass or for heat-treating metals, in particular steel. This heat treatment often takes place in cast steel moldings prior to further processing.

Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzen von Aluminium und hier insbesondere von Aluminiumschrott eingesetzt.The process according to the invention is particularly preferably used for melting aluminum and here in particular aluminum scrap.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mit strahlender Flamme gearbeitet wird. Gemäß den bekannten Verfahren des Stands der Technik kommen im Gegensatz dazu strahlungslose Flammen zum Einsatz. Unter „strahlender Flamme” wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Flamme hell, fast weiß, und deutlich sichtbar leuchtet. Im Gegensatz dazu ist eine strahlungslose Flamme kaum bzw. gar nicht sichtbar. Die Flamme kann durch ein in der Ofenwand vorgesehenes Beobachtungsfenster mit einer Spezialkamera, z. B. einer PCD-Kamera mit UV-Filter, untersucht und analysiert werden. Die helle leuchtende Farbe der strahlenden Flamme ist aber bereits mit bloßem Auge deutlich erkennbar, wobei zur Vermeidung von Augenschäden darauf zu achten ist, dass man nicht direkt in die Flamme schaut. The method is characterized in that working with a radiant flame. In contrast, according to the known methods of the prior art, radiationless flames are used. Under "radiant flame" is understood according to the invention that the flame bright, almost white, and clearly visible lights. In contrast, a radiationless flame is hardly or not at all visible. The flame can through a provided in the furnace wall observation window with a special camera, z. As a PCD camera with UV filter, examined and analyzed. However, the bright bright color of the radiant flame is already clearly visible to the naked eye, it being important to avoid eye damage that you do not look directly into the flame.

Erfindungsgemäß wird sauerstoffangereicherte Luft als Oxidationsmittel für den Brennstoff verwendet. Unter Sauerstoffanreicherung wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Luft mehr als ca. 22 Vol.-% bis weniger als 30 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der Verbrennungsluft, Sauerstoff enthält. Normale Luft enthält Sauerstoff in einer Menge von ca. 21 Vol.-%. Dieser Anteil ist erfindungsgemäß erhöht. Ein Anteil von 30 Vol.-% oder mehr wird aber erfindungsgemäß als ungünstig ausgeschlossen. Bei einem Anteil von 30 Vol.-% oder mehr wird nämlich eine zu hohe Bildung von Stickoxiden durch Oxidation beobachtet. Zudem wäre ein solch hoher Sauerstoffanteil unwirtschaftlich und führt zu Sicherheitsrisiken beim Betrieb des Schmelzofens. So sind bei einem hohen Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft besondere Sicherheitsvorschriften einzuhalten, was die Kosten stark erhöht. Zudem besteht bei einem höheren Sauerstoffanteil der Verbrennungsluft als 30 Vol.-% eine stark erhöhte Brandgefahr.According to the invention, oxygen-enriched air is used as the oxidant for the fuel. Under oxygen enrichment is understood according to the invention that the air contains more than about 22 vol .-% to less than 30 vol .-%, based on the volume of the combustion air, oxygen. Normal air contains oxygen in an amount of about 21% by volume. This proportion is increased according to the invention. However, a content of 30% by volume or more is excluded according to the invention as unfavorable. Namely, at a content of 30% by volume or more, excessive formation of nitrogen oxides by oxidation is observed. In addition, such a high oxygen content would be uneconomical and leads to safety risks in the operation of the furnace. Thus, with a high oxygen content of the combustion air to comply with special safety regulations, which greatly increases the cost. In addition, with a higher oxygen content of the combustion air than 30 vol .-%, a greatly increased risk of fire.

Erfindungsgemäß wird zur Anreicherung der Verbrennungsluft handelsüblicher Sauerstoff (z. B. von Air Liquide oder Linde AG erhältlich) eingesetzt, der an einer beliebigen Stelle dem Verbrennungsluftstrom zugeführt wird, jedoch vor der Einleitung in den Regenerator. Insbesondere erfolgt die Anreicherung der Verbrennungsluft mit Sauerstoff auf der Druckseite des Verbrennungsluftgebläses ((10) in 1 bis 3). Der Sauerstoff wird erfindungsgemäß nicht vor der Durchleitung durch das Verbrennungsluftgebläse (7a) ins System eingeführt, da so eine Brandgefahr vermieden werden kann. Die Reinheit des zugeführten Sauerstoffs entspricht technischem Grad und beträgt bevorzugt mindestens ca. 99,5 Vol.-%.Commercially available oxygen (eg obtainable from Air Liquide or Linde AG) is used in accordance with the invention for enriching the combustion air, which oxygen is supplied to the combustion air stream at any point, but before it is introduced into the regenerator. In particular, the enrichment of the combustion air with oxygen takes place on the pressure side of the combustion air blower (( 10 ) in 1 to 3 ). The oxygen is inventively not before the passage through the combustion air blower ( 7a ) introduced into the system, as a fire risk can be avoided. The purity of the oxygen supplied corresponds to technical grade and is preferably at least about 99.5 vol .-%.

Als Ofen kommen erfindungsgemäß alle gängigen direkt beheizten Ofentypen in Frage. Insbesondere sind hier als Schmelzöfen Herd- und Wannenöfen zu nennen. Für die Wärmebehandlung von Metallen sind insbesondere Hubbalken-, Stoß-, Drehherd,- Drehteller- und Schmiedeöfen erfindungsgemäß verwendbar. Alle genannten Ofentypen werden üblicherweise in diesem Bereich der Technik verwendet. Es sind erfindungsgemäß alle gängigen Modelle und Typen einsetzbar. Eine erfindungsgemäße Schmelzanlage für das Schmelzen von Metallen, insbesondere Aluminium, ist in 1 dargestellt.As furnace according to the invention all common directly heated furnace types in question. In particular, stove and pan furnaces are to be mentioned here as melting furnaces. For the heat treatment of metals in particular walking beam, shock, rotary hearth, - turntable and forging furnaces are used according to the invention. All mentioned oven types are commonly used in this field of technology. According to the invention, all common models and types can be used. A melting plant according to the invention for the melting of metals, in particular aluminum, is known in 1 shown.

Der Ofen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden. Üblich sind diskontinuierliche Verfahren, und diese sind erfindungsgemäß auch bevorzugt. Das Metall bzw. Glas wird dabei vollständig geschmolzen bzw. das Metall bis zum Erreichen der vorgewählten Temperatur erwärmt, und dann der Ofen geleert. Anschließend wird neues zu behandelndes. Material eingebracht und das Verfahren wiederholt.The furnace can be operated continuously or discontinuously. Usual are discontinuous processes, and these are also preferred according to the invention. The metal or glass is completely melted or the metal is heated until reaching the preselected temperature, and then emptied the oven. Subsequently, new will be treated. Material introduced and the process repeated.

Der Ofen kann erfindungsgemäß mit einem oder mehreren Brennern und einem oder mehreren Regeneratoren betrieben werden: Es werden immer gleich viele Brenner wie Regeneratoren eingesetzt, und die Anzahl dieser Brenner/Regeneratoren-Paare ist gerade. Üblicherweise erfolgt der Betrieb so, dass der Brennstoff, erfindungsgemäß bevorzugt Erdgas oder Mineralöl wie leichtes oder schweres Heizöl, besonders bevorzugt Erdgas, zum Betrieb des einen Brenners verwendet wird, dessen Flamme dann das im Ofen befindliche Metall oder Glas zum Schmelzen bringt bzw. das Metall erwärmt. Das bei der Verbrennung erzeugte Abgas wird in einen Regenerator geführt und dort zum Vorwärmen des aus wärmeleitfähigem Material bestehenden Regeneratorbetts verwendet.The furnace can be operated according to the invention with one or more burners and one or more regenerators: There are always used as many burners as regenerators, and the number of burner / regenerator pairs is even. Usually, the operation takes place in such a way that the fuel, preferably natural gas or mineral oil, such as light or heavy fuel oil, particularly preferably natural gas, is used to operate the one burner, the flame of which then melts the metal or glass in the furnace or the metal heated. The exhaust gas produced during the combustion is conducted into a regenerator and used there for preheating the regenerator bed consisting of thermally conductive material.

Ein Regenerator ist erfindungsgemäß eine Wärmerückgewinnungsanlage, in der ein Wärmespeichermedium, beispielsweise aus keramischem Werkstoff, erwärmt wird. Das Wärmespeichermedium besteht aus temperaturbeständigem, temperaturwechselbeständigem und chemisch resistentem Material. Bevorzugt liegt es in Form einer Aufschüttung von Kugeln mit einem Durchmesser von ca. 10 bis 50 mm vor, durch deren Zwischenräume das Abgas bzw. die sauerstoffangereicherte Luft strömt. Es ist aber auch möglich, das Material in Form geometrischer Körper wie z. B. Röhren oder Waben einzusetzen. Dann wird anschließend die Verbrennungsluft durch das Speichermedium geführt und dadurch vorgewärmt, wobei das Speichermedium selbst wieder abgekühlt wird.A regenerator according to the invention is a heat recovery system in which a heat storage medium, for example of ceramic material, is heated. The heat storage medium consists of temperature-resistant, thermal shock resistant and chemically resistant material. Preferably, it is in the form of a bed of balls with a diameter of about 10 to 50 mm, through the spaces between the exhaust gas and the oxygen-enriched air flows. But it is also possible, the material in the form of geometric body such. B. use tubes or honeycombs. Then, the combustion air is then passed through the storage medium and thereby preheated, the storage medium itself is cooled again.

Die sauerstoffangereicherte Luft wird erfindungsgemäß auf einen Wert von ca. 200 bis 100°C unterhalb der Ofenraumtemperatur erwärmt.The oxygen-enriched air is heated according to the invention to a value of about 200 to 100 ° C below the furnace chamber temperature.

Die genannten Temperaturen werden jeweils an den gewünschten Punkten der Anlage mit üblichen Messvorrichtungen gemessen.The temperatures mentioned are measured in each case at the desired points of the system using conventional measuring devices.

Damit die Temperaturen jeweils einigermaßen konstant gehalten werden können, werden bevorzugt zwei Regeneratoren und zwei Brenner abwechselnd betrieben. Während der eine Regenerotor vorgeheizt wird, erfolgt die Vorwärmung der sauerstoffangereicherten Verbrennungsluft in dem anderen Regenerator und umgekehrt. So wird zwischen zwei Betriebsarten des Regenerators gewechselt. Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, beim Wechsel zwischen den Betriebsarten „Durchleiten der sauerstoffangereicherten Verbrennungsluft” und „Durchleiten von Abgas” zunächst den Regenerator zu spülen, wie z. B. in EP 0 928 938 A1 beschrieben. Es wird erfindungsgemäß stattdessen vor diesem Umschalten für kurze Zeit, d. h. während 1 bis 5 Sekunden, die Zufuhr von Sauerstoff zur Verbrennungsluft unterbrochen, so dass während dieser kurzen Zeit Luft mit normalem Sauerstoffgehalt von ca. 21 Vol.-% durch den Regenerator strömt. Dann wird auf Durchleiten von Abgas umgeschaltet und die Zufuhr von Sauerstoff zur Verbrennungsluft, die dann aber dem zweiten Brenner zugeleitet wird, wieder aufgenommen.So that the temperatures can be kept fairly constant, be preferably two regenerators and two burners operated alternately. While a Regenerotor is preheated, the preheating of the oxygen-enriched combustion air takes place in the other regenerator and vice versa. This switches between two operating modes of the regenerator. According to the invention, it is not necessary, when switching between the modes "passing the oxygen-enriched combustion air" and "passing exhaust" first flush the regenerator, such. In EP 0 928 938 A1 described. Instead, according to the invention, the supply of oxygen to the combustion air is interrupted for a short time, ie for 1 to 5 seconds, so that during this short time air with a normal oxygen content of about 21 vol .-% flows through the regenerator. Then it is switched to passing exhaust gas and the supply of oxygen to the combustion air, which is then fed to the second burner resumed.

Der Ofen wird erfindungsgemäß wie üblich stets bei einem leichten Überdruck von ca. 0,1 bis 0,3 mbar (10 bis 30 Pa) gegenüber der Umgebung betrieben.The furnace according to the invention is always operated as usual with a slight overpressure of about 0.1 to 0.3 mbar (10 to 30 Pa) compared to the environment.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei dieser Verfahrensführung, d. h. durch Einsatz einer strahlenden Flamme und Verwendung von sauerstoffangereichter Luft mit dem vorstehend definierten Sauerstoffanteil, die Ofenraumtemperatur gegenüber der bei den üblichen Verfahren eingesetzten deutlich gesenkt werden kann, insbesondere um ca. 50 bis 150°C, verglichen mit einem üblichen regenerativen Schmelzverfahren.Surprisingly, it has been found that in this process management, d. H. by using a radiating flame and using oxygen-enriched air with the above-defined oxygen content, the furnace chamber temperature compared to that used in the conventional methods can be significantly reduced, in particular by about 50 to 150 ° C, compared with a conventional regenerative melting process.

Es ist beispielsweise möglich, durch Verwendung eines Regenerativbrenners (so werden erfindungsgemäß Brenner in Kombination mit Regeneratoren auch gelegentlich bezeichnet) anstelle eines Brenners ohne Regenerator, die Ofenraumtemperatur beim Schmelzen von Aluminiumschrott um ca. 50°C auf ca. 900 bis 1250°C abzusenken. Bei Einsatz von Regenerativbrennern beträgt die Ofenraumtemperatur beim Schmelzen von Aluminium je nach Ofen und Brenner üblicherweise ca. 950 bis 1300°C. Beim Schmelzen von Glas beträgt die Ofenraumtemperatur bei Regenerativbrenner-Einsatz ca. 1250 bis 1450°C, für die Wärmebehandlung. von Stahl normalerweise ca. 800 bis 1250°C. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, durch Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft bei stark strahlender Flamme zu arbeiten und die Ofenraumtemperaturen dadurch um ca. 50 bis 150°C zu senken. D. h. beim Schmelzen von Aluminium wird erfindungsgemäß bei Ofenraumtemperaturen zwischen ca. 900°C und 1050°C gearbeitet, beim Schmelzen von Glas bei ca. 1150 bis 1350°C und beim Wärmebehandeln von Stahl ca. 700 bis 1150°C.It is possible, for example, by using a regenerative burner (burner according to the invention also occasionally referred to in combination with regenerators) instead of a burner without regenerator, the furnace chamber temperature when melting aluminum scrap by about 50 ° C to about 900 to 1250 ° C lower. When using regenerative burners, the furnace chamber temperature during melting of aluminum, depending on the furnace and burner, is usually approx. 950 to 1300 ° C. When melting glass, the furnace chamber temperature for regenerative burner use is about 1250 to 1450 ° C, for the heat treatment. Of steel normally about 800 to 1250 ° C. According to the invention it is now possible to work by oxygen enrichment of the combustion air at high radiant flame and thereby reduce the furnace chamber temperatures by about 50 to 150 ° C. Ie. when melting aluminum, the invention operates at furnace chamber temperatures between about 900 ° C and 1050 ° C, the melting of glass at about 1150 to 1350 ° C and the heat treatment of steel about 700 to 1150 ° C.

Überraschenderweise bleibt dabei aber die Produktivität des Verfahrens gleich, d. h. es wird dieselbe Menge an Metall pro Stunde geschmolzen bzw. wärmebehandelt wie bei den üblichen regenerativen Verfahren, obwohl die Ofenraumtemperatur deutlich gesenkt ist.Surprisingly, however, the productivity of the process remains the same, d. H. The same amount of metal per hour is melted or heat treated as in the conventional regenerative processes, although the furnace chamber temperature is significantly reduced.

Dieser Befund ist sehr überraschend, da üblicherweise Regenerativbrenner mit strahlungsloser Flamme arbeiten und dabei höhere Ofenraumtemperaturen erzielt werden und dies allgemein als vorteilhaft und wünschenswert angesehen wird.This finding is very surprising, since usually regenerative burners work with a non-radiant flame and thereby higher furnace chamber temperatures are achieved and this is generally regarded as advantageous and desirable.

Erfindungsgemäß ist ein weiterer Vorteil, dass durch die Erniedrigung der Ofenraumtemperatur eine längere Standzeit der Öfen erzielt wird und die Gesamt-Produktionsleistung der Öfen erhöht wird, d. h. die Öfen werden durch die geringere Hitze weniger stark angegriffen und haben dadurch eine höhere Lebensdauer. Die Standzeit von Aluminiumschmelzöfen beträgt normalerweise ca. 3 Jahre. Diese Zeit kann bei Betrieb gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens um ca. 1 Jahr verlängert werden. Zudem sind die Kosten für den Ofen deutlich erniedrigt, da preiswerteres Feuerfest-Material für die Auskleidung eingesetzt werden kann als bei Öfen, die bei höheren Ofenraumtemperaturen betrieben werden.According to the invention, a further advantage is that a longer service life of the furnaces is achieved by lowering the furnace chamber temperature and the total production output of the furnaces is increased, ie. H. The ovens are less affected by the lower heat and thus have a longer life. The service life of aluminum smelting furnaces is normally about 3 years. This time can be extended during operation according to the inventive method at least by about 1 year. In addition, the cost of the furnace is significantly reduced, since cheaper refractory material can be used for the lining than in furnaces that are operated at higher furnace chamber temperatures.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Ersparnis an Brennstoff, d. h. insbesondere Erdgas erzielt.Furthermore, according to the invention, a saving in fuel, d. H. especially natural gas.

Detaillierte Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

1 ist eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Schmelzen von Aluminium. 1 is a schematic representation of a plant for carrying out the method according to the invention in the melting of aluminum.

(1) ist ein Herd bzw. Wannenofen, in dem sich das zu schmelzende Aluminium befindet. (2a) und (2b) sind abwechselnd betriebene Brenner. Erdgas wird jeweils durch die Zuleitungen (4a) und (4b) zugeführt. (3a) und (3b) sind Regeneratoren, durch die erfindungsgemäß sauerstoffangereicherte Verbrennungsluft vorgewärmt wird. (5a) und (5b) bezeichnen Umschaltklappen zum Umleiten des Abgasstroms bzw. Luftstroms, der zur Vorwärmung in die Regeneratoren (3a) bzw. (3b) eingeleitet wird. (6a) und (6b) sind Ventile zur Regelung der sauerstoffangereicherten Verbrennungsluft, die den Brennern (2a) und (2b) zugeführt wird. (7a) ist ein Gebläse für die Verbrennungsluft, und (7b) ist ein Gebläse für Abgas. (8) ist ein Schornstein zur Ableitung von überschüssigem Abgas. Der Druck im Ofen wird durch die Abgasregelklappe (9) kontrolliert, die es ermöglicht, jeweils die gewünschte Menge Abgas abzuleiten, so dass der vorgewählte leichte Überdruck im Ofen eingestellt werden kann. (19) ist ein Mischer zum Einbringen von Sauerstoff in den Verbrennungsluftstrom auf der Druckseite des Gebläses (7a).( 1 ) is a stove or furnace in which the aluminum to be melted is located. ( 2a ) and ( 2 B ) are alternately operated burners. Natural gas is fed through the supply lines ( 4a ) and ( 4b ). ( 3a ) and ( 3b ) are regenerators, is preheated by the present invention oxygen-enriched combustion air. ( 5a ) and ( 5b ) refer to changeover valves for diverting the exhaust gas flow or air flow, which is used for preheating in the regenerators ( 3a ) respectively. ( 3b ) is initiated. ( 6a ) and ( 6b ) are valves for controlling the oxygen-enriched combustion air supplied to the burners ( 2a ) and ( 2 B ) is supplied. ( 7a ) is a blower for the combustion air, and ( 7b ) is a blower for exhaust gas. ( 8th ) is a chimney for the discharge of excess exhaust gas. The pressure in the furnace is controlled by the exhaust control flap ( 9 ), which makes it possible to divert the desired amount of exhaust gas, so that the preselected slight overpressure in the oven can be adjusted. ( 19 ) is a mixer for introducing oxygen into the combustion air flow on the pressure side of the blower ( 7a ).

Die Anreicherung von normaler Umgebungsluft mit Sauerstoff zur Herstellung der sauerstoffangereicherten Verbrennungsluft, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, erfolgt mit Hilfe des Mischers (10). The enrichment of normal ambient air with oxygen to produce the oxygen-enriched combustion air, which is used in the process according to the invention, carried out with the aid of the mixer ( 10 ).

2 zeigt in einer schematischen Darstellung den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens bei abwechselndem Betrieb der Brenner und Regeneratoren (2a)/(2b) und (3a)/(3b). Brenner (2b) ist in Betrieb und Brennstoff wird durch die Zufuhrleitung (4b) zum Brenner zugeführt. Ca. 10 Vol.-% des durch die Verbrennung entstandenen Abgases werden durch den Schornstein (8) über die Abgasregelklappe (9) abgeleitet, während ca. 90 Vol.-% des Abgases durch den Brenner (2a) bei geschlossener Brennstoffzufuhr durch den Regenerator (3a) geleitet und erst dann durch den Schornstein (8) abgeführt werden. Dadurch wird der Regenerator (3a) vorgewärmt. Die Verbrennungsluft wird mit Hilfe des Mischers (10) mit Sauerstoff angereichert und durch den Regenerator (3b) vorgewärmt und dem Brenner (2b) als Oxidationsmittel zugeführt. Vor der Durchführung des in 3 dargestellten zweiten Schritts des Verfahrens wird die Sauerstoffzufuhr zur Verbrennungsluft für ca. 1 bis 5 sec unterbrochen, so dass Umgebungsluft durch den Regenerator 3b) strömt. Dann wird zum zweiten Schritt umgeschaltet. 2 1 shows a schematic representation of the first step of the method according to the invention with alternating operation of the burners and regenerators ( 2a ) / ( 2 B ) and ( 3a ) / ( 3b ). Burner ( 2 B ) is in operation and fuel is supplied through the supply line ( 4b ) supplied to the burner. Approximately 10% by volume of the exhaust gas produced by the combustion is passed through the chimney ( 8th ) via the exhaust control flap ( 9 ), while about 90% by volume of the exhaust gas passes through the burner ( 2a ) with closed fuel supply by the regenerator ( 3a ) and only then through the chimney ( 8th ) are discharged. This will make the regenerator ( 3a ) preheated. The combustion air is removed by means of the mixer ( 10 ) enriched with oxygen and by the regenerator ( 3b ) preheated and the burner ( 2 B ) supplied as an oxidizing agent. Before carrying out the in 3 illustrated second step of the method, the oxygen supply to the combustion air is interrupted for about 1 to 5 sec, so that ambient air through the regenerator 3b ) flows. Then, the second step is switched.

3 zeigt schematisch den zweiten Schritt des Verfahrens. Hier ist der Brenner (2a) unter Zuführung von Brennstoff durch die Zuleitung (4a) in Betrieb, und ca. 90 Vol.-% des Abgases werden durch den Brenner (2b) aus dem Ofen abgezogen und zur Vorwärmung des Regenerators (3b) eingesetzt, bevor sie durch den Schornstein (8) entweichen. Die sauerstoffangereicherte Luft wird im Gegenzug durch den Regenerator (3a) vorgewärmt und dem Brenner (2a) zugeführt. 3 schematically shows the second step of the method. Here is the burner ( 2a ) while supplying fuel through the supply line ( 4a ) and about 90% by volume of the exhaust gas is passed through the burner ( 2 B ) withdrawn from the oven and for preheating the regenerator ( 3b ) before they pass through the chimney ( 8th ) escape. The oxygen-enriched air is in turn supplied by the regenerator ( 3a ) preheated and the burner ( 2a ).

Die Temperatur im Ofenraum und an anderen ausgewählten Positionen der Anlage wird durch geeignete Messvorrichtungen überprüft. Derartige Messvorrichtungen sind bekannt. Die Sauerstoffkonzentration wird ebenfalls mit bekannten Messvorrichtungen an geeigneten Positionen der Anlage gemessen. Die Regelung der gesamten Anlage erfolgt computergesteuert und automatisch durch Auswertung der jeweiligen Messwerte für Temperaturen und Sauerstoffkonzentration.The temperature in the furnace chamber and at other selected positions of the plant is checked by suitable measuring devices. Such measuring devices are known. The oxygen concentration is also measured with known measuring devices at suitable positions of the system. The control of the entire system is computer-controlled and automatic by evaluating the respective measured values for temperatures and oxygen concentration.

Die in 2 und 3 dargestellten Schritte werden abwechselnd durchgeführt, bis das Aluminium vollständig geschmolzen ist und aus dem Ofen entnommen wird.In the 2 and 3 The steps shown are performed alternately until the aluminum is completely melted and removed from the oven.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0928938 A1 [0009, 0036] EP 0928938 A1 [0009, 0036]
  • US 2006/0129020 [0010] US 2006/0129020 [0010]
  • GB 1538255 [0010] GB 1538255 [0010]
  • DE 1957109 [0011] DE 1957109 [0011]
  • EP 0939059 A2 [0011] EP 0939059 A2 [0011]
  • WO 02/103067 A2 [0012] WO 02/103067 A2 [0012]
  • EP 1243663 A2 [0012] EP 1243663 A2 [0012]
  • WO 2004/108974 A1 [0012] WO 2004/108974 A1 [0012]
  • WO 02/088400 A1 [0012] WO 02/088400 Al [0012]
  • EP 2098603 A1 [0012] EP 2098603 A1 [0012]
  • DE 1458922 A1 [0012] DE 1458922 A1 [0012]
  • DE 2704101 [0013] DE 2704101 [0013]
  • DE 3690574 C2 [0014] DE 3690574 C2 [0014]
  • US 3207493 [0015] US 3207493 [0015]
  • WO 2007/048429 [0016] WO 2007/048429 [0016]
  • WO 00/79182 A1 [0017] WO 00/79182 A1 [0017]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • M. Flamme und P. Grohmann, GASWÄRME International (56) Nr. 8/2007, Seite 565 bis 570 [0018] M. Flamme and P. Grohmann, GASWÄRME International (56) No. 8/2007, pages 565 to 570 [0018]
  • R. Jeschar, E. Specht und H.-G. Bittner, Stahl und Eisen 108 (1988) Nr. 18, Seite 835 [0019] R. Jeschar, E. Specht and H.-G. Bittner, Stahl and Eisen 108 (1988) No. 18, page 835 [0019]

Claims (7)

Verfahren zum Schmelzen von Metallen oder Glas oder zur Wärmebehandlung von Metallen nach einem üblichen regenerativen Verfahren in einem direkt beheizten Ofen unter Verwendung von einem oder mehreren Brennern, die mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff unter Zufuhr von Verbrennungsluft betrieben werden, sowie unter Verwendung eines oder mehrerer Regeneratoren zum Vorheizen der Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Brenner mit strahlender Flamme betrieben werden.A method for melting metals or glass or for heat treating metals according to a conventional regenerative process in a directly heated furnace using one or more burners operated with a gaseous or liquid fuel with supply of combustion air, and using one or more Regenerators for preheating the combustion air, characterized in that the burner or burners are operated with a radiant flame. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ofenraumtemperatur ca. 50°C bis ca. 150°C niedriger ist als bei einem üblichen regenerativen Schmelz- bzw. Wärmebehandlungsverfahren.The method of claim 1, wherein the furnace room temperature is about 50 ° C to about 150 ° C lower than in a conventional regenerative melting or heat treatment process. Verfahren zum Schmelzen von Aluminium nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metall Aluminium ist und die Ofenraumtemperatur ca. 900 bis 1050°C beträgt.The method for melting aluminum according to claim 1 or 2, wherein the metal is aluminum and the furnace room temperature is about 900 to 1050 ° C. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorgewärmte Verbrennungsluft Sauerstoff-angereichert ist, d. h. Sauerstoff in einem Anteil von mehr als ca. 21 bis weniger als ca. 30 Vol.-%, bezogen auf die Verbrennungsluft, enthält.Method according to one or more of claims 1 to 3, wherein the preheated combustion air is oxygen-enriched, d. H. Oxygen in a proportion of more than about 21 to less than about 30 vol .-%, based on the combustion air contains. Verfahren zum Schmelzen von Aluminium nach Anspruch 4, wobei die Sauerstoff-angereicherte Verbrennungsluft auf eine Temperatur von ca. 100 bis 200°C unterhalb der Ofenraumtemperatur vorgewärmt wird.A method of melting aluminum according to claim 4, wherein the oxygen-enriched combustion air is preheated to a temperature of about 100 to 200 ° C below the furnace chamber temperature. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Metall Aluminium, bevorzugt Aluminiumschrott, ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the metal is aluminum, preferably aluminum scrap. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ofen ein Wannenofen oder ein Herdofen ist.A method as claimed in any one of the preceding claims, wherein the furnace is a hearth furnace or a hearth furnace.
DE102010029648A 2010-06-02 2010-06-02 Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower Withdrawn DE102010029648A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010029648A DE102010029648A1 (en) 2010-06-02 2010-06-02 Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010029648A DE102010029648A1 (en) 2010-06-02 2010-06-02 Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010029648A1 true DE102010029648A1 (en) 2011-04-07

Family

ID=43705785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010029648A Withdrawn DE102010029648A1 (en) 2010-06-02 2010-06-02 Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010029648A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103602818A (en) * 2013-11-13 2014-02-26 安徽省金盈铝业有限公司 Side-blown energy-saving smelting method for secondary aluminium
IT201700047214A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-02 Botta Forni Ind S R L Maintenance oven

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3207493A (en) 1962-08-17 1965-09-21 Incandescent Ltd Regenerative furnaces
DE1458922A1 (en) 1964-03-28 1969-01-16 John Cockerill Sa Method and device for melting and / or refining metals
DE1957109A1 (en) 1968-11-13 1970-06-11 Air Reduction Apparatus and method for melting aluminum
DE2704101A1 (en) 1976-02-09 1977-08-11 Alumax Inc OVEN WITH CLOSED FURNACE CHAMBER AND EXTERNAL EXHAUST GAS RECIRCULATION
GB1538255A (en) 1975-02-06 1979-01-17 Hague Int Recirculating burner
DE3690574C2 (en) 1985-11-15 1995-09-28 Nippon Oxygen Co Ltd Oxygen heating device
EP0928938A1 (en) 1998-01-06 1999-07-14 Praxair Technology, Inc. Regenerative oxygen preheat process for oxy-fuel fired furnaces
EP0939059A2 (en) 1998-02-26 1999-09-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxidizing oxygen-fuel burner firing for reducing NOx emissions from high temperature furnaces
WO2000079182A1 (en) 1999-06-23 2000-12-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges, Claude Preheated fuel and oxidant combustion burner
EP1243663A2 (en) 2001-03-23 2002-09-25 Linde AG Method and apparatus for melting aluminium scrap
WO2002088400A1 (en) 2001-04-27 2002-11-07 Jupiter Oxygen Corp. Oxy-fuel combustion system and uses therefor
WO2002103067A2 (en) 2001-06-19 2002-12-27 Messer Griesheim Gmbh Method for melting down aluminium in a shaft furnace
WO2004108974A1 (en) 2003-06-05 2004-12-16 Linde Aktiengesellschaft Method for the reduction of harmful substances in the waste gases of a burner-fired melting furnace
US20060129020A1 (en) 2004-12-13 2006-06-15 Barends James E Recirculating combustion system
WO2007048429A1 (en) 2005-10-28 2007-05-03 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Oxygen/fuel burner with variable flame length
EP2098603A1 (en) 2008-03-06 2009-09-09 Linde AG Method for melting of aluminium

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3207493A (en) 1962-08-17 1965-09-21 Incandescent Ltd Regenerative furnaces
DE1458922A1 (en) 1964-03-28 1969-01-16 John Cockerill Sa Method and device for melting and / or refining metals
DE1957109A1 (en) 1968-11-13 1970-06-11 Air Reduction Apparatus and method for melting aluminum
GB1538255A (en) 1975-02-06 1979-01-17 Hague Int Recirculating burner
DE2704101A1 (en) 1976-02-09 1977-08-11 Alumax Inc OVEN WITH CLOSED FURNACE CHAMBER AND EXTERNAL EXHAUST GAS RECIRCULATION
DE3690574C2 (en) 1985-11-15 1995-09-28 Nippon Oxygen Co Ltd Oxygen heating device
EP0928938A1 (en) 1998-01-06 1999-07-14 Praxair Technology, Inc. Regenerative oxygen preheat process for oxy-fuel fired furnaces
EP0939059A2 (en) 1998-02-26 1999-09-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxidizing oxygen-fuel burner firing for reducing NOx emissions from high temperature furnaces
WO2000079182A1 (en) 1999-06-23 2000-12-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges, Claude Preheated fuel and oxidant combustion burner
EP1243663A2 (en) 2001-03-23 2002-09-25 Linde AG Method and apparatus for melting aluminium scrap
WO2002088400A1 (en) 2001-04-27 2002-11-07 Jupiter Oxygen Corp. Oxy-fuel combustion system and uses therefor
WO2002103067A2 (en) 2001-06-19 2002-12-27 Messer Griesheim Gmbh Method for melting down aluminium in a shaft furnace
WO2004108974A1 (en) 2003-06-05 2004-12-16 Linde Aktiengesellschaft Method for the reduction of harmful substances in the waste gases of a burner-fired melting furnace
US20060129020A1 (en) 2004-12-13 2006-06-15 Barends James E Recirculating combustion system
WO2007048429A1 (en) 2005-10-28 2007-05-03 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Oxygen/fuel burner with variable flame length
EP2098603A1 (en) 2008-03-06 2009-09-09 Linde AG Method for melting of aluminium

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. Flamme und P. Grohmann, GASWÄRME International (56) Nr. 8/2007, Seite 565 bis 570
R. Jeschar, E. Specht und H.-G. Bittner, Stahl und Eisen 108 (1988) Nr. 18, Seite 835

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103602818A (en) * 2013-11-13 2014-02-26 安徽省金盈铝业有限公司 Side-blown energy-saving smelting method for secondary aluminium
IT201700047214A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-02 Botta Forni Ind S R L Maintenance oven

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1816219A1 (en) Process for the heat treatment of metal strips by direct flame impingement
EP1995333B1 (en) Metal heat treating methods and devices
DE102008047489B4 (en) Burner and method for operating a burner
DE102011014996A1 (en) Air-oxygen mixing burner in the pan furnace
DE2807192A1 (en) PROCEDURE FOR OPERATING A METAL MELTING FURNACE AND GAS BURNER, IN PARTICULAR, CARRYING OUT THE PROCEDURE
DE102010029648A1 (en) Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower
DE3232596C2 (en)
DE3131200C2 (en) Metal heating furnace
WO2014173494A1 (en) Method for regulating a thaw point temperature of a heat treatment oven
DE639900C (en) Process for reducing iron ores in a rotary kiln
EP3228403B1 (en) Method and device for keeping liquid metals warm
EP2167695A1 (en) Method for the heat treatment of a metal band
DE102015009194A1 (en) Apparatus and method for reheating metallic products
DE202005007538U1 (en) Metal melting Rotary furnace
DE202013102653U1 (en) tempering furnace
DE102018000572A1 (en) Apparatus and method for heating and transporting a molten glass
AT252973B (en) Device for heating steel melting vessels
DE10325557A1 (en) Process for reducing pollutants in the exhaust gases from a melting furnace
DE313620C (en) Furnace plant, in particular for iron and steel production
DE969653C (en) Heat furnace designed as a shaft furnace with gas or oil heating
DE233075C (en)
DE698539C (en) Rotary kiln for metallurgical and chemical purposes
DE2552392A1 (en) Supply of heat energy to iron melts - by burning fuel with oxygen in intimate contact with the melt in conventional refining vessels
DE676804C (en) Process and shaft furnace for melting metals
AT22730B (en) Process for the direct production of iron and steel in the rotary kiln.

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Publication of unexamined application with consent of applicant
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130101