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 PDFInfo
- 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- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/20—Arrangements of heating devices
- F27B3/205—Burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0084—Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0084—Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
- C22B21/0092—Remelting scrap, skimmings or any secondary source aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/26—Arrangements of heat-exchange apparatus
- F27B3/263—Regenerators
- F27B3/266—Exhaust gases reversing flow devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Abstract
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.
Eine Reihe von Druckschriften beschreiben die Vorwärmung von Verbrennungsluft durch Verwendung von Regeneratoren. Diese Technik ist allgemein üblich. Beispiele für solche Veröffentlichungen sind
Schmelzverfahren unter Verwendung von Sauerstoff, der nicht vorgewärmt wird, sind beispielsweise in
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
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
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 ((
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
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
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
(
Die Anreicherung von normaler Umgebungsluft mit Sauerstoff zur Herstellung der sauerstoffangereicherten Verbrennungsluft, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, erfolgt mit Hilfe des Mischers (
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
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)
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)
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)
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 |
-
2010
- 2010-06-02 DE DE102010029648A patent/DE102010029648A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (16)
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)
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)
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 |