DE102011082205A1 - Method for operating a regeneratively heated industrial furnace and regeneratively heated industrial furnace - Google Patents

Method for operating a regeneratively heated industrial furnace and regeneratively heated industrial furnace Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines über wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher (10) regenerativ beheizten Industrieofens (100) mit einem Ofenraum (21) eines Ofens (20), insbesondere mit einer Schmelzwanne für Glas (20B), wobei der regenerative Wärmespeicher (10) einen ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (11, 11‘) zum Ofenraum (21) und einen umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung hat, aufweisend die Schritte: – sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft und Zuführung der sekundär vorgewärmten Verbrennungsluft (VL) zum regenerativen Wärmespeicher (10); – primäre Nutzung des Abgases in dem regenerativen Wärmespeicher (10) zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft (VL); – sekundäre Nutzung (30) des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft (VL) aus einer Abwärme des Ofens (20) gewonnen wird, und im Betrieb des Industrieofens (100) eine Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) erhöht ist gegenüber einer Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) ohne sekundäre Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL).The invention relates to a method for operating a regeneratively heated by at least one regenerative heat storage (10) industrial furnace (100) having a furnace chamber (21) of a furnace (20), in particular with a melting tank for glass (20B), wherein the regenerative heat storage (10 ) has an oven-side heat storage gas passage (11, 11 ') to the furnace chamber (21) and an ambient heat storage gas passage (12) to the environment, comprising the steps: - secondary preheating the combustion air and supplying the secondary preheated combustion air (VL) to the regenerative heat storage (10) ; - Primary use of the exhaust gas in the regenerative heat storage (10) for the primary preheating of the combustion air (VL); - Secondary use (30) of the exhaust gas following the ambient heat storage gas passage (12) to the environment. According to the invention, it is provided that the secondary preheating of the combustion air (VL) from a waste heat of the furnace (20) is obtained, and in the operation of the industrial furnace (100) an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage (12) is increased compared to an exhaust gas outlet temperature on ambient heat storage gas passage (12) without secondary preheating (40) of the combustion air (VL).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zum Betrieb eines über wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher regenerativ beheizten Industrieofens mit einem Ofenraum eines Ofens, insbesondere mit einer Schmelzwanne für Glas. Die Erfindung betrifft auch einen Industrieofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11, mit einem Ofenraum, insbesondere mit einer Schmelzwanne für Glas, der über wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher regenerativ beheizbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung nach Anspruch 17.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, for operating a regeneratively heated via at least one regenerative heat storage industrial furnace with a furnace chamber of a furnace, in particular with a melting tank for glass. The invention also relates to an industrial furnace according to the preamble of claim 11, with a furnace chamber, in particular with a melting tank for glass, which is regeneratively heated via at least one regenerative heat storage. The invention also relates to a use according to claim 17.

Ein regenerativer Industrieofen der eingangs genannten Art hat sich besonders in der Glasherstellung zum Schmelzen von Glas bewährt. Grundsätzlich ist ein Industrieofen der eingangs genannten Art jedoch nicht auf die Verwendung bei einer Glasherstellung beschränkt und kann zum Beispiel als ein industrieller Hochtemperaturofen auch in der Metallherstellung oder dergleichen Verwendung eingesetzt werden. A regenerative industrial furnace of the type mentioned has proven particularly in glass production for melting glass. Basically, however, an industrial furnace of the type mentioned in the opening paragraph is not limited to use in glassmaking and can be used as an industrial high-temperature furnace, for example, in metal fabrication or the like.

Industrieöfen, die mit Gas oder Öl oder einem Gemisch aus diesen Brennstoffen beheizt werden, sind üblicherweise mit einer primären Abgaswärmenutzung mittels eines regenerativen Wärmespeichers, wie mittels einem Regenerator oder Rekuperator oder dergleichen, ausgestattet. Dadurch ist es möglich, einen vergleichsweise großen Anteil der aus dem Ofenraum des Ofens austretenden Abgaswärme auf die zum Eintritt in den Ofenraum vorgesehene Verbrennungsluft zu übertragen. Auf diese Weise kann ein Brennstoffverbrauch verringert werden und gleichzeitig können vergleichsweise hohe Prozesstemperaturen im Ofen von bis zu 1.650 °C ermöglicht werden. Auch wenn die tatsächlichen Temperaturen abhängig von der Größe eines Regenerators, Rekuperators oder sonstigen regenerativen Wärmespeichers am Ofen sowie von den tatsächlichen Volumenströmen des Abgases und der Verbrennungsluft sind, so hat üblicherweise die Erzielung höchstmöglicher Vorwärmtemperaturen für die Verbrennungsluft Vorrang, weil diese maßgeblich den Brennstoffverbrauch und die erreichbaren Ofenraumtemperaturen bestimmt. Dabei steht die primäre Nutzung des Abgases, d. h. die regenerative Verwendung der vom Abgas im regenerativen Wärmespeicher deponierten Wärmemenge zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft im Vordergrund. Beispielsweise ist in EP 0 137 059 A1 ein Verfahren zum Schmelzen von Glas mit einer Vorwärmung des auf das Glasbad aufzugebenden Gemenges sowie einer Energiezuführung in den Ofen mittels Gas oder Ölbrenner beschrieben, wobei durch das Abgas vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt wird. Ein Teil des Abgasstromes wird zur Endvorerwärmung der zugeführten Verbrennungsluft und der andere Teil zur Gemengevorwärmung genutzt, wobei die Abgasströme dann wieder zusammen geführt werden und die anfängliche Vorwärmung der Verbrennungsluft gemeinsam vornehmen. Industrial furnaces that are heated with gas or oil or a mixture of these fuels are usually equipped with primary exhaust heat utilization by means of a regenerative heat storage, such as by means of a regenerator or recuperator or the like. This makes it possible to transfer a comparatively large proportion of the exhaust gas heat exiting from the furnace chamber of the furnace to the combustion air provided for entry into the furnace chamber. In this way, a fuel consumption can be reduced and at the same time comparatively high process temperatures in the furnace of up to 1650 ° C can be made possible. Although the actual temperatures are dependent on the size of a regenerator, recuperator or other regenerative heat storage on the furnace as well as the actual volumetric flows of the exhaust gas and the combustion air, the achievement of the highest possible preheat temperatures for the combustion air has usually priority, because this significantly fuel consumption and the achievable oven room temperatures determined. The primary use of the exhaust gas, ie the regenerative use of the amount of heat deposited by the exhaust gas in the regenerative heat accumulator, is the primary preheating of the combustion air in the foreground. For example, in EP 0 137 059 A1 a method for melting glass with a preheating of the batch to be abandoned on the glass bath and an energy supply to the furnace by means of gas or oil burner, wherein preheated by the exhaust gas combustion air is supplied. Part of the exhaust stream is used for final preheating of the supplied combustion air and the other part for batch preheating, wherein the exhaust gas streams are then recombined and make the initial preheating of the combustion air together.

Mittlerweile kann an einem Industrieofen der eingangs genannten Art zusätzlich eine sekundäre Abgasnutzung – d. h. Abwärmenutzung des Abgases nach dessen primärer Nutzung in dem regenerativen Wärmespeicher zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft – vorgesehen sein, um eine verbliebene Resttemperatur, d.h. die Abwärme, des Abgases als Energiequelle zu nutzen. Dazu ist neben der primären Nutzung des Abgases in dem regenerativen Wärmespeicher zu primären Vorwärmung der Verbrennungsluft auch eine sekundäre Nutzung des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt zur Umgebung vorgesehen. Meanwhile, in an industrial furnace of the type mentioned in addition a secondary exhaust gas use - d. H. Waste heat utilization of the exhaust gas after its primary use in the regenerative heat storage for primary preheating of the combustion air - be provided to a residual residual temperature, i. to use the waste heat of the exhaust gas as an energy source. For this purpose, in addition to the primary use of the exhaust gas in the regenerative heat storage to primary preheating the combustion air and a secondary use of the exhaust gas is provided following the ambient heat storage gas passage to the environment.

Beispielsweise ist in US 4,528,012 ein Hochtemperatur-Industrieprozess für einen Glasschmelzofen mit zwei Generatoren beschrieben. Dabei wird das Abgas einem Wärmetauscher zugeführt, in dem verbleibende Restwärme des Abgases indirekt auf eine komprimierte Verbrennungsluft übertragen wird, die danach in einer Hochleistungsturbine expandiert, wobei die Turbine wiederum einen Generator antreibt. Damit kann Verbrennungsluft – sekundär – auf 400 °C bis 450 °C vorgewärmt werden und dann zur primären Vorwärmung durch das Abgas einem Regenerator zugeführt werden. Der Regenerator speichert deshalb eine größere Wärmemenge, sodass die Abgasaustrittstemperatur aus dem Generator erhöht ist. Das System produziert sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft und ist auch in der Lage über die Turbine elektrischen Strom mittels des Generators zu produzieren. Dieses konkrete Verfahren ist vergleichsweise aufwendig und setzt eine beträchtliche sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft bis in einen Bereich von 400 °C bis 425 °C voraus. Dennoch kann eine weitere Erhöhung der Verbrennungsluft-Vorwärmtemperatur durch die sekundäre Abwärmenutzung des Abgases nicht oder nur sehr unwesentlich erzielt werden. For example, in US 4,528,012 a high-temperature industrial process for a glass melting furnace with two generators described. In this case, the exhaust gas is fed to a heat exchanger in which remaining residual heat of the exhaust gas is indirectly transferred to a compressed combustion air, which then expands in a high-performance turbine, wherein the turbine in turn drives a generator. This combustion air - secondary - preheated to 400 ° C to 450 ° C and then fed to the primary preheating by the exhaust gas a regenerator. Therefore, the regenerator stores a larger amount of heat, so that the exhaust gas outlet temperature is increased from the generator. The system produces secondary preheated combustion air and is also able to produce electricity via the turbine by means of the generator. This concrete method is relatively complicated and requires a considerable secondary preheating of the combustion air to a range of 400 ° C to 425 ° C. Nevertheless, a further increase in the combustion air preheating temperature by the secondary waste heat utilization of the exhaust gas can not be achieved or only very slightly.

Die erzielbare Luftvorwärmtemperatur, d. h. die erzielbare durch primäre und sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft erreichbare Temperatur der Verbrennungsluft am ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (Abgaseintritt und Verbrennungsluftaustritt) ist durch das Temperaturgefälle zwischen Abgaseintritt- und -austritt begrenzt: Im Ergebnis kann die Verbrennungsluft nicht heißer werden als das in den Regenerator am ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt eintretende Abgas. Tatsächlich bleibt die Luftvorwärmtemperatur immer deutlich unter der in den regenerativen Wärmespeicher eintretenden Abgastemperatur. Je näher sich die Temperatur der vorgewärmten Verbrennungsluft einerseits und des eintretenden Abgases andererseits kommen, desto größer wird der Aufwand zur Erhöhung der Verbrennungsluft-Vorwärmtemperatur. The achievable Luftvorwärmtemperatur, ie achievable achievable by primary and secondary preheating of the combustion air temperature of the combustion air at the furnace heat storage gas passage (exhaust gas inlet and combustion air outlet) is limited by the temperature gradient between Abgaseintritt- and -austritt: As a result, the combustion air can not be hotter than that in the Regenerator on the furnace-side heat storage gas passage entering exhaust. In fact, the air preheating temperature always remains well below the exhaust gas temperature entering the regenerative heat storage. The closer the temperature of the preheated combustion air on the one hand and the incoming exhaust gas on the other come, the greater the effort to increase the combustion air preheating temperature.

Der sekundären Abwärmenutzung der verbliebenen Restwärme des Abgases, d. h. die sekundäre Nutzung des Abgases im Anschluss an den umgebungseitigen Wärmespeichergasdurchtritt zur Umgebung, kommt damit eine höhere Bedeutung zu. The secondary waste heat utilization of the remaining residual heat of the exhaust gas, d. H. the secondary use of the exhaust gas following the ambient heat storage gas passage to the environment, thus becomes more important.

DE 10 2005 019 147 B4 beschreibt beispielweise ein Verfahren zur Optimierung des Verbrennungsprozesses für einen Schmelzofen bei der Glasherstellung, bei dem an beiden Seiten der Glaswanne jeweils ein aus Schamottesteinen bestehender regenerativer Wärmetauscher angeordnet ist. Durch einen solchen Aufbau können entstehende Rauchgase aus dem Schmelzprozess bis auf ca. 520 °C abgekühlt werden. Um noch mehr Energie aus den Rauchgasen nutzen zu können, ging man dazu über, hinter dem Wärmetauscher einen Abhitzekessel zur Dampferzeugung zu installieren. Der so erzeugte Dampf wird dann zum Beispiel in einer Kondensationsturbine zur Herstellung von elektrischer Energie genutzt. Das dort beschriebene Verfahren sucht primär eine nahezu konstante Temperatur der Verbrennungsluft am ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt zu erreichen. DE 10 2005 019 147 B4 describes, for example, a method for optimizing the combustion process for a melting furnace in the manufacture of glass, in which a regenerative heat exchanger consisting of firebricks is arranged on both sides of the glass tank. Such a structure allows flue gases from the melting process to be cooled down to approx. 520 ° C. To be able to use even more energy from the flue gases, they went to install behind the heat exchanger, a waste heat boiler for steam generation. The steam thus generated is then used, for example, in a condensing turbine for the production of electrical energy. The method described there seeks primarily to achieve a nearly constant temperature of the combustion air at the furnace-side heat storage gas passage.

Wünschenswert ist es, nicht nur die Verbrennungsluft wirksam vorzuwärmen, sondern auch eine Abwärme des Abgases effektiv sekundär zu nutzen. It is desirable not only to preheat the combustion air effectively, but also to effectively utilize a waste heat of the exhaust gas secondarily.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist ein Verfahren und einen Industrieofen anzugeben, bei denen neben einer wirksamen Verbrennungsluftvorwärmung vor allem eine effektive sekundäre Nutzung des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeicherdurchtritt zur Umgebung möglich ist. Insbesondere soll eine Vorrichtung, ein Verfahren und eine Verwendung ausgebildet sein, die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft möglichst vorteilhaft zu gestalten. Insbesondere soll die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft im Hinblick auf einen Hochtemperatur-Industrieprozess vorteilhaft ausgelegt sein. Insbesondere soll das Verfahren und die Vorrichtung im Hinblick auf einen Glasschmelzprozess ausgelegt sein. Vorteilhaft soll die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft unter Synergiewirkung mit dem Glasschmelzprozess zur Verfügung gestellt werden. At this point, the invention begins, the object of which is to provide a method and an industrial furnace in which, in addition to an effective combustion air preheating especially an effective secondary use of the exhaust gas is possible following the ambient heat storage passage to the environment. In particular, a device, a method and a use should be designed to make the secondary preheating of the combustion air as advantageous as possible. In particular, the secondary preheating of the combustion air should be designed advantageously with regard to a high-temperature industrial process. In particular, the method and the device should be designed with regard to a glass melting process. Advantageously, the secondary preheating of the combustion air should be made available under synergy effect with the glass melting process.

Die Aufgabe betreffend des Verfahren wird durch ein Verfahren des Anspruch 1 gelöst. Im Wesentlichen sieht das Verfahren eine sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft, eine primäre Nutzung des Abgases zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft und eine sekundäre Nutzung des Abgases vor. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft aus einer Abwärme des Ofens gewonnen wird. Im Betrieb des Industrieofens ist eine Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt unter anderem deshalb erhöht gegenüber einer Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt ohne sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft.The object concerning the method is solved by a method of claim 1. In essence, the method provides for secondary preheating of the combustion air, primary use of the exhaust gas for primary preheating of the combustion air, and secondary use of the exhaust gas. According to the invention it is provided that the secondary preheating of the combustion air is obtained from a waste heat of the furnace. In the operation of the industrial furnace, an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage is therefore increased compared to, for example, an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage without secondary preheating of the combustion air.

Die Aufgabe betreffend den Industrieofen wird durch einen Industrieofen des Anspruchs 11 gelöst. Der Industrieofen weist im Prinzip einen regenerativen Wärmespeicher mit einem ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt zum Ofenraum und einem umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt zur Umgebung auf, wobei in dem regenerativen Wärmespeicher unter primärer Nutzung des Abgases eine primäre Vorwärmung der Verbrennungsluft umsetzbar ist. The task concerning the industrial furnace is solved by an industrial furnace of claim 11. The industrial furnace has, in principle, a regenerative heat accumulator with an oven-side heat storage gas passage to the oven space and an ambient heat storage gas passage to the environment, wherein in the regenerative heat storage with primary use of the exhaust gas, a primary preheating of the combustion air can be implemented.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Abwärmebehandlungsanlage des Industrieofens ausgebildet ist, eine sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft zu bewirken. Darüber hinaus ist eine Zuführung vorgesehen, mittels der die sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft zum regenerativen Wärmespeicher zuführbar ist.According to the invention it is provided that a waste heat treatment plant of the industrial furnace is designed to effect a secondary preheating of the combustion air. In addition, a supply is provided, by means of which the secondary preheated combustion air can be supplied to the regenerative heat storage.

Eine Energiegewinnung zur sekundären Nutzung des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt zur Umgebung kann insbesondere dadurch derart erfolgen, dass im Betrieb des Industrieofens eine Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt erhöhbar ist gegenüber einer Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt ohne sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft.An energy for secondary use of the exhaust gas following the ambient heat storage gas passage to the environment can in particular be such that during operation of the industrial furnace, an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage is increased compared to an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage without secondary preheating the combustion air.

Die Erfindung führt auch auf eine Verwendung nach Anspruch 17. The invention also leads to a use according to claim 17.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die sekundäre Abwärmenutzung des Abgases um so effektiver ist, je höher die verbliebene Resttemperatur des Abgases nach dem regenerativen Wärmespeicher ist, d. h. nach einem Regenerator oder Rekuperator. Das Konzept der Erfindung hat erkannt, dass vor allem ein wesentlich verbesserter Wirkungsgrad eines nachgeschalteten sekundären Nutzungsprozesses der Abgasabwärme erreichbar ist, wenn die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft effektiv gestaltet ist. Darüber hinaus hat das Konzept der Erfindung erkannt, dass am Industrieofen Abwärme zur Verfügung steht, die – direkt – kaum nutzbar ist; dies aufgrund der vergleichsweise geringen Temperaturen einer der Abwärme des Ofens. Die direkt kaum nutzbare Abwärme kann nach der Erkenntnis der Erfindung jedoch genutzt werden, um die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft besonders effektiv zu gestalten. Das Konzept der Erfindung hat nämlich erkannt, dass – selbst bei vergleichsweise geringen Temperaturen der geringwertigen und direkt kaum nutzbaren Abwärme des Ofens – diese dennoch über eine insofern "extern" vorgewärmte Verbrennungsluft von vergleichsweise niedriger Temperaturstufe auf eine deutlich höhere Temperaturstufe übertragen werden kann. Dies führt bei der sekundären Nutzung des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt zur Umgebung zu einer wesentlich verbesserten Effektivität; zum Beispiel zu einer wesentlich verbesserten Effektivität einer Dampfund Elektroenergieerzeugung. Im Ergebnis wird im Abgas für die sekundäre Nutzung eine höhere Restwärme erhalten, die für den sekundären Nutzungsprozess wesentlich effektiver nutzbar ist. Anders ausgedrückt wird mit dem Verfahren eine Effektivität einer sekundären Abwärmenutzung nach dem regenerativen Wärmespeicher, z.B. ein Regenerator oder Rekuperator, eines Industrieofens erhöht indem dem Wärmespeicher bereits vorab vorgewärmte Luft zur Erwärmung zugeführt wird; dies mit dem Ziel, die Abkühlung des Abgases am Austritt des Wärmespeichers zu verringern und der sekundären Abwärmenutzung auf diese Weise eine höhere nutzbare Abgaswärme zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the consideration that the secondary waste heat utilization of the exhaust gas is all the more effective, the higher the remaining residual temperature of the exhaust gas after the regenerative heat storage, ie after a regenerator or recuperator. The concept of the invention has recognized that, above all, a significantly improved efficiency of a downstream secondary utilization process of the exhaust gas waste heat can be achieved if the secondary preheating of the combustion air is designed effectively. In addition, the concept of the invention has recognized that at the industrial furnace waste heat is available, which - directly - is hardly usable; This is due to the relatively low temperatures of the waste heat of the furnace. However, the directly barely usable waste heat can be used after the realization of the invention, however, to make the secondary preheating of the combustion air particularly effective. The concept of the invention has namely recognized that - even at comparatively low temperatures of low-value and directly hardly usable waste heat of the furnace - this still can be transmitted to a much higher temperature level via a so far "externally" preheated combustion air from comparatively low temperature level. This results in the secondary use of the exhaust gas following the ambient heat storage gas passage to the environment to a much improved efficiency; for example, to a much improved effectiveness of steam and electric power generation. As a result, a higher residual heat is obtained in the exhaust gas for secondary use, which is much more effective for the secondary utilization process. In other words, the method increases the efficiency of a secondary use of waste heat after the regenerative heat storage, for example a regenerator or recuperator, of an industrial furnace by supplying preheated air to the heat storage for heating; this with the aim of reducing the cooling of the exhaust gas at the outlet of the heat accumulator and provide the secondary waste heat recovery in this way a higher usable exhaust heat available.

Dies erfolgt ohne Verringerung oder sogar mit geringfügiger Erhöhung der vorrangigen primären Verbrennungsluftvorwärmtemperatur im Bereich von 1.000 bis 1.200 °C. D. h. im Unterschied zum Stand der Technik werden beim üblichen Ofenprozess keine Einbußen gemacht und dennoch wird die sekundäre Nutzung des Abgases wesentlich verbessert. This is done without any reduction or even slight increase in the priority primary combustion air preheat temperature in the range of 1,000 to 1,200 ° C. Ie. In contrast to the prior art, no losses are made in the conventional furnace process and yet the secondary use of the exhaust gas is substantially improved.

Im Ergebnis erreicht das Konzept der Erfindung mittels der geschickten Nutzung der Abwärme des Ofens eine effektive sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft. Damit wird nicht nur die sonst kaum genutzte Abwärme des Ofens verwertet, sondern es wird darüber hinaus für den sekundären Abgasnutzungsprozess ein höherer Wirkungsgrad erzielt. Damit nutzt das Konzept der Erfindung nicht nur in synergetischer Weise Abwärmeprozesse des Ofens, sondern setzt auch den Schwerpunkt auf die sekundäre Nutzung des Abgases bzw. sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft. Damit steht weniger die primäre Verbrennungsluft-Vorwärmung im Vordergrund, da diese – wie von der Erfindung erkannt – ohnehin einem begrenzten Wirkungsgrad unterliegen muss.As a result, the concept of the invention achieves effective secondary preheating of the combustion air by the skillful use of waste heat from the furnace. Thus, not only the otherwise rarely used waste heat of the furnace is utilized, but it is also achieved for the secondary exhaust utilization process, a higher efficiency. Thus, the concept of the invention not only synergistically uses waste heat processes of the furnace, but also focuses on the secondary use of the exhaust gas and secondary preheating of the combustion air. This is less the primary combustion air preheating in the foreground, since these - as recognized by the invention - anyway subject to a limited efficiency.

Unter sekundärer Nutzung des Abgases ist grundsätzlich jede Nutzung eines Wärmeinhalts des Abgases am Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt, also die Restwärme des Abgases, zu verstehen. Insbesondere kann in einer ersten Nutzungsart eine sekundäre Nutzung die Umwandlung der Restwärme in eine andere Energieform, z.B. elektrische Energie, betreffen. Als besonders vorteilhaft hat sich auch, in einer zweiten Nutzungsart, eine sekundäre Nutzung in Form einer Rückführung der Abwärme in den Prozess des Glasschmelzens erwiesen. Es hat sich gezeigt, dass der Glasschmelzprozess, insbesondere im Bereich der Vorwärmung, gute Einspeisungsmöglichkeiten auch für Wärmemengen auf vergleichsweise niedrigem Temperaturpotenzial bietet. Auch dadurch wird die Effizienz einer sekundären Abgasnutzung im Gesamtprozess verbessert, da die Restwärme des Abgases innerhalb des Schmelzprozesses auf vorteilhafte Weise wiederverwendet wird, insbesondere ohne umgewandelt zu werden und/oder den Schmelzprozess zu verlassen. Insbesondere hat sich die Verwendung der Restwärme zur Vorwärmung eines Glasgemenges oder zur Vorwärmung von Scherben erwiesen.Under secondary use of the exhaust gas is basically any use of a heat content of the exhaust gas at the connection to the ambient heat storage gas passage, so the residual heat of the exhaust gas to understand. In particular, in a first mode of use, a secondary use may be the conversion of the residual heat to another form of energy, e.g. electrical energy, concern. In a second type of use, a secondary use in the form of recycling the waste heat into the process of glass melting has proven to be particularly advantageous. It has been shown that the glass melting process, especially in the field of preheating, offers good feed-in possibilities even for heat quantities at a comparatively low temperature potential. This also improves the efficiency of a secondary exhaust gas use in the overall process, since the residual heat of the exhaust gas is advantageously reused within the melting process, in particular without being converted and / or leaving the melting process. In particular, the use of residual heat has proven to preheat a glass batch or to preheat shards.

Unter Abwärme eines Ofens ist grundsätzlich jede Abwärme zu verstehen, die der Umgebung des Ofens entnehmbar ist oder dem Ofenraum selbst entnehmbar ist, nicht aber dem Wärmeinhalt des Abgases. Insofern wird vorliegend zwischen Abwärme des Ofens und Wärmeinhalt, insbesondere Restwärme, des Abgases unterschieden. Under waste heat of a furnace is basically any waste heat to understand that is the environment of the furnace removed or the furnace chamber itself can be removed, but not the heat content of the exhaust gas. In this respect, a difference is made here between waste heat of the furnace and heat content, in particular residual heat, of the exhaust gas.

Das Konzept der Erfindung führt auch zu einem bevorzugten Wärmeaustauschprozess im regenerativen Wärmespeicher. Insbesondere ist vorgesehen, dass die primäre Nutzung des Abgases in dem regenerativen Wärmespeicher zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft unter Absenkung der Abgastemperatur von einer Abgaseintrittstemperatur am ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (Abgaseintritt) auf eine Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (Abgasaustritt) erfolgt. Im regenerativen Gegenzug (im Regenerator periodisch danach; im Rekuperator gleichzeitig) erfolgt dies unter Anhebung der Verbrennungslufttemperatur von einer Verbrennungsluft-Anfangstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (Verbrennungsluft-Eintritt und AbgasAustritt) auf eine Verbrennungsluftaustrittstemperatur am ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (Verbrennungsluftaustritt und Abgaseintritt). The concept of the invention also leads to a preferred heat exchange process in the regenerative heat storage. In particular, it is provided that the primary use of the exhaust gas in the regenerative heat storage for primary preheating of the combustion air while lowering the exhaust gas temperature from an exhaust gas inlet temperature on furnace-side heat storage gas passage (exhaust gas inlet) to an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage (exhaust gas outlet). In the regenerative countermove (in the regenerator periodically thereafter, in the recuperator at the same time), this takes place while raising the combustion air temperature from a combustion air initial temperature at the ambient heat storage gas passage (combustion air inlet and exhaust outlet) to a combustion air outlet temperature at the furnace-side heat storage gas passage (combustion air outlet and exhaust gas inlet).

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, dass oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims and specify in particular advantageous ways to realize the above-described concept within the scope of the task and with regard to further advantages.

Vorzugsweise wird nicht sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft als Frischluft gewonnen und von einer Anfangstemperatur auf eine Vorwärmtemperatur erwärmt. Eine Anfangstemperatur kann beispielsweise zwischen 10 °C und bis zu 60 °C liegen; üblicher weise z. B. bei einer Umgebungstemperatur im Bereich zwischen 15 °C und 30 °C. Vorteilhaft wird die sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft eine Vorwärmtemperatur oberhalb der Anfangstemperatur und bis zu 250 °C haben. Abhängig von der verfügbaren Abwärme des Ofens lässt sich somit die sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft auf ein geeignetes deutlich höheres Temperaturniveau heben. Gleichwohl liegt das Temperaturniveau der sekundär vorgewärmten Verbrennungsluft gemäß dieser Weiterbildung deutlich unter einem korrespondierenden im Stand der Technik, z. B. in US 4,528,012 , vorgeschlagenen Temperaturniveau. Zum einen liegt dies im Konzept der vorliegenden Weiterbildung begründet, Abwärme des Ofens zu nutzen, sodass damit ein gegenüber bekannten Maßnahmen vereinfachter sekundärer Vorwärmprozess für Verbrennungsluft erreicht wird, der zudem synergetisch die Abwärme des Ofens nutzt. Zum anderen ist der Prozess vor allem zur Nutzung eines niedrigeren Temperaturniveaus von bis zu 250 °C, gegebenenfalls bis zu 300 °C oder 350 °C, – abhängig von der Abwärme des Ofens – ausgelegt. Preferably, secondary preheated combustion air is not recovered as fresh air and heated from an initial temperature to a preheating temperature. An initial temperature may be, for example, between 10 ° C and up to 60 ° C; usual way z. B. at an ambient temperature in the range between 15 ° C and 30 ° C. Advantageous the secondary preheated combustion air will have a preheating temperature above the initial temperature and up to 250 ° C. Depending on the available waste heat of the furnace, the secondary preheated combustion air can thus be raised to a suitably much higher temperature level. Nevertheless, the temperature level of the secondary preheated combustion air according to this development is well below a corresponding in the prior art, for. In US 4,528,012 , proposed temperature level. On the one hand, this is based on the concept of the present development, to use waste heat of the furnace, so that so compared to known measures simplified secondary preheating process for combustion air is achieved, which also synergistically uses the waste heat of the furnace. On the other hand, the process is mainly designed to use a lower temperature level of up to 250 ° C, optionally up to 300 ° C or 350 ° C, depending on the waste heat of the furnace.

Dennoch ist in besonders bevorzugter Weise eine Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt deutlich erhöht gegenüber einer Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt ohne sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft. Bevorzugt ist eine Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt um bis zu 150 °C erhöht. Vorteilhaft liegt die Abgasaustrittstemperatur im Bereich zwischen 400 °C bis 800 °C. Grundsätzlich hat die Weiterbildung erkannt, dass sich auch bereits vergleichsweise geringe Erhöhungen der Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt eignen, um einen sekundären Prozess in seiner Effizienz wesentlich zu verbessern.Nevertheless, in a particularly preferred manner, an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage is significantly increased compared to an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage without secondary preheating of the combustion air. Preferably, an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage is increased by up to 150 ° C. Advantageously, the exhaust gas outlet temperature is in the range between 400 ° C to 800 ° C. Basically, the development has recognized that even comparatively small increases in the exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage are suitable in order to substantially improve a secondary process in terms of its efficiency.

In einer besonders bevorzugten weiterbildenden ersten Variante ist vorgesehen, dass zur sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft aus einer Abwärme des Ofens, Abwärme tragende Ofenluft aus dem Ofenraum angesaugt wird und mit dieser nicht sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft, d. h. insbesondere Frischluft, sekundär vorgewärmt wird. Ein Industrieofen weist dazu bevorzugt eine Abwärmebehandlungsanlage in Form einer am Ofenraum angeschlossenen Ansaugung für Abwärme tragende Ofenluft auf. In bevorzugter Weiterbildung dieser Maßnahme ist vorgesehen, dass im Ofenraum des Ofens eine Schmelzwanne für Glas angeordnet ist und zur sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft aus einer Abwärme des Ofens, Abwärme tragende Luft von einer Schwappkante der Schmelzwanne angesaugt wird. Dadurch wird zum Einen eine Kühlung der Schwappkante erreicht, was Korrosionsprozesse an der Schwappkante hemmt bzw. deutlich verringert. Zum Anderen wird die so gewonnene Abwärme des Ofens in einer den Wirkungsgrad verbesserten Weise zur sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt um damit insbesondere den Wirkungsgrad der sekundären Abgasnutzung zu erhöhen. Diese synergetische Wirkung der ersten Variante ist gleichermaßen vorteilhaft für den Glasschmelzprozess als auch die sekundäre Abgasnutzung. In a particularly preferred further developing first variant, it is provided that for secondary preheating of the combustion air from a waste heat of the furnace, waste heat-carrying furnace air is sucked out of the furnace chamber and with this not secondarily preheated combustion air, d. H. especially fresh air, secondarily preheated. An industrial furnace preferably has a waste heat treatment plant in the form of a suction connected to the furnace chamber for exhaust air bearing furnace air. In a preferred embodiment of this measure, it is provided that a melting tank for glass is arranged in the furnace chamber of the furnace and is sucked for secondary preheating of the combustion air from waste heat of the furnace, waste heat-carrying air from a slosh edge of the melting tank. As a result, on the one hand, a cooling of the slosh edge is achieved, which inhibits corrosion processes at the slosh edge or significantly reduced. On the other hand, the waste heat of the furnace thus obtained is used in an improved efficiency for secondary preheating the combustion air in order to increase the efficiency of the secondary exhaust gas utilization in particular. This synergistic effect of the first variant is equally advantageous for the glass melting process as well as the secondary use of exhaust gas.

Üblicherweise wird Abwärme an einem Außenbereich eines Ofens durch das Anblasen von Kühlluft erreicht, die dann ungenutzt in die Umwelt abgegeben wird. In einer bevorzugten zweiten weiterbildenden Variante ist vorgesehen, dass zur sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft aus einer Abwärme des Ofens, Abwärme tragende Umgebungsluft, insbesondere Kühlluft durch Kühlung an einem Außenbereich, des Ofens gewonnen wird. Vorzugsweise wird an einem Außenbereich besonders erhöhter, insbesondere größter, Außentemperatur abwärmetragende Kühlluft durch Kühlung an einem Außenbereich des Ofens oder sonstige Umgebungsluft gewonnen. In besonders bevorzugter Weise kann, insbesondere frei oder geführt (z. B. über einen Ventilator oder sonstige zwangsgeführte oder naturumlauf geführte Funktionalität), zuströmende Frischluft angesaugt werden und über den Außenbereich des Ofens geleitet werden. Ein Industrieofen weist dazu vorzugsweise eine Abwärmebehandlungsanlage in Form einer an einem Ofenaußenbereich angeschlossenen Absaugung von Frischluft auf, um eine Abwärme tragende Kühlluft zur Verfügung zu stellen. Damit lässt sich die Integrität des Ofens als solches erhalten und gleichzeitig die daraus gewonnene Abwärme zur sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft zur Verfügung stellen; dies wiederum um eine wirkungsgradverbesserte sekundäre Abgasnutzung zu erreichen. Usually, waste heat is achieved at an outdoor area of a furnace by the blowing of cooling air, which is then discharged into the environment unused. In a preferred second further development variant, it is provided that, for secondary preheating of the combustion air from waste heat of the furnace, ambient air carrying waste heat, in particular cooling air, is obtained by cooling at an outer region of the furnace. Preferably cooling air is obtained at an outside area of particularly elevated, in particular largest, outside temperature heat-carrying cooling air by cooling at an outside area of the furnace or other ambient air. In a particularly preferred manner, inflowing fresh air can be sucked in, in particular freely or guided (for example via a ventilator or other positively-driven or naturally-circulated functionality), and conducted over the outside area of the furnace. For this purpose, an industrial furnace preferably has a waste heat treatment plant in the form of an extraction of fresh air connected to an oven outer area, in order to provide cooling air carrying waste heat. Thus, the integrity of the furnace can be maintained as such and at the same time provide the waste heat obtained from the secondary preheating of the combustion air available; this in turn to achieve an efficiency-enhanced secondary exhaust gas utilization.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass mittels der sekundär vorgewärmten Verbrennungsluft als Stellgröße eine Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt geregelt wird, insbesondere von einem Ist-Wert auf einen Soll-Wert geregelt wird. Es hat sich gezeigt, dass die Heizperioden-gemittelte Abgasaustrittstemperatur, d. h. die über eine Befeuerungsperiode gemittelte Abgastemperatur von Periode zu Periode vergleichsweise großen prozessabhängigen Schwankungen unterliegen kann. Das gemäß dieser Weiterbildung vorgeschlagene Regelkonzept nutzt in bevorzugter Weise die Bildung von sekundär vorgewärmter Verbrennungsluft zur Behebung der Schwankungen. Vorzugsweise ist der Heizperiodengemittelte Soll-Wert ein Konstant-Wert, d. h. das Ziel der Regelung ist es, die über eine Periode gemittelte Abgastemperatur von Periode zu Periode weitgehend konstant oder jedenfalls in einem bestimmtem Bereich zu halten. Dies führt vorteilhaft dazu, dass jedenfalls über einen Tag oder dergleichen Zeitraum gemittelte Abgastemperatur – bei sonst unverändertem Prozess – weitgehend konstant ist. In the context of a particularly preferred development, it is provided that an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage is regulated by means of the secondarily preheated combustion air as the manipulated variable, in particular from an actual value to a desired value. It has been found that the heating period-averaged exhaust gas exit temperature, ie, the exhaust gas temperature averaged over a firing period, may undergo relatively large process-dependent fluctuations from period to period. The proposed according to this development control concept uses in a preferred manner, the formation of secondary preheated combustion air to correct the fluctuations. Preferably, the heating period-averaged target value is a constant value, ie the aim of the control is to keep the averaged over a period exhaust gas temperature from period to period substantially constant or at least in a certain range. This leads advantageously to the fact that at least over a day or the like period averaged exhaust gas temperature - otherwise unchanged process - is largely constant.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Industrieofens sieht eine Steuereinrichtung vor, die zur Ausführung der weiterbildenden Verfahrensschritte ausgelegt ist. Insbesondere hat sich eine Steuereinrichtung als vorteilhaft erwiesen, die ein Modul mit einer prädiktiven Regelung auf Grundlage eines mathematischen Modells der Wärmeübertragung und Wärmespeicherung im regenerativen Wärmespeicher gebildet ist. Da es sich bei dem Wärmeübertragungs- und Speicherungsprozess im regenerativen Wärmespeicher um einen vergleichsweise langsamen Prozess handelt, eignet sich vor allem die prädiktive Regelung gemäß der Weiterbildung. Die Gewinnung einer insofern weitgehend verlässlichen, insbesondere konstanten, Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt kann vorteilhaft erfolgen, um die Verlässlichkeit der sekundären Abgasnutzung zu unterstützen.A preferred embodiment of the industrial furnace provides a control device which is designed to carry out the further processing steps. In particular, a control device has proved to be advantageous, which is a module with a predictive control based on a mathematical model of heat transfer and heat storage in the regenerative heat storage is formed. Since the heat transfer and storage process in the regenerative heat storage is a comparatively slow process, the predictive control according to the development is particularly suitable. Obtaining a largely reliable, in particular constant, exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage can be advantageously carried out in order to support the reliability of the secondary exhaust gas utilization.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Embodiments of the invention will now be described below with reference to the drawing in comparison with the prior art, which is also partly shown.

Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in' der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und· beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:This is not necessarily to scale the embodiments, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematized and / or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings directly recognizable from the drawing reference is made to the relevant prior art. It should be noted that various modifications and changes may be made in the form and detail of an embodiment without departing from the general idea of the invention. The features disclosed in the description, in the drawing and in the claims features of the invention may be essential both individually and in any combination for the development of the invention. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawings and / or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiment shown and described below or limited to an article that would be limited in comparison to the subject matter claimed in the claims. For the given design ranges, values within the stated limits should also be disclosed as limit values and arbitrarily usable and claimable. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments and from the drawing; this shows in:

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb eines über wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher regenerativ beheizten Industrieofens mit einem Ofenraum eines Ofens, der eine Schmelzwanne für Glas aufweist; 1 a schematic representation of a preferred embodiment of a method for operating a at least one regenerative heat storage regeneratively heated industrial furnace with a furnace chamber of a furnace having a melting tank for glass;

2 eine schematische Darstellung eines Industrieofens mit zwei Regeneratoren, die wechselseitig betrieben werden, einem Ofen sowie einer sekundären Abgasnutzung und einer sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft – unterschiedliche Abwärmequellen des Ofens sind schematisch dargestellt. 2 a schematic representation of an industrial furnace with two regenerators, which are operated alternately, a furnace and a secondary exhaust gas use and a secondary preheating of the combustion air - different waste heat sources of the furnace are shown schematically.

1 veranschaulicht schematisch und allgemein ein Verfahren zum Betrieb eines über wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher 10 regenerativ beheizten Industrieofens 100 mit einem Ofenraum 21 für den Ofen 20. Der regenerative Wärmespeicher 10 hat vorliegend einen ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 11 zum Ofenraum 21 des Ofens 20 und einen umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 12 zur Umgebung. Im regenerativen Wärmespeicher 10, der vorliegend ein Regenerator oder Rekuperator sein kann, erfolgt die primäre Nutzung eines Abgases AG zur primären Vorwärmung von Verbrennungsluft VL. Im Falle eines Regenerators wird dieser sequentiell einmal mit Abgas AG und einmal mit Verbrennungsluft VL beladen, d. h. zeitlich hintereinander in vorbestimmter Perioden in Umkehrrichtung einmal mit Abgas AG und einmal mit Verbrennungsluft VL durchströmt. Im Falle eines Rekuperators wird dieser mit Abgas AG und Verbrennungsluft VL im ständigen Wärmeaustausch durchströmt. 1 schematically and generally illustrates a method of operating a via at least one regenerative heat storage 10 regeneratively heated industrial furnace 100 with a stove room 21 for the oven 20 , The regenerative heat storage 10 in the present case has an oven-side heat storage gas passage 11 to the oven room 21 of the oven 20 and an ambient side heat storage gas passage 12 to the environment. In regenerative heat storage 10 , which in the present case may be a regenerator or recuperator, the primary use of an exhaust gas AG for the primary preheating of combustion air VL takes place. In the case of a regenerator, this is sequentially loaded once with exhaust gas AG and once with combustion air VL, ie flows through time one after another in predetermined periods in the reverse direction once with exhaust gas AG and once with combustion air VL. In the case of a recuperator this is flowed through with exhaust gas AG and combustion air VL in the constant heat exchange.

Im regenerativen Wärmespeicher 10 gibt das Abgas AG einen Teil seiner Wärmeenergie an die Verbrennungsluft VL unter Vorwärmung derselben ab. Konkret erfolgt dabei eine Absenkung der Abgastemperatur TAG von einer Abgaseintrittstemperatur TAG-in 1 am ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 11 (Abgaseintritt) auf eine Abgasaustrittstemperatur TAG-in 2 am ersten umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 12 (Abgasaustritt). Aufgrund des mit strichpunktierten Pfeil dargestellten primären Wärmeaustausches WA zwischen Abgas AG und Verbrennungsluft VL erfolgt eine Anhebung der Verbrennungslufttemperatur, nämlich die Anhebung von einer Verbrennungslufteintrittstemperatur TVL-in 1 am zweiten umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (Verbrennungslufteintritt) auf eine Verbrennungsluftaustrittstemperatur TVL-out 1 am ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 11 (Verbrennungsluftaustritt und Abgaseintritt).In regenerative heat storage 10 the exhaust gas AG is a part of its heat energy to the combustion air VL under preheating of the same. Specifically, a lowering of the exhaust gas temperature T AG from an exhaust gas inlet temperature T AG-in 1 takes place at the furnace-side heat storage gas passage 11 (Exhaust gas inlet) to an exhaust gas exit temperature T AG-in 2 at the first ambient side heat storage gas passage 12 (Gas outlet). Due to the illustrated with dotted arrow primary heat exchange WA between exhaust AG and combustion air VL is an increase in the combustion air temperature, namely the increase of a combustion air inlet temperature T VL in 1 at the second ambient heat storage gas passage (combustion air inlet) to a combustion air outlet temperature T VL-out 1 at the furnace heat storage gas passage 11 (Combustion air outlet and exhaust gas inlet).

Vorliegend könne Abgase AG der Verbrennung aus dem Ofenraum 21 mit etwa TAG-in 1 im Bereich von 1400 °C bis 1550 °C in den regenerativen Wärmespeicher 10 eintreten und diesen mit einer Resttemperatur TAG-in 2 von etwa 400 °C bis 600 °C verlassen. Bei Anlagen des Standes der Technik werden Abgase dieser Temperatur gegebenenfalls in einen Schornstein abgeführt, so dass die bei der Resttemperatur von 400 °C bis 600 °C enthaltende Wärmemenge ungenutzt bleibt. Auch wird die Verbrennungsluft bei Anlagen des Standes der Technik mit einer Anfangstemperatur der Umgebung von etwa 30 °C bis 60 °C (TVL-in 1) direkt in den regenerativen Wärmespeicher eintreten und nach der primären Vorwärmung aus dem regenerativen Wärmespeicher mit einer Vorwärmtemperatur TVL-out 1 von etwa 1000 °C bis 1200 °C in den Ofenraum 21 eintreten. In the present case, exhaust gases AG could burn out of the furnace room 21 with about T AG-in 1 in the range of 1400 ° C to 1550 ° C in the regenerative heat storage 10 enter and leave this with a residual temperature T AG-in 2 of about 400 ° C to 600 ° C. In systems of the prior art, exhaust gases of this temperature are optionally discharged into a chimney, so that the heat contained at the residual temperature of 400 ° C to 600 ° C remains unused. Also, the combustion air in systems of the prior art with an initial temperature of the environment of about 30 ° C to 60 ° C (T VL-in 1 ) enter directly into the regenerative heat storage and after the primary preheating of the regenerative heat storage with a preheating temperature T. VL-out 1 from about 1000 ° C to 1200 ° C in the furnace chamber 21 enter.

Bei der vorliegenden, das Konzept der Erfindung verwirklichenden Ausführungsform ist eine sekundäre Nutzung des Abgases AG im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 12 zur Umgebung vorgesehen. Die sekundäre Nutzung 30 des Abgases sieht einen Dampferzeuger 31 und eine dem Dampferzeuger 31 nachgeschaltete Dampfturbine 32 vor. An die Dampfturbine 32 ist ein Generator 33 angeschlossen, der zur Erzeugung von elektrischem Strom dient. Grundsätzlich kann die sekundäre Nutzung des Abgases 30 auch auf andere Weise realisiert werden, so dass die vorliegende Ausführungsform unter anderem hinsichtlich der sekundären Nutzung des Abgases 30 abgewandelt werden kann. Beispielsweise kann das Abgas AG auch direkt auf eine Abgasturbine gegeben werden und unter Expansion einen Generator antreiben.In the present embodiment embodying the concept of the invention, secondary use of the exhaust gas AG is subsequent to the ambient heat storage gas passage 12 intended for the environment. The secondary use 30 the exhaust gas sees a steam generator 31 and a steam generator 31 downstream steam turbine 32 in front. To the steam turbine 32 is a generator 33 connected, which serves to generate electricity. Basically, the secondary use of the exhaust gas 30 can also be realized in other ways, so that the present embodiment, inter alia, with regard to the secondary use of the exhaust gas 30 can be modified. For example, the exhaust gas AG can also be placed directly on an exhaust gas turbine and drive a generator under expansion.

Die vorliegende Ausführungsform sieht im Unterschied zum Stand der Technik eine sekundäre Vorwärmung 40 der Verbrennungsluft VL vor. Die Verbrennungsluft tritt als Frischluft mit einer Anfangstemperatur TVL-in 2 zwischen etwa 15 °C und 70 °C in die sekundäre Vorwärmung 40 ein. Die sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft – deren Temperatur also um einen Temperaturbetrag von ΔTVL angehoben ist – wird dem regenerativen Wärmespeicher 10 zugeführt. D. h. die Zuführtemperatur der Verbrennungsluft beträgt TVL-in 1 = TVL-in + ΔTVL. Zum Einen kann dies die Ausgangstemperatur der Verbrennungsluft TVL-out 1 am Ausgang des Wärmespeichers 10 erhöhen; jedenfalls geringfügig erhöhen, zum Beispiel auf eine Luftvorwärmtemperatur TVL-out 1 im Bereich von etwa 1000 °C bis 1200 °C. Gemäß dem Konzept der Erfindung wird vor allem eine höhere nutzbare Abgaswärme des Abgases, nämlich TAG-in 2 = TAG-out + ΔTAG zur Verfügung gestellt. Da die Abkühlung des Abgases AG gebremst wird erhöht sich die Resttemperatur des Abgases deutlich; vorliegend um beispielsweise ΔTAG = 50 °C.The present embodiment sees, in contrast to the prior art, a secondary preheating 40 the combustion air VL before. The combustion air passes as fresh air with an initial temperature T VL-in 2 between about 15 ° C and 70 ° C in the secondary preheating 40 one. The secondary preheated combustion air - whose temperature is thus raised by a temperature amount of .DELTA.T VL - is the regenerative heat storage 10 fed. Ie. the supply temperature of the combustion air is T VL-in 1 = T VL-in + ΔT VL . On the one hand, this can be the outlet temperature of the combustion air T VL-out 1 at the output of the heat accumulator 10 increase; in any case, for example, to an air preheating temperature T VL-out 1 in the range of about 1000 ° C to 1200 ° C. According to the concept of the invention, above all a higher usable exhaust gas heat of the exhaust gas, namely T AG-in 2 = T AG-out + ΔT AG is provided. Since the cooling of the exhaust gas AG is slowed down, the residual temperature of the exhaust gas increases significantly; in this case, for example, ΔT AG = 50 ° C.

Beispielsweise für eine regenerative Wärmenutzung bei einem Glasschmelzprozess kann eine Umsetzung wie folgt vorgenommen werden. Eine Verbrennungsluft wird bei normaler Umgebungstemperatur als Frischluft mit einer Anfangstemperatur TVL-in 2 im Bereich zwischen 30 °C bis 60 °C der sekundären Verbrennungsluft-Vorwärmung 40 zugeführt und auf eine Temperatur von TVL-in 1 von zum Beispiel 150°C erwärmt sowie bei dieser Temperatur TVL-in 1 in den regenerativen Wärmespeicher 10 eingebracht (d. h. TVL-in 1 = TVL-in 2 + ΔTVL wobei ΔTVL = 120 °C–90 °C). Zwar erhöht sich die Verbrennungsluftvorwärmung bei ofenseitigem Wärmespeichergasdurchtritt 11 in den Ofenraum 21 nur unwesentlich; im Beispiel um etwa 10 °C bis 20 °C. Jedoch wird die Abkühlung des Abgases AG wie erläutert abgebremst, so dass sich die Resttemperatur des Abgases um etwa ΔTAG = 50 °C erhöht.For example, for a regenerative heat use in a glass melting process, an implementation can be carried out as follows. A combustion air is at normal ambient temperature as fresh air with an initial temperature T VL-in 2 in the range between 30 ° C to 60 ° C of the secondary combustion air preheating 40 supplied and heated to a temperature of T VL-in 1 of, for example 150 ° C and at this temperature T VL-in 1 in the regenerative heat storage 10 (ie T VL-in 1 = T VL-in 2 + ΔT VL where ΔT VL = 120 ° C-90 ° C). Although the combustion air preheating increases with furnace-side heat storage gas passage 11 in the oven room 21 only insignificant; in the example by about 10 ° C to 20 ° C. However, the cooling of the exhaust gas AG is decelerated as explained, so that the residual temperature of the exhaust gas increases by about ΔT AG = 50 ° C.

Dem Konzept der Erfindung folgend wird damit geringwertige und direkt kaum nutzbare Wärme ΔTVL im Bereich zwischen 120 °C und 90 °C aus einer Abwärme 50 des Ofens gewonnen und zur Hebung der Abgastemperatur am Eintritt zur sekundären Abgasnutzung 30 auf eine deutlich höhere Temperaturstufe genutzt; damit wird die Effektivität der sekundären Abgasnutzung 30 wesentlich verbessert.The concept of the invention is thus low-value and directly hardly usable heat .DELTA.T VL in the range between 120 ° C and 90 ° C from a waste heat 50 won the furnace and to raise the exhaust gas temperature at the entrance to the secondary exhaust gas use 30 used to a much higher temperature level; this will increase the effectiveness of secondary exhaust gas utilization 30 significantly improved.

Die Abwärme 50 des Ofens ist vorliegend mit einer ersten Variante einer Abgaswärmebehandlungsanlage 51 und einer zweiten Variante einer Abgaswärmebehandlungsanlage 52 dargestellt. Die erste Variante einer Abgaswärmebehandlungsanlage nutzt Abwärme aus dem inneren des Ofens, d. h. Abwärme aus dem Ofenraum 21. Die zweite Abgaswärmebehandlungsanlage nutzt Abwärme aus einem Ofenaußenbereich 22. Die Abwärme 50 kann beispielsweise durch einen Abwärmeaustausch AWA1, AWA2 zur sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft VL in die Verbrennungsluft VL eingebracht werden. Grundsätzlich kann in der dargestellten Ausführungsform ein Wärmeaustausch WA oder AWA1, ABA2 direkt erfolgen, d. h. unter Nutzung gleicher Strömungswege von Verbrennungsluft als Wärmeempfänger und Wärmelieferant (bei WA das Abgas AG und AWA1, AWA2 die Abwärme 51, 52). Der Wärmeaustausch WA, AWA1, AWA2 kann auch indirekt unter Nutzung geeigneter Wärmetauscheraggregate oder dergleichen erfolgen.The waste heat 50 of the furnace is present with a first variant of an exhaust gas heat treatment plant 51 and a second variant of an exhaust gas heat treatment system 52 shown. The first variant of an exhaust heat treatment plant uses waste heat from the interior of the furnace, ie waste heat from the furnace chamber 21 , The second exhaust heat treatment plant uses waste heat from a furnace outer area 22 , The waste heat 50 can be introduced, for example by a waste heat exchange AWA1, AWA2 for secondary preheating the combustion air VL in the combustion air VL. Basically, in the illustrated embodiment, a heat exchange WA or AWA1, ABA2 occur directly, ie using the same flow paths of combustion air as a heat receiver and heat supplier (in WA, the exhaust gas AG and AWA1, AWA2 the waste heat 51 . 52 ). The heat exchange WA, AWA1, AWA2 can also be done indirectly using suitable heat exchanger units or the like.

Ein konkretes Beispiel zur Durchführung des Verfahrens ist in 2 an einem Industrieofen zum Glasschmelzen erläutert. 2 zeigt in vereinfachter Darstellung einen regenerativ beheizten Industrieofen 100, bei dem zur Vereinfachung für gleiche oder ähnliche Teile oder Teile gleicher oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet sind. A concrete example for carrying out the method is in 2 explained on an industrial furnace for glass melting. 2 shows a simplified representation of a regeneratively heated industrial furnace 100 in which like reference numerals are used to simplify the same or similar parts or parts of the same or similar function.

Der Industrieofen 100 weist einen Ofenraum 21 mit einem Oberofen 20A und einer Glasschmelzwanne 20B auf. In der Glasschmelzwanne enthaltendes Glas G wird über den Ofenraum 21 über die Schmelztemperatur erwärmt und zur Herstellung von Flachglas oder dergleichen aufgeschmolzen und geeignet behandelt. Der Industrieofen 100 wird vorliegend erwärmt, indem über mehrere seitlich angebrachte Brennstoffinjektoren 23 Brennstoff – vorliegend in Form von Brenngas – in den Oberofen 20A injiziert wird. Von den Brennstoffinjektoren 23 ist vorliegend ein rechter Brennstoffinjektor symbolisch dargestellt. Die Brennstoffinjektoren 23 sind (auch wenn nicht im Einzelnen dargestellt) sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Ofenraums 21, zum Beispiel einander gegenüberliegend, angeordnet; beispielsweise können auf jeder Seite des Ofenraums 21 drei, vier, fünf, sechs oder mehr Brennstoffinjektoren 23 angeordnet sein.The industrial furnace 100 has a furnace room 21 with an upper oven 20A and a glass melting tank 20B on. In the glass melting tank containing glass G is placed over the oven room 21 heated above the melting temperature and for the production of Flat glass or the like melted and treated appropriately. The industrial furnace 100 is heated in the present case, by a plurality of laterally mounted fuel injectors 23 Fuel - in the form of fuel gas - in the upper furnace 20A is injected. From fuel injectors 23 In the present case, a right-hand fuel injector is represented symbolically. Fuel injectors 23 are (although not shown in detail) both on the left and on the right side of the oven room 21 arranged, for example, opposite each other; For example, on each side of the oven room 21 three, four, five, six or more fuel injectors 23 be arranged.

In einer Befeuerungsperiode wird über einen Brennstoffinjektor 23 Brenngas in den Oberofen 20A praktisch ohne Verbrennungsluft injiziert. Oberhalb des Brennstoffinjektors 23 wird vorgewärmte – hier primär und sekundär vorgewärmte – Verbrennungsluft VL über einen dargestellten linken ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 11 dem Oberofen 20A zugeführt. Die Verbrennungsluft VL aus dem ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 11 vermischt sich im Oberofen 20A mit dem vom Brennstoffinjektor 23 injizierten Brenngas und führt zur Ausbildung einer den Unterofen mit Schmelzwanne 20B überdeckenden Flamme. 2 zeigt den Industrieofen 100 im Zustand einer regenerativen Befeuerung über den linken, als Regenerator ausgebildeten, Wärmespeicher 10 und die linken Injektoren 23. Die Injektoren 23 und der ofenseitige Wärmespeichergasdurchtritt 11 sind derart gestaltet, dass das über die Injektoren 23 gelieferte Brenngas in ausreichendem nah- oder unterstöchiometrischen Bereich mit Verbrennungsluft VL des linken Regenerators im Oberofen 20A vermischt wird. Der in 2 dargestellte Betriebszustand einer linksseitigen Befeuerung des Oberofens 20A unter Injektion von Brenngas über die linken Injektoren 23 und die Zufuhr von Verbrennungsluft VL über den linken Regenerator dauert für eine erste Periodendauer an, die zum Beispiels im Bereich von 20 bis 40 Minuten liegen kann. Während dieser ersten Periodendauer wird Verbrennungsluft VL zum Oberofen 20A im Ofenraum 21 separat vom Brenngas zugeführt. Während der ersten Periodendauer wird Abgas AG aus dem Oberofen 20A über einen rechten ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 11‘ dem nicht näher dargestellten rechten Regenerator zugeführt und heizt diesen auf.In a firing period is via a fuel injector 23 Fuel gas in the upper furnace 20A injected virtually without combustion air. Above the fuel injector 23 is preheated - here primary and secondary preheated - combustion air VL through a left left furnace heat storage gas passage shown 11 the upper furnace 20A fed. The combustion air VL from the furnace-side heat storage gas passage 11 mixes in the upper furnace 20A with the fuel injector 23 injected fuel gas and leads to the formation of a sub-furnace with melting tank 20B covering flame. 2 shows the industrial furnace 100 in the state of a regenerative firing on the left, formed as a regenerator, heat storage 10 and the left injectors 23 , The injectors 23 and the furnace-side heat storage gas passage 11 are designed such that via the injectors 23 supplied fuel gas in a sufficient near or substoichiometric range with combustion air VL of the left regenerator in the upper furnace 20A is mixed. The in 2 illustrated operating state of a left-side firing of the upper furnace 20A under injection of fuel gas via the left injectors 23 and the supply of combustion air VL via the left regenerator lasts for a first period, which may, for example, be in the range of 20 to 40 minutes. During this first period, combustion air VL becomes the upper furnace 20A in the oven room 21 supplied separately from the fuel gas. During the first period exhaust gas AG is from the upper furnace 20A via a right oven-side heat storage gas passage 11 ' fed to the right regenerator, not shown, and heats it up.

In einem zweiten Betriebszustand wird für eine zweite Periodendauer ähnlicher zeitlicher Länge die Befeuerung des Oberofens 20A umgekehrt. Dazu wird dann Verbrennungsluft VL über einen nicht dargestellten rechten Regenerator dem Oberofen 20A zusammen mit Brenngas aus den rechten Injektoren 23 zugeführt; die Verbrennungsluft VL nimmt dann die vom Abgas AG in der ersten Periodendauer im rechten Regenerator deponierte Wärme auf. Des Weiteren wird Abgas AG während der zweiten Periodendauer in den linken regenerativen Wärmespeicher 10 eingebracht und heizt diesen auf. Dies ermöglicht den in 1 bereits dargestellten Wärmeaustausch WA zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft VL mit Wärme des Abgases AG.In a second operating state, the firing of the upper furnace is for a second period of similar length of time 20A vice versa. For this purpose, then combustion air VL via a right regenerator, not shown, the upper furnace 20A along with fuel gas from the right injectors 23 supplied; the combustion air VL then absorbs the heat deposited by the exhaust gas AG in the first period in the right regenerator. Furthermore, exhaust gas AG during the second period in the left regenerative heat storage 10 introduced and heats up this. This allows the in 1 already described heat exchange WA for primary preheating the combustion air VL with heat of the exhaust gas AG.

Die Regelung eines Brennstoffstroms und/oder eines Verbrennungsluftstroms erfolgt grundsätzlich über ein nicht näher dargestelltes Temperaturregelmodul einer symbolisch dargestellten Steuerung 200. Grundsätzlich kann dazu ein PID-Regler im Temperaturregelmodul eingesetzt werden, gemäß dem unter Erhöhung des Brennstoffstroms und/oder des Verbrennungsluftstroms eine Ofenraumtemperatur erhöht bzw. unter Erniedrigung eines Brennstoffstroms und/oder eines Verbrennungsluftstroms eine Ofenraumtemperatur erniedrigt wird. Dazu werden der Steuerung 200 Temperaturwerte des Regeneratorkopfes und/oder des Oberofenraumes 20A zugeführt. Entsprechende Temperaturwertleitungen 201, 202 sowie Temperatursonden T1, T2 sind in 2 dargestellt. Die Temperatursonden T1, T2 können vorliegend auch mit einer geeigneten Lambdasonde zur Messung eines Brennstoffluftverhältnisses kombiniert werden um dasselbe geregelt einzustellen.The regulation of a fuel flow and / or a combustion air flow takes place basically via a not shown in detail temperature control module of a symbolically shown control 200 , In principle, a PID controller in the temperature control module can be used in accordance with which, increasing the fuel flow and / or the combustion air flow, a furnace chamber temperature is increased or a furnace chamber temperature is lowered while lowering a fuel flow and / or a combustion air flow. To do this, the controller 200 Temperature values of the regenerator head and / or the upper furnace space 20A fed. Corresponding temperature value lines 201 . 202 and temperature probes T1, T2 are in 2 shown. In the present case, the temperature probes T1, T2 can also be combined with a suitable lambda probe for measuring a fuel air ratio in order to set it in the same manner.

Im vorliegenden Fall eines Industrieofens 100 ist – der Systematik des Konzepts der Erfindung, wie sie anhand von 1 generell erläutert ist, folgend – eine sekundäre Vorwärmung 40 der Verbrennungsluft VL vorgesehen. Die Verbrennungsluft VL wird als Frischluft FL mit einer Anfangstemperatur, etwa im Bereich zwischen 30 °C bis 60 °C, der sekundären Vorwärmung 40 der Verbrennungsluft zugeführt (TVL-in 2). Die Verbrennungsluft VL verlässt die sekundäre Vorwärmung 40 mit einer erhöhten Temperatur von TVL-in + ΔTVL über die Zuführung 43. Über die Zuführung 43 wird die sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft VL dem Regenerator 10 zugeführt und über den Wärmeaustausch WA nimmt diese die zwischengespeicherte Abwärme des Abgases AG im Rahmen der primären Vorwärmung der Verbrennungsluft VL auf. In the present case of an industrial furnace 100 is - the scheme of the concept of the invention, as described by 1 generally explained, following - a secondary preheating 40 the combustion air VL provided. The combustion air VL is considered fresh air FL with an initial temperature, approximately in the range between 30 ° C to 60 ° C, the secondary preheating 40 the combustion air supplied (T VL-in 2 ). The combustion air VL leaves the secondary preheating 40 with an increased temperature of T VL-in + ΔT VL across the feed 43 , About the feeder 43 the secondary preheated combustion air VL is the regenerator 10 fed and via the heat exchange WA this takes on the cached waste heat of the exhaust gas AG in the context of the primary preheating the combustion air VL.

Um eine sekundäre Vorwärmung 40 der Verbrennungsluft VL zu betreiben, ist beim Industrieofen 100 eine Abwärmebehandlungsanlage 51, 52 für Abwärme 50 des Ofens 20 vorgesehen. Diese dient zur Gewinnung von Abwärme (hier aus Ofenluft 51.1) aus dem Ofenraum 21 und/oder zur Gewinnung von Abwärme aus einem Außenraum des Ofens 20, vorliegend einer Kühlluft 52.1 am Ofenaußenbereich 20C.To a secondary preheating 40 the combustion air to operate VL is the industrial furnace 100 a waste heat treatment plant 51 . 52 for waste heat 50 of the oven 20 intended. This serves for the recovery of waste heat (here from furnace air 51.1 ) from the oven room 21 and / or for recovering waste heat from an exterior of the furnace 20 , in this case a cooling air 52.1 at the oven outside area 20C ,

In einer ersten Variante sieht die Abwärmebehandlungsanlage 51 eine an den Oberofenraum 20A und den Unterofenraum angeschlossene Ansaugung für Abwärme tragende Ofenluft vor; nämlich durch Ansaugung von Abwärme tragender Ofenluft 51.1 von einer Schwappkante der Schmelzwanne 20B. Die Ansaugung von Ofenluft 51.1 von einer Schwappkante dient zudem aktiv dazu, Korrosionsprozesse an der Schmelzwanne 20B zu verringern. Die Abwärme 50 der Abwärmebehandlungsanlage 51 gemäß der ersten Variante kann in geeigneter Weise über eine Abwärmeleitung 51.2 der sekundären Vorwärmung 40 zugeführt werden.In a first variant sees the waste heat treatment plant 51 one to the upper furnace room 20A and the sub-furnace chamber connected suction for waste heat-carrying furnace air before; namely by suction of waste heat bearing furnace air 51.1 from a slosh of the melting furnace 20B , The intake of furnace air 51.1 from a slosh edge also actively serves to corrosion processes at the melting tank 20B to reduce. The waste heat 50 the waste heat treatment plant 51 According to the first variant can suitably via a waste heat pipe 51.2 the secondary preheating 40 be supplied.

Eine zweite Abwärmebehandlungsanlage 52 zur Gewinnung von Abwärme 50 ist in Form einer an einem Ofenaußenbereich 20C angeschlossenen Ansaugung von Frischluft FL gebildet, um eine Abwärme tragende Kühlluft 52.1 zur Verfügung zu stellen. Die Kühlung ist vorliegend eine Saugkühlung, bei der vorliegend frei zuströmende Frischluft FL angesaugt wird und über den Außenbereich des Ofens 20 geleitet wird. Die Ansaugung hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die Abwärme tragende Kühlluft für den weiteren Prozess verfügbar zu machen. Die Abwärme tragende Kühlluft 52.1 kann über eine geeignete Abwärmeleitung 52.2 der sekundären Vorwärmung 40 für Verbrennungsluft VL zur Verfügung gestellt werden. A second waste heat treatment plant 52 for the recovery of waste heat 50 is in the form of an oven outside area 20C connected intake of fresh air FL formed to a waste heat-carrying cooling air 52.1 to provide. The cooling is in the present case a suction cooling, in the present case freely incoming fresh air FL is sucked in and over the outside of the furnace 20 is directed. The suction has proved to be advantageous in order to make the waste heat-carrying cooling air available for the further process. The waste heat carrying cooling air 52.1 can be via a suitable waste heat pipe 52.2 the secondary preheating 40 be provided for combustion air VL.

Vorliegend kann eine Abgasaustrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 12 aufgrund der sekundär vorgewärmten Verbrennungsluft VL um bis zu 150 °C erhöht sein, d. h. bis in den Bereich von 400 bis 800 °C; dies weil die Abkühlung des Abgases AG in Folge des bei erhöhter Verbrennungslufttemperatur verringerten Wärmeaustausches WA gebremst ist.In the present case, an exhaust gas outlet temperature can pass through the ambient heat storage gas 12 due to the secondary preheated combustion air VL be increased by up to 150 ° C, ie in the range of 400 to 800 ° C; This is because the cooling of the exhaust gas AG is slowed as a result of reduced at elevated combustion air temperature heat exchange WA.

Zusätzlich weist die Steuerung 200 vorliegend ein Regelmodul 210 auf, das eine AbgasIstwert-Temperatur TAG ist über eine Temperatursonde T2 am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt 12 erhält und eine Abgas-Sollwert-Temperatur TAG soll als Regelvorgabe. Die Sollwert-Temperatur TAG soll ist vorliegend ein Konstantwert, da eine weitgehend konstante Abgastemperatur für die Energiegewinnung zur sekundären Nutzung 30 des Abgases AG zur Verfügung gestellt werden sollte. Entsprechend der Regelabweichung zwischen Sollwert-Temperatur TAG soll und Istwert-Temperatur TAG Ist werden die Drosseln 41, 42 der Abwärmeleitungen 51.3, 52.2 eingestellt, um eine geeignete sekundäre Verbrennungsluftvorwärmung einzustellen, d. h. eine geeignete Erhöhung ΔTVL der Verbrennungslufttemperatur in der sekundären Vorwärmung einzustellen. Die Steuereinrichtung 200 weist ein Modul 210 mit einer prädiktiven Regelung auf, die auf Grundlage eines mathematischen Modells der Wärmeübertragung und Wärmespeicherung WA im regenerativen Wärmespeicher 10 die Istwert-Temperatur auf Sollwert-Temperatur regelt.In addition, the controller indicates 200 in the present case a control module 210 on, which is a AbgasIstwert temperature T AG is a temperature probe T2 at the ambient heat storage gas passage 12 receives and an exhaust gas setpoint temperature T AG should be as a rule. The setpoint temperature T AG will present case is a constant value as a substantially constant exhaust gas temperature for energy to secondary use 30 of the exhaust gas AG should be made available. According to the deviation between the setpoint temperature T AG will and actual temperature T AG Is are the throttles 41 . 42 the waste heat pipes 51.3 . 52.2 set to set a suitable secondary combustion air preheating, ie to set a suitable increase ΔT VL of the combustion air temperature in the secondary preheating. The control device 200 has a module 210 with a predictive scheme based on a mathematical model of heat transfer and heat storage WA in regenerative heat storage 10 the actual value temperature is regulated to setpoint temperature.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Wärmespeicher heat storage
11, 11‘11, 11 '
ofenseitiger Wärmespeichergasdurchtritt  furnace-side heat storage gas passage
1212
umgebungsseitiger Wärmespeichergasdurchtritt ambient heat storage gas passage
2020
Ofen oven
20A20A
Oberofen top furnace
20B20B
Glasschmelzwanne Glass melting tank
20C20C
Ofenaußenbereich Stove Outside
2121
Ofenraum furnace
2222
Ofenaußenbereich Stove Outside
2323
Brennstoffinjektoren fuel injectors
3030
sekundäre Nutzung secondary use
3131
Dampferzeuger steam generator
3232
Dampfturbine steam turbine
3333
Generator generator
4040
sekundäre Vorwärmung secondary preheating
41, 4241, 42
Drosseln throttle
4343
Zuführung feed
5050
Abwärme waste heat
5151
erste Variante einer Abwärmebehandlungsanlage first variant of a waste heat treatment plant
51.151.1
Ofenluft furnace air
51.2, 52.251.2, 52.2
Abwärmeleitung heat conduction
5252
zweite Variante einer Abwärmebehandlungsanlage second variant of a waste heat treatment plant
52.152.1
Kühlluft cooling air
100100
Industrieofen industrial furnace
200200
Steuerung control
201, 202201, 202
Temperaturwertleitungen Temperature value lines
210210
Regelmodul control module
AGAG
Abgas exhaust
FLFL
Frischluft fresh air
GG
Glas Glass
TAG T AG
Abgastemperatur exhaust gas temperature
TVL-in 1, TVL-in 2 T VL-in 1 , T VL-in 2
VerbrennungslufteintrittstemperaturCombustion air inlet temperature
TVL-out 1 T VL-out 1
Verbrennungsluftaustrittstemperatur Combustion air outlet temperature
TAG-in 1, TAG-in 2 T AG-in 1 , T AG-in 2
Abgaseintrittstemperatur Exhaust gas inlet temperature
ΔTVL ΔT VL
Erhöhung increase
ΔTAG ΔT AG
Erhöhung increase
TAG-out T AG-out
Abgasaustrittstemperatur Exhaust gas outlet temperature
T1, T2T1, T2
Temperatursonden temperature probes
TAG ist T AG is
Abgas-Istwert-Temperatur Exhaust gas temperature actual value
TAG soll T AG should
Abgas-Sollwert-Temperatur Exhaust setpoint temperature
VLVL
Verbrennungsluft combustion air
WA, AWA1, AWA2WA, AWA1, AWA2
Wärmeaustausch heat exchange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0137059 A1 [0003] EP 0137059 A1 [0003]
  • US 4528012 [0005, 0023] US 4528012 [0005, 0023]
  • DE 102005019147 B4 [0008] DE 102005019147 B4 [0008]

Claims (17)

Verfahren zum Betrieb eines über wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher (10) regenerativ beheizten Industrieofens (100) mit einem Ofenraum (21) eines Ofens (20), insbesondere mit einer Schmelzwanne für Glas (20B), wobei der regenerative Wärmespeicher (10) einen ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (11, 11‘) zum Ofenraum (21) und einen umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung hat, aufweisend die Schritte: – sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft und Zuführung der sekundär vorgewärmten Verbrennungsluft (VL) zum regenerativen Wärmespeicher (10); – primäre Nutzung des Abgases in dem regenerativen Wärmespeicher (10) zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft (VL); – sekundäre Nutzung (30) des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung; dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft (VL) aus einer Abwärme des Ofens (20) gewonnen wird, und im Betrieb des Industrieofens (100) eine Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) erhöht ist gegenüber einer Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) ohne sekundäre Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL).Method for operating a via at least one regenerative heat storage ( 10 ) regeneratively heated industrial furnace ( 100 ) with a furnace space ( 21 ) of a furnace ( 20 ), in particular with a melting tank for glass ( 20B ), wherein the regenerative heat storage ( 10 ) an oven-side heat storage gas passage ( 11 . 11 ' ) to the oven room ( 21 ) and an ambient side heat storage gas passage ( 12 ) to the environment, comprising the steps: - secondary preheating of the combustion air and supply of the secondary preheated combustion air (VL) to the regenerative heat storage ( 10 ); Primary use of the exhaust gas in the regenerative heat storage ( 10 ) for the primary preheating of the combustion air (VL); - secondary use ( 30 ) of the exhaust gas following the ambient heat storage gas passage ( 12 ) to the environment; characterized in that the secondary preheating of the combustion air (VL) from a waste heat of the furnace ( 20 ) and in the operation of the industrial furnace ( 100 ) an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) is increased relative to an exhaust gas exit temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) without secondary preheating ( 40 ) of the combustion air (VL). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die nicht sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft (VL) als Frischluft (FL) gewonnen wird und von einer Anfangstemperatur auf eine Vorwärmtemperatur erwärmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the non-secondarily preheated combustion air (VL) is obtained as fresh air (FL) and is heated from an initial temperature to a preheating temperature. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft (VL), insbesondere Frischluft (FL), eine Anfangstemperatur zwischen 10 °C und bis zu 60 °C hat. A method according to claim 1 or 2, characterized in that a non-secondary preheated combustion air (VL), in particular fresh air (FL), an initial temperature between 10 ° C and up to 60 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass eine sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft (VL) eine Vorwärmtemperatur oberhalb einer Anfangstemperatur hat, und die Vorwärmtemperatur bis zu 250 °C, vorzugsweise bis zu 350 °C, beträgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a secondary preheated combustion air (VL) has a preheating temperature above an initial temperature, and the preheating temperature up to 250 ° C, preferably up to 350 ° C, is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) um bis zu 150 °C erhöht ist, insbesondere im Bereich von 400 °C bis 800 °C liegt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) is increased by up to 150 ° C, in particular in the range of 400 ° C to 800 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass zur sekundären Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL) aus einer Abwärme des Ofens (10), Abwärme tragende Ofenluft (51.1) aus dem Ofenraum (21) angesaugt wird und mit dieser nicht sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft (VL), insbesondere Frischluft (FL), sekundär vorgewärmt wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that for secondary preheating ( 40 ) of the combustion air (VL) from a waste heat of the furnace ( 10 ), Waste heat-carrying furnace air ( 51.1 ) from the oven room ( 21 ) is sucked and with this not secondarily preheated combustion air (VL), in particular fresh air (FL), is preheated secondarily. Verfahren nach Anspruche 6 dadurch gekennzeichnet, dass im Ofenraum (21) eines Ofens (10) eine Schmelzwanne für Glas (20B) angeordnet ist und zur sekundären Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL) aus einer Abwärme des Ofens(10) Abwärme tragende Ofenluft (51.1) von einer Schwappkante der Schmelzwanne (20B) angesaugt wird. Process according to claim 6, characterized in that in the furnace chamber ( 21 ) of a furnace ( 10 ) a melting tank for glass ( 20B ) and for secondary preheating ( 40 ) of the combustion air (VL) from a waste heat of the furnace ( 10 ) Waste heat bearing furnace air ( 51.1 ) from a sloshing edge of the melting tank ( 20B ) is sucked. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass zur sekundären Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL) aus einer Abwärme des Ofens (10), Abwärme tragende Umgebungsluft, insbesondere Kühlluft (52.1) durch Kühlung an einem Außenbereich des Ofens (20C), gewonnen wird, insbesondere an einem Außenbereich größter Außentemperatur.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that for secondary preheating ( 40 ) of the combustion air (VL) from a waste heat of the furnace ( 10 ), Waste heat-carrying ambient air, in particular cooling air ( 52.1 ) by cooling on an outside area of the furnace ( 20C ), especially at an outdoor area of greatest external temperature. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung eine Saugkühlung ist, insbesondere Umgebungsluft oder zuströmende Frischluft (FL) angesaugt und über den Außenbereich des Ofens (20C) geleitet wird. A method according to claim 8, characterized in that the cooling is a suction cooling, in particular ambient air or incoming fresh air (FL) is sucked in and over the outer area of the furnace ( 20C ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass mittels sekundär vorgewärmter Verbrennungsluft (VL) als Stellgröße eine Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) von einem Istwert auf einen Sollwert geregelt wird, insbesondere der Sollwert ein Heizperioden-gemittelter Konstantwert ist.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that by means of secondary preheated combustion air (VL) as a manipulated variable, an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) is controlled by an actual value to a desired value, in particular the desired value is a heating period-averaged constant value. Industrieofen mit einem Ofenraum (21), insbesondere mit einer Schmelzwanne für Glas (20B), der über wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher (10) regenerativ beheizbar ist, wobei der regenerative Wärmespeicher (10) einen ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (11, 11‘) zum Ofenraum (21) und einen umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung hat, wobei in dem regenerativen Wärmespeicher (10) unter primärer Nutzung des Abgases eine primäre Vorwärmung der Verbrennungsluft (VL) umsetzbar ist, weiter aufweisend: – eine Abwärmebehandlungsanlage des Industrieofens (20), insbesondere des Ofenraums (21), die ausgebildet ist, eine sekundäre Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL) zu bewirken; – eine Zuführung (41) mittels der die sekundär vorgewärmte Verbrennungsluft (VL) zum regenerativen Wärmespeicher (10) zuführbar ist; – eine Energiegewinnung zur sekundären Nutzung (30) des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung, wobei – im Betrieb des Industrieofens (100) eine Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) erhöhbar ist gegenüber einer Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) ohne sekundäre Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL).Industrial furnace with a furnace room ( 21 ), in particular with a melting tank for glass ( 20B ), which via at least one regenerative heat storage ( 10 ) is regeneratively heated, wherein the regenerative heat storage ( 10 ) an oven-side heat storage gas passage ( 11 . 11 ' ) to the oven room ( 21 ) and one ambient heat storage gas passage ( 12 ) to the environment, wherein in the regenerative heat storage ( 10 ) is a primary preheating of the combustion air (VL) can be implemented with primary use of the exhaust gas, further comprising: - a waste heat treatment plant of the industrial furnace ( 20 ), in particular the furnace space ( 21 ), which is adapted to a secondary preheating ( 40 ) of combustion air (VL); - a feeder ( 41 ) by means of the secondary preheated combustion air (VL) to regenerative heat storage ( 10 ) can be supplied; - an energy production for secondary use ( 30 ) of the exhaust gas following the ambient heat storage gas passage ( 12 ) to the environment, whereby - during operation of the industrial furnace ( 100 ) an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) can be increased with respect to an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) without secondary preheating ( 40 ) of the combustion air (VL). Industrieofen (20) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der regenerative Wärmespeicher 10) ein Regenerator oder ein Rekuperator ist, der einen ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (11, 11‘) als Abgaseintritt und Verbrennungsgasaustritt zum Ofenraum (21) hat, und der einen umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt als Verbrennungslufteintritt und Abgasaustritt zur Umgebung hat. Industrial furnace ( 20 ) according to claim 11, characterized in that the regenerative heat storage 10 ) is a regenerator or a recuperator which passes through an oven-side heat storage gas ( 11 . 11 ' ) as exhaust gas inlet and combustion gas outlet to the furnace chamber ( 21 ), and having an ambient side heat storage gas passage as combustion air inlet and exhaust outlet to the environment. Industrieofen (20) nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärmebehandlungsanlage in Form einer am Ofenraum (21) angeschlossenen Ansaugung für Abwärme tragenden Ofenluft (51.1) gebildet ist. Industrial furnace ( 20 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the waste heat treatment plant in the form of a furnace chamber ( 21 ) connected suction for waste heat bearing furnace air ( 51.1 ) is formed. Industrieofen (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärmebehandlungsanlage in Form einer an einem Ofenaußenbereich (20C) angeschlossenen Ansaugung von Frischluft (FL) gebildet ist, um eine Abwärme tragende Kühlluft (52.1) zur Verfügung zu stellen. Industrial furnace ( 20 ) according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the waste heat treatment plant in the form of a at a furnace outer area ( 20C ) intake of fresh air (FL) is connected to a waste heat-carrying cooling air ( 52.1 ) to provide. Industrieofen (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Industrial furnace ( 20 ) according to one of claims 11 to 14 characterized by a control device for carrying out a method according to one of the preceding claims. Industrieofen (20) nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ein Modul mit einer prädiktiven Regelung auf Grundlage eines mathematischen Modells der Wärmeübertragung und Wärmespeicherung im regenerativen Wärmespeicher aufweist.Industrial furnace ( 20 ) according to claim 15, characterized in that the control device comprises a module with a predictive control based on a mathematical model of heat transfer and heat storage in the regenerative heat storage. Verwendung einer sekundären Vorwärmung der Verbrennungsluft und Zuführung der sekundär vorgewärmten Verbrennungsluft (VL) zu einem regenerativen Wärmespeicher (10), wobei die sekundäre Vorwärmung der Verbrennungsluft (VL) aus einer Abwärme des Ofens (20) gewonnen wird; – zum Betrieb eines über den wenigstens einen regenerativen Wärmespeicher (10) regenerativ beheizten Industrieofens (100) mit einem Ofenraum (21) eines Ofens (20), insbesondere mit einer Schmelzwanne für Glas (20B), wobei der regenerative Wärmespeicher (10) einen ofenseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (11, 11‘) zum Ofenraum (21) und einen umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung hat; und wobei beim Betrieb: – eine primäre Nutzung des Abgases in dem regenerativen Wärmespeicher (10) zur primären Vorwärmung der Verbrennungsluft (VL), und – eine sekundäre Nutzung (30) des Abgases im Anschluss an den umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) zur Umgebung, erfolgt; und wobei – im Betrieb des Industrieofens (100) eine Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) erhöht ist gegenüber einer Abgas-Austrittstemperatur am umgebungsseitigen Wärmespeichergasdurchtritt (12) ohne sekundäre Vorwärmung (40) der Verbrennungsluft (VL).Use of a secondary preheating of the combustion air and supply of the secondary preheated combustion air (VL) to a regenerative heat storage ( 10 ), wherein the secondary preheating of the combustion air (VL) from a waste heat of the furnace ( 20 ) is won; For the operation of a via the at least one regenerative heat storage ( 10 ) regeneratively heated industrial furnace ( 100 ) with a furnace space ( 21 ) of a furnace ( 20 ), in particular with a melting tank for glass ( 20B ), wherein the regenerative heat storage ( 10 ) an oven-side heat storage gas passage ( 11 . 11 ' ) to the oven room ( 21 ) and an ambient side heat storage gas passage ( 12 ) to the environment; and wherein during operation: - a primary use of the exhaust gas in the regenerative heat storage ( 10 ) for the primary preheating of the combustion air (VL), and - a secondary use ( 30 ) of the exhaust gas following the ambient heat storage gas passage ( 12 ) to the environment takes place; and wherein - during operation of the industrial furnace ( 100 ) an exhaust gas outlet temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) is increased relative to an exhaust gas exit temperature at the ambient heat storage gas passage ( 12 ) without secondary preheating ( 40 ) of the combustion air (VL).
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