DE102012010776A1

DE102012010776A1 - Glühofen

Info

Publication number: DE102012010776A1
Application number: DE102012010776A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: GRAPENGIESSER CLAUS DIETER
Current assignee: GRAPENGIESSER CLAUS DIETER
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-12-06

Abstract

Vor dem Hintergrund steigender Energiepreise ist es wichtig, die Effizienz von Glühöfen zu erhöhen. Dies kann durch die Nutzung der Abwärme beim Rückkühlen von Metallbändern, -profilen oder -rohren erfolgen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Glühofen mit Strahlungsabsorbern, deren Temperaturniveau geeignet ist, die bei der Rückkühlung gewonnene Abwärme direkt als Heizmedium oder als Prozesswärme zu verwenden. Im Gegensatz zu bekannten Kühlmethoden wird die Wärme bei hohen Kühltemperaturen abgeführt, um damit Heizprozesse direkt, das heißt ohne Wärmepumpe, zu versorgen oder um die Wärme direkt als Prozesswärme nutzen zu können. Durch das hohe Temperaturniveau kann das Kühlmedium direkt oder über einen zwischengeschalteten Wärmetauscher zur wirtschaftlichen Versorgung von Heizprozessen verwendet werden. Alternativ kann die Abwärme als Prozesswärme, zum Beispiel für die Stromerzeugung oder zum Aufheizen von Prozessbädern dienen. Eine ideale Anwendung ist die Vorheizung des in den Glühofen einlaufenden Gutes, da in diesem Fall die zeitliche Übereinstimmung zwischen Abwärmeanfall und Wärmenutzungsbedarf sichergestellt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Glühofen mit Strahlungsabsorbern deren Temperaturniveau geeignet ist, die bei der Rückkühlung gewonnen Abwärme direkt als Heizmedium zu verwenden.
Stand der Technik
Bänder, Profile oder Rohre, werden im Auslaufbereich von Hochtemperatur-Durchlauföfen bei bekannten Anlagen mit Strahlungsrohren oder ähnlichen Strahlungsabsorbern (4) gekühlt. Die Wirkung der Strahlungsabsorber (4) hängt wesentlich von der Temperaturdifferenz zwischen den Absorbern und der Oberfläche des zu kühlenden Gutes (1) ab. Aus diesem Grund werden bei bekannten Systemen möglichst geringe Kühlmitteltemperaturen verwendet, um die absorbierte Wärme von dem Strahlungsabsorber abzuführen. Dies bedeutet, dass die Vor- und Rücklauftemperatur ein niedriges Niveau aufweisen.
Problem
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass aufgrund der niedrigen Rücklauftemperaturen der Kühlmedien von Strahlungsabsorbern Heizprozesse nicht oder zu mindestens nicht wirtschaftlich betrieben werden können. Ebenfalls kann die Wärme vielfach nicht direkt als Prozesswärme genutzt werden. Zwar kann das Temperaturniveau durch Wärmepumpen erhöht werden. Dies ist aber vielfach nicht wirtschaftlich möglich.
Aufgabenstellung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlungsabwärme des Glühgutes durch geeignete Strahlungsabsorber (4) bei hohen Kühlmitteltemperaturen abzuführen um dadurch Heizprozesse direkt, d. h. ohne Wärmepumpe, zu versorgen oder um die Wärme direkt als Prozesswärme nutzen zu können.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteile, Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der Ofen bzw. der zugehörige Rückkühlteil wird mit Strahlungsabsorbern (4) ausgestattet, die nicht für die optimale Kühlwirkung, sondern vielmehr zur möglichst optimalen Wärmerückgewinnung ausgelegt sind.
Die spezifische Kühlwirkung der Strahlungsabsorber (4) wird durch das höhere Temperaturniveau des Kühlmittels zwar verringert. Dieser Nachteil kann durch größere Absorberflächen und ggf. durch Verlängerung der Kühlstrecke jedoch kompensiert werden.
Erreichte Vorteile
Durch das hohe Temperaturniveau kann das Kühlmedium direkt oder über einen zwischengeschalteten Wärmetauscher (5) zur wirtschaftlichen Versorgung von Heizprozessen verwendet werden. Alternativ kann die Abwärme als Prozesswärme dienen.
Weitere Ausgestaltung
Neben dem hohen Temperaturniveau ist auch die zeitliche Übereinstimmung zwischen Abwärmeanfall und Wärmenutzungsbedarf für wirtschaftliche Nutzungskonzepte wesentlich. Diese Voraussetzung ist ideal gegeben, wenn die Rückkühlabwärme zur Vorheizung des im Ofen zu erwärmenden Gutes (1) vor dem Ofeneinlauf verwendet wird. Dieser Vorteil wird im Patentanspruch 2 beschrieben.
Gemäß Patentanspruch 3 wird die Erwärmung des zu erwärmenden Gutes (1) durch Heizrollen (6) realisiert.
Aus wärme-, prozess- oder sicherheitstechnischen Gründen kann es sinnvoll sein, das Kühlmedium der Strahlungsabsorber nicht als Heizmedium für den Folgeprozess zu verwenden. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, die Medien durch einen Wärmetauschen (5) voneinander zu entkoppeln.
Die Abwärme kann für die Gebäude- bzw. Hallenheizung verwendet werden. Im Anspruch 6 wird dargelegt, dass hierzu Wand- oder Deckenstrahlerplatten (12) verwendet werden.
Das hohe Temperaturniveau ermöglicht zudem, dass die Wärme aus den Absorbern gemeinsam mit der Wärme aus anderen Abwärmequellen verwendet wird. Im Anspruch 8 wird hierbei auf die Nutzung der Brennerabluft (7) und die Nutzung der Abluft anderer thermischer Prozesse verwiesen.
Die hohe Temperatur des Kühlmediums in den Strahlungsabsorbern verringert den Wärmeübergang zwischen der Absorberfläche und dem Kühlmittel. Daher ist es sinnvoll, die Rückseite der absorbierenden Fläche durch den Einbau von Rippen, Stegen oder anderen Elementen zu vergrößern.
Ausführungsbeispiele
Eine Sonderausführung des Ofens ist in dargestellt.
Die Wärme aus der Rücklaufleitung (13) des Strahlungsabsorbers (4) wird hierbei gemeinsam mit den Abwärmeströmen aus der Brennerabluftsammelleitung (8) und eines weiteren thermischen Prozesses zur Hallenheizung verwendet. Zur thermischen und physikalischen Trennung der einzelnen Abwärmequellen werden die Wärmetauscher (5), (9) und (10) vorgesehen.
Als Heizquelle werden wasserbetriebene Deckenstrahlerplatten (12) vorgesehen. Verschiedene Armaturen (11) wurden zur Vereinfachung an dieser Stelle nicht näher ausgeführt.
Eine weitere Sonderausführung ist die Verwendung des Stahlungsabsorbers oder der Strahlungsabsorber als Energiequelle für die Stromerzeugung, z. B. durch einen ORC Prozess.
Liste der Zugehörigen Zeichnungen:
Fig. 1
Fig. 2
Bezugszeichenliste

1: Band, Profil oder Rohr (Glühgut)
2: Ofen
3: Rückkühleinrichtung bzw. Kühlstrecke
4: Strahlungsabsorber
5: Wärmetauscher
6: Heizrollen
7: Brennerabgasleitung
8: Brennerabgas-Sammelleitung
9: Wärmetauscher für Brennerabgas
10: Wärmetauscher für andere Abwärmequellen
11: Armaturen und Infrastruktur
12: Deckenstrahlerplatten
13: Rücklaufleitung

Claims

Ofen zum Erwärmen, Anlassen, Vergüten oder Glühen von durch den Ofen hindurchlaufenden Bändern, Profilen oder Rohren, dadurch kennzeichnet, dass im hinteren Ofenteil und/oder am Beginn der nachgeschalteten Rückkühleinrichtung und/oder zwischen Ofen- und Rückkühlteil ein Strahlungsabsorber angeordnet ist oder mehrere Strahlungsabsorber angeordnet sind. und dadurch gekennzeichnet, dass mit der von dem Absorber oder den Absorbern aufgenommene Wärme ein strömendes oder fließendes Medium erwärmt wird und dadurch gekennzeichnet, das die dadurch ins Medium gelangte Wärmeenergie zur Energieversorgung von Heizeinrichtungen oder als Prozesswärme verwendet wird. und dadurch kennzeichnet, dass das Temperaturniveau des Mediums für die Verwendung in Heizeinrichtungen oder als Prozesswärme ausreichend ist und für die jeweilige Nutzung daher an keiner Stelle eine Wärmepumpe zur Temperaturerhöhung um mehr als 30K verwendet wird.
Ofen entsprechend Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnene Wärmeenergie dazu verwendet wird, das durch den Ofen zu erwärmende Band, Profil oder Rohr vor dem Ofeneinlauf vorzuwärmen.
Ofen entsprechend Anspruch 2), dadurch gekennzeichnet, dass die Band-, Profil- oder Rohrerwärmung durch eine oder mehrere Heizrollen erfolgt.
Ofen entsprechend Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, dass das im Anspruch 1) beschriebene Medium einen oder mehrere Wärmetauscher durchströmt, um die Wärme dort an ein anderes Medium abzugeben.
Ofen entsprechend Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die von den Absorbern aufgenommene Wärme dazu verwendet wird, Hallen- oder Gebäudeheizungen mit Wärmeenergie zu versorgen.
Ofen entsprechend Anspruch 5), dadurch gekennzeichnet, dass für die Heizung Wand- und/oder Deckenstrahlerplatten verwendet werden, die insbesondere mit reinem Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und geeigneten Zusatzstoffen durchströmt werden.
Ofen entsprechend Anspruch 6) dadurch gekennzeichnet, dass die über die Absorber gewonnene Wärme gemeinsam mit der Wärme aus anderen Wärmequellen zur Hallen- und oder Gebäudeheizung verwendet wird.
Ofen entsprechend Anspruch 7), dadurch gekennzeichnet, dass die über die in Anspruch 1) beschriebenen Absorber gewonnenen Wärme gemeinsam mit der Brennerabluftwärme und/oder mit der Abluftwärme anderer thermischer Prozesse verwendet wird. Insbesondere kann es sich hierbei um die Abluft von thermischen Nachverbrennungssystemen zur Abluftreinigung handeln.
Ofen entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorber in Form von holen Plattenkörpern ausgeführt sind, deren Innenfläche für den besseren Wärmeübergang auf das Medium ganz oder teilweise durch Rippen, Stege, Röhren oder andere Elemente vergrößert ist.
Ofen entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesswärme mit Hilfe eines ORC-Prozesses oder anderer Technologien komplett oder teilweise zur Stromerzeugung verwendet wird.