DE102014002121A1

DE102014002121A1 - Melting furnace arrangement for the production of metal melts

Info

Publication number: DE102014002121A1
Application number: DE201410002121
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ricken; Heiner Otten; Herbert Raebel
Original assignee: Diehl Metall Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl Metall Stiftung and Co KG
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schmelzofen-Anordnung 1 zur Aufbereitung von metallischen Feinteilen, mit einem Schmelzofen 3, wobei der Schmelzofen 3 ausgebildet ist, die getrockneten metallischen Feinteile zu schmelzen, mit einem Kleinkraftwerk 5 zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei eine Aufbereitungsanlage 2 zur Aufbereitung, insbesondere Trocknung, der metallischen Feinteile vorhanden ist, und wobei die von dem Kleinkraftwerk 5 erzeugte Abwärme zum Zwecke der Aufbereitung der metallischen Feinteile mittels Wärmeübertragung an die Aufbereitungsanlage 2 als Wärmeenergie 8 abgeführt wird.The invention relates to a melting furnace arrangement 1 for the treatment of metallic fines, with a melting furnace 3, wherein the melting furnace 3 is formed to melt the dried metallic fines, with a small power plant 5 for generating electrical energy, wherein a treatment plant 2 for processing, in particular Drying, the metallic fines is present, and wherein the waste heat generated by the small power plant 5 is discharged for the purpose of processing the metallic fines by means of heat transfer to the treatment plant 2 as heat energy 8.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzofen-Anordnung zur Erzeugung von Metallschmelzen, umfassend eine Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung eines metallischen Ausgangsmaterials.The invention relates to a melting furnace arrangement for producing molten metal, comprising a treatment plant for the treatment of a metallic starting material.

Metallische Ausgangsmaterialien, wie beispielsweise Feinteile oder Späne aus der Metallbearbeitung, können derzeit großtechnisch durch Schmelzen recycelt werden. Die großtechnische Herstellung von Metallschmelzen erfordert in der Regel einen nicht unbeachtlichen Energieeinsatz, was einhergehend mit steigenden Energiepreisen mit zunehmend steigenden Herstellungskosten verbunden ist.Metallic starting materials, such as fines or chips from metal working, can currently be industrially recycled by melting. The large-scale production of molten metal usually requires a not inconsiderable use of energy, which is associated with increasing energy prices with increasing production costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmelzofen-Anordnung bereitzustellen, welche eine, insbesondere im Hinblick auf Energiekosten, vergleichsweise Kostengünstige Herstellung von Metallschmelzen ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The invention has for its object to provide a furnace arrangement, which allows a, in particular with regard to energy costs, comparatively cost-effective production of molten metal. This object is achieved by the features of claims 1 and 11. Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Nach Patentanspruch 1 ist eine Schmelzofen-Anordnung zur Erzeugung von Metallschmelzen, insbesondere Kupfer-Legierungs-Schmelzen, vorgesehen. Die Schmelzofen-Anordnung umfasst einen zur Schmelzverflüssigung eines zugeführten metallischen Ausgangsmaterials, insbesondere Kupfermaterials oder Kupferlegierungsmaterials, ausgebildeten Schmelzofen. Ferner umfasst die Schmelzofen-Anordnung eine zur Aufbereitung des metallischen Ausgangsmaterials ausgebildete Aufbereitungsanlage, welche zum Zwecke der Zuführung des aufbereiteten metallischen Materials zum Schmelzofen mit dem Schmelzofen koppelbar ausgebildet ist bzw. gekoppelt ist.According to claim 1, a melting furnace arrangement for the production of molten metals, in particular copper-alloy melts, is provided. The smelting furnace assembly comprises a smelting furnace formed for melt liquefying a supplied metallic starting material, in particular copper material or copper alloy material. Furthermore, the melting furnace arrangement comprises a processing plant designed for the preparation of the metallic starting material, which is designed or coupled to the melting furnace for the purpose of supplying the processed metallic material to the melting furnace.

Ferner umfasst die Schmelzofen-Anordnung eine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage, welche dazu ausgebildet und mit der Aufbereitungsanlage derart gekoppelt ist, dass die durch die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage erzeugte Wärme zumindest teilweise dem in der Aufbereitungsanlage stattfindenden Aufbereitungsprozess des metallischen Materials zugeführt wird oder werden kann.Furthermore, the melting furnace arrangement comprises a combined heat and power plant, which is designed and coupled to the treatment plant such that the heat generated by the cogeneration plant at least partially the processing of the metallic material taking place in the treatment plant is or can be supplied.

Durch die Umsetzung einer integrierten Anlage mit einem Schmelzofen, einer zugeordneten Aufbereitungsanlage und einer insbesondere der Aufbereitungsanlage zugeordneten Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage, insbesondere mit entsprechenden Schnittstellen zur Übertragung von Energie von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage zur Aufbereitungsanlage und/oder zum Schmelzofen, kann eine besonders vorteilhafte Energieeffizienz, insbesondere im Bereich der Metall-Schmelzöfen, erreicht werden.Through the implementation of an integrated system with a melting furnace, an associated treatment plant and a particular the treatment plant associated power-heat coupling system, in particular with appropriate interfaces for the transmission of energy from the cogeneration plant to the treatment plant and / or Melting furnace, a particularly advantageous energy efficiency, in particular in the field of metal melting furnaces, can be achieved.

Bei dem metallischen Ausgangsmaterial kann es sich insbesondere um metallische Feinteile handeln, insbesondere um bei einer Metallbearbeitung produzierte Produktionsabfälle. Die metallischen Feinteile können als Metallspäne ausgebildet sein.The metallic starting material may in particular be metallic fine particles, in particular production waste produced during metal working. The metallic fines may be formed as metal chips.

Durch Beaufschlagung des metallischen Ausgangsmaterials mit der Wärme, insbesondere Abwärme, der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage kann das Ausgangsmaterials beispielsweise getrocknet und/oder vorgewärmt werden, so dass die am Schmelzofen erforderliche Energie zur Verflüssigung des metallischen Materials durchaus spürbar verringert werden kann.By applying the metallic starting material with the heat, in particular waste heat, the combined heat and power plant, the starting material can be dried and / or preheated, for example, so that the energy required for the liquefaction of the metallic material at the melting furnace can be quite noticeably reduced.

Der Schmelzofen ist, wie bereits angedeutet, dazu ausgebildet, das metallische Ausgangsmaterial, insbesondere die die metallischen Feinteile, nach Durchlauf der Aufbereitungsanlage zu schmelzen, d. h. zu verflüssigen. Der Schmelzofen kann als ein Tiegelofen ausgebildet sein, und Insbesondere als ein induktiv beheizter Ofen zum Einschmelzen des metallischen Materials, insbesondere der metallischen Feinteile, ausgebildet sein.The melting furnace is, as already indicated, designed to melt the metallic starting material, in particular the metallic fines, after passing through the treatment plant, d. H. to liquefy. The melting furnace may be formed as a crucible furnace, and in particular as an inductively heated furnace for melting the metallic material, in particular the metallic fines, be formed.

Die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage kann ein Kleinkraftwerk, insbesondere ein lokales Kleinkraftwerk, umfassen. Insbesondere kann das Kleinkraftwerk eine technische Anlage zur Stromerzeugung umfassen. Bei dem Kleinkraftwerk kann vorgesehen sein, dass mechanische Energie mittels Generatoren in elektrische Energie umgewandelt wird.The combined heat and power plant may comprise a small power plant, in particular a local small power station. In particular, the small power plant may include a technical system for power generation. In the small power plant can be provided that mechanical energy is converted by means of generators into electrical energy.

Von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage erzeugte elektrische Energie kann insbesondere zum Betrieb des Schmelzofens und/oder der Aufbereitungsanlage verwendet werden und/oder in ein internes oder externes, insbesondere öffentliches, Stromnetz eingespeist werden.Electric energy generated by the combined heat and power plant can be used in particular for the operation of the melting furnace and / or the treatment plant and / or fed into an internal or external, in particular public, power grid.

Beispielsweise kann die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage dazu ausgelegt sein, mindestens 80%, oder gar mindestens 90% der elektrischen Leistung zur elektrischen Energieversorgung des Schmelzofens zu übernehmen.For example, the combined heat and power plant can be designed to take over at least 80%, or even at least 90%, of the electrical power for the electric power supply of the melting furnace.

Die Aufbereitungsanlage kann eine oder mehrere Trocknungseinrichtungen zur Trocknung des metallischen Ausgangsmaterials, metallischer Feinteile, umfassen. Die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage, insbesondere in Form eines Kleinkraftwerks kann derart mit der Aufbereitungsanlage verbunden sein, dass die von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage erzeugte Wärme als Abwärme durch Wärmeübertragung, insbesondere mit einem gasförmigem und/oder flüssigen Trägermittel, an die Trocknungseinrichtung als Wärmeenergie übertragen werden kann.The treatment plant may comprise one or more drying devices for drying the metallic starting material, metallic fines. The combined heat and power plant, in particular in the form of a small power plant may be connected to the treatment plant such that the heat generated by the cogeneration plant as waste heat by heat transfer, in particular with a gaseous and / or liquid carrier, can be transferred to the drying device as heat energy.

In Ausgestaltungen kann die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage derart ausgebildet sein, dass die erzeugte Wärme der Aufbereitungsanlage zum Zwecke der Trocknung und/oder Vorwärmung des metallischen Materials zugeführt werden kann. Die entsprechende Funktionalität der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage wurde oben bereits erwähnt.In embodiments, the combined heat and power plant can be designed such that the heat generated can be supplied to the treatment plant for the purpose of drying and / or preheating the metallic material. The corresponding functionality of the combined heat and power plant has already been mentioned above.

Insbesondere in den vorgenannten Ausgestaltungen kann die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage so ausgebildet sein, dass als Trägermedium zum Transport der von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage erzeugten Wärme zur Aufbereitungsanlage Gas und/oder eine Flüssigkeit verwendet wird. Zur Erwärmung und/oder Übertragung des Wärmeträgermediums kann auf Seiten der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage, und bei Bedarf auch seitens der Aufbereitungsanlage, eine Wärmetauschereinheit installiert sein, mit welcher Abwärme der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage auf das Wärmeträgermedium übertragen werden kann und/oder mit welcher transportierte Wärme im Bereich der Aufbereitungsanlage an das metallische Material abgegeben werden kann.In particular, in the aforementioned embodiments, the combined heat and power plant can be designed so that gas and / or a liquid is used as the carrier medium for transporting the heat generated by the cogeneration plant to the treatment plant. For heating and / or transmission of the heat transfer medium can be installed on the part of the combined heat and power plant, and if necessary also on the part of the treatment plant, a heat exchanger unit, with which waste heat of the combined heat and power plant can be transferred to the heat transfer medium and / or with which transported heat in the processing plant can be delivered to the metallic material.

In weiteren Ausgestaltungen kann ein Wärme-Leitungssystem vorhanden oder installiert sein, welches derart ausgebildet und eingerichtet sein kann, dass ein zur Übertragung von Wärme von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage auf das metallische Material eingesetzter oder erzeugter Warmluftstrom im Gegenstrom oder Gleichstrom zur Förderrichtung des metallischen Materials in der Aufbereitungsanlage durch die Aufbereitungsanlage geleitet werden kann. Durch die Beaufschlagung des metallischen Materials, insbesondere von Feinteilen, im Gegenstrom kann ein vergleichsweise hoher Nutzungsgrad für die Abwärme erreicht werden, d. h. es kann im Hinblick auf die Abwärme ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad erreicht werden.In further embodiments, a heat pipe system may be present or installed, which may be designed and set up in such a way that a hot air flow used or generated for the transmission of heat from the cogeneration plant to the metallic material in countercurrent or direct current to the conveying direction of the metallic material in the treatment plant can be passed through the treatment plant. By applying the metallic material, in particular fines, in countercurrent, a comparatively high degree of utilization of the waste heat can be achieved, d. H. It can be achieved with regard to the waste heat a comparatively high efficiency.

In weiteren Ausgestaltungen kann der Schmelzofen als ein Induktionsofen ausgebildet sein und/oder die Aufbereitungsanlage kann einen Drehrohrofen umfassen, welchem die von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage erzeugte Wärme, insbesondere Abwärme, zumindest teilweise zugeführt wird.In further embodiments, the melting furnace may be formed as an induction furnace and / or the treatment plant may comprise a rotary kiln to which the heat generated by the cogeneration plant, in particular waste heat, is at least partially supplied.

In weiteren Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage derart ausgebildet und mit dem Schmelzofen derart koppelbar oder gekoppelt ist, dass der Schmelzofen von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage mit Energie, insbesondere elektrischer Energie versorgt wird, und/oder wobei die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage derart ausgebildet und mit einem externen Stromnetz derart koppelbar oder gekoppelt ist, dass durch die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage erzeugte elektrische Energie in das Stromnetz eingespeist werden kann. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage zum Betrieb des Schmelzofens, bei geeigneter Auslegung gar für den autarken Betrieb der Schmelzofen-Anordnung ausgelegt sein. Durch die integrierte Anordnung der einzelnen Komponenten der Schmelzofen-Anordnung kann eine besonders vorteilhafte Energieeffizienz erreicht werden.In further embodiments it can be provided that the combined heat and power plant is designed and coupled to the furnace so that the furnace is supplied by the cogeneration plant with energy, in particular electrical energy, and / or wherein the combined heat and power plant is designed and coupled to an external power grid such that electrical energy generated by the combined heat and power plant can be fed into the power grid. In particular, in this embodiment, the cogeneration plant for operating the furnace, with a suitable design even be designed for the autonomous operation of the furnace arrangement. Due to the integrated arrangement of the individual components of the melting furnace arrangement, a particularly advantageous energy efficiency can be achieved.

In weiteren Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage aus einem primären Energieträger eine sekundäre Energieform erzeugt, wobei es sich bei dem primären Energieträger um Gas handelt, und/oder wobei es sich bei der sekundären Energieform um elektrische Energie und/oder Wärmeenergie handelt.In further embodiments it can be provided that the combined heat and power plant generates a secondary energy form from a primary energy source, wherein the primary energy carrier is gas, and / or wherein the secondary energy form is electrical energy and / or heat energy acts.

Nach weiteren Ausgestaltungen Schmelzofen-Anordnung kann eine Gehäusewandung der Aufbereitungsanlage als ein Wärmeübertrager oder Wärmetauschelement zum Übertrag der von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage zugeführten Wärmeenergie an das metallische Material ausgebildet ist.According to further embodiments of the melting furnace arrangement, a housing wall of the treatment plant can be designed as a heat exchanger or heat exchange element for transferring the heat energy supplied by the cogeneration plant to the metallic material.

In weiteren Ausgestaltungen kann vorgesehen sein , dass die Aufbereitungsanlage einen Wasser-Luft Wärmetauscher umfasst, bei dem die von der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage zugeführte Wärmeenergie an einen Luftstrom eines Luftkreislaufs übertragen wird, und die Aufbereitungsanlage derart ausgebildet ist, dass das metallische Material mit dem erwärmten Luftstrom beaufschlagt werden kann.In further embodiments it can be provided that the treatment plant comprises a water-air heat exchanger, in which the heat energy supplied by the cogeneration plant is transferred to an air flow of an air circuit, and the treatment plant is designed such that the metallic material can be acted upon with the heated air flow.

In noch weiteren Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Aufbereitungsanlage, insbesondere eine Trocknungseinrichtung, eine Förderanlage zur Förderung des metallischen Materials zum Schmelzofen umfasst. Die die Förderanlage kann derart ausgebildet und mit der Aufbereitungsanlage verbunden sein, dass diese während der Förderung des metallischen Materials vom erwärmten Luftstrom (25) durchströmt werden kann.In still further embodiments, it may be provided that the treatment plant, in particular a drying device, comprises a conveyor system for conveying the metallic material to the melting furnace. The conveyor may be designed and connected to the treatment plant, that during the promotion of the metallic material from the heated air flow ( 25 ) can be flowed through.

In Ausführungsformen kann die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage als Kleinkraftwerk, insbesondere als Gaskraftwerk ausgebildet sein. Das Gaskraftwerk kann insbesondere ein mit fossilen Brennstoffen, beispielsweise mit einem Brenngas wie Erdgas befeuertes Kraftwerk sein. Das Kleinkraftwerk, insbesondere das Gaskraftwerk kann in vergleichsweise kurzer Distanz, beispielsweise weniger als 50 Meter zur Aufbereitungsanlage, insbesondere Trocknungseinrichtung, angeordnet sein. Auf diese Weise ist ein kurzer Wärmeübertragungsweg und somit eine effiziente Wärmerückgewinnung umgesetzt.In embodiments, the combined heat and power plant may be designed as a small power plant, in particular as a gas power plant. In particular, the gas power plant may be a power plant fueled by fossil fuels, such as a fuel gas such as natural gas. The small power plant, in particular the gas power plant can be arranged in a comparatively short distance, for example less than 50 meters to the treatment plant, in particular drying device. In this way, a short heat transfer path and thus an efficient heat recovery is implemented.

In Weiterbildungen kann das Gaskraftwerk als ein Gasturbinenkraftwerk ausgebildet sein. Das Gasturbinenkraftwerk kann mindestens eine Gasturbine umfassen, welche z. B. mittels der Verbrennungsenergie des verbrannten Gases angetrieben wird und ihrerseits angekoppelte Generatoren zur Stromerzeugung betreibt.In further developments, the gas power plant can be designed as a gas turbine power plant. The Gas turbine power plant may comprise at least one gas turbine, which z. B. is driven by the combustion energy of the burned gas and in turn operates coupled generators for power generation.

Alternativ oder optional ergänzend ist das Gaskraftwerk als ein Dampfturbinenkraftwerk ausgebildet sein. Das Dampfturbinenkraftwerk kann mindestens eine Dampfturbine umfassen, welche durch Wasserdampf angetrieben wird. Vorzugsweise wird hierbei flüssiges Wasser durch die Verbrennungsenergie des Gases zu Wasserdampf erhitzt. An der mindestens einen Dampfturbine kann zumindest ein Generator angekoppelt sein, der die Bewegungsenergie der Dampfturbine in elektrische Energie umwandelt. Der aus der Dampfturbine geleitete, abgekühlte Wasserdampf kann anschließend in einen Kondensator geleitet werden, wo er kondensiert und sich als flüssiges Wasser ansammelt. Über einen Wasserkreislauf kann das flüssige Wasser als Wasserdampf erneut der Dampfturbine zugeführt werden.Alternatively or optionally in addition, the gas power plant can be designed as a steam turbine power plant. The steam turbine power plant may include at least one steam turbine driven by water vapor. Preferably, liquid water is heated to steam by the combustion energy of the gas. At least one generator can be coupled to the at least one steam turbine, which converts the kinetic energy of the steam turbine into electrical energy. The cooled water vapor passed from the steam turbine can then be passed into a condenser where it condenses and accumulates as liquid water. About a water cycle, the liquid water can be supplied as steam again to the steam turbine.

Ferner ist es möglich, dass die Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage als ein Gas- und Dampf-Kombikraftwerk, auch als GuD-Anlage bekannt, ausgebildet ist. Insbesondere kann das Gas- und Dampf-Kombikraftwerk eine Kombination des Gas- und Dampfturbinenkraftwerks, die miteinander gekoppelt sind. Hierbei kann die Gasturbine mittels der Verbrennungsenergie des verbrannten Gases angetrieben werden. Der heiße Abgasstrom der Gasturbine kann zur Dampferzeugung für den Antrieb der Dampfturbine verwendet werden. Der abgekühlte Wasserdampf kann von der Dampfturbine zum Kondensator geleitet werden, wo er kondensiert und sich als flüssiges Wasser ansammelt. Über den Wasserkreislauf kann das flüssige Wasser durch Erwärmung als Wasserdampf erneut der Dampfturbine zugeführt werden. Es ist möglich, dass entweder jede Turbine des Kombikraftwerks jeweils einen Generator oder die Gasturbine mit der Dampfturbine auf einer gemeinsamen Welle den Generator antreibt.Furthermore, it is possible for the combined heat and power plant to be designed as a gas and steam combined cycle power plant, also known as a combined cycle power plant. In particular, the gas and steam combined cycle power plant, a combination of the combined cycle power plant, which are coupled together. Here, the gas turbine can be driven by the combustion energy of the burned gas. The hot exhaust gas stream of the gas turbine can be used to generate steam for the drive of the steam turbine. The cooled water vapor can be passed from the steam turbine to the condenser, where it condenses and accumulates as liquid water. About the water cycle, the liquid water can be supplied by heating as steam again the steam turbine. It is possible that either each turbine of the combined cycle power plant drives a generator or the gas turbine with the steam turbine on a common shaft, the generator.

Insbesondere bei Verwendung eines Gaskraftwerks als Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage kann Abwärme aus dem heißen Abgasstrom erzeugt, und der Aufbereitungsanlage zugeführt werden. Zur Ausnutzung des heißen Abgasstroms eignet sich insbesondere ein Gasturbinenkraftwerk als Gaskraftwerk, da der Abgasstrom der Gasturbine beim Verlassen eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweist und sich insbesondere für die Trocknung des metallischen Materials, insbesondere metallischer Feinteile eignet. Insbesondere kann der Abgasstrom des Gasturbinenkraftwerks durch die ausgestoßenen Verbrennungsabgase der Gasturbine gebildet sein.In particular, when using a gas power plant as a combined heat and power plant waste heat can be generated from the hot exhaust gas stream, and fed to the treatment plant. To utilize the hot exhaust gas flow, in particular, a gas turbine power plant is suitable as a gas power plant, since the exhaust gas flow of the gas turbine when leaving a relatively high temperature and is particularly suitable for the drying of the metallic material, in particular metallic fines. In particular, the exhaust gas stream of the gas turbine power plant may be formed by the expelled combustion exhaust gases of the gas turbine.

Der heiße Abgasstrom kann durch die Aufbereitungsanlage, bei welcher es sich um eine Trocknungs- und/oder Vorwärmeinrichtung handeln kann, über das metallische Material hinweg und/oder beispielsweise zwischen die metallischen Feinteile geleitet werden. Die Feuchtigkeit des metallischen Materials, insbesondere der metallischen Feinteile, kann insbesondere durch Sättigung des Abgasstroms aufgenommen bzw. abgeführt werden. Eine direkte Weiterleitung des Abgasstroms zur Aufbereitungseinrichtung, insbesondere Trocknungs- und/oder Vorwärmeinrichtung setzt vorteilhafterweise einen geringen Wärmeverlust um.The hot exhaust stream may be passed through the processing plant, which may be a drying and / or preheating device, across the metallic material and / or, for example, between the metallic fines. The moisture of the metallic material, in particular the metallic fines, can be absorbed or removed in particular by saturation of the exhaust gas flow. A direct forwarding of the exhaust gas flow to the treatment device, in particular drying and / or preheating device advantageously implements a low heat loss.

Bei Verwendung einer Trocknungseinrichtung kann diese eine Förderanlage zum Schmelzofen umfassen, wobei die Förderanlage so ausgebildet und mit der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage derart gekoppelt ist, dass das metallische Material, insbesondere die metallische Feinteile, während der Förderung von dem heißen Abgasstrom durchströmt und/oder umströmt und/oder überströmt werden können.When using a drying device, this may include a conveyor to the furnace, wherein the conveyor is designed and coupled to the cogeneration plant such that the metallic material, in particular the metallic fines, flows through the hot exhaust gas flow during the promotion and / or can flow around and / or overflow.

Beispielsweise kann die Förderanlage ein Förderband mit einem feinen Gittergeflecht umfassen, so dass eine gleichmäßige Durchströmung der metallischen Feinteile ermöglicht ist. Angesichts der zeitlich parallelen Förderung und Trocknung der metallischen Feinteile zum Schmelzofen ist der Aufbereitungsprozess der metallischen Feinteile effektiv umgesetzt.For example, the conveyor may comprise a conveyor belt with a fine grid mesh, so that a uniform flow through the metallic fines is possible. In view of the simultaneous parallel conveying and drying of the metallic fines to the melting furnace, the processing of the metallic fines is effectively implemented.

In Varianten kann ein als Kraft-Wärme-Kopplungsanlage eingesetztes Gaskraftwerk erwärmtes Kühlwasser als die Abwärme bereitstellen. Insbesondere in diesem Fall kann eine Gehäusewandung der Trocknungseinrichtung als ein Wärmeübertrager zur Abführung und Übertragung der Wärmeenergie des erwärmten Kühlwassers an das metallische Material, insbesondere metallische Feinteile, ausgebildet sein. Insbesondere kann die Gehäusewandung aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Metall, insbesondere Kupfer, Aluminium, Stahl oder einem Stahlblech gefertigt sein. Insbesondere kann der Kühlwasserkreislauf derart ausgebildet und mit der Trocknungseinrichtung gekoppelt sein, dass das warme bzw. heiße Kühlwasser entlang der Gehäusewandung geführt werden kann, wodurch eine effektiver Wärmetransfer erreicht werden kann.In variants, a gas power plant used as a combined heat and power plant can provide heated cooling water as the waste heat. In particular, in this case, a housing wall of the drying device as a heat exchanger for dissipating and transmitting the heat energy of the heated cooling water to the metallic material, in particular metallic fines, be formed. In particular, the housing can be made of a material with good thermal conductivity, such. As metal, in particular copper, aluminum, steel or a steel sheet to be made. In particular, the cooling water circuit can be designed and coupled to the drying device such that the warm or hot cooling water can be guided along the housing wall, whereby an effective heat transfer can be achieved.

Die Aufbereitungsanlage kann einen Wasser-Luft Wärmetauscher umfassen, bei dem die Wärmeenergie des erwärmten Kühlwassers an einen Luftstrom eines Luftkreislaufs übertragen wird. Weiterhin ist bevorzugt, dass der erwärmte Luftstrom durch die Trocknungseinrichtung und weiter zwischen oder auf das metallische Material, insbesondere die metallischen Feinteile, geleitet wird. Die Feuchtigkeit des metallischen Materials kann auf diese Weise durch Sättigung des Luftstroms aufgenommen und abgeführt werden.The treatment plant may comprise a water-air heat exchanger in which the heat energy of the heated cooling water is transmitted to an air flow of an air circuit. Furthermore, it is preferred that the heated air flow through the drying device and further between or on the metallic material, in particular the metallic fines, is passed. The moisture of the metallic material can be absorbed and removed in this way by saturation of the air flow.

Die Trocknungs- bzw. Vorwärmeinrichtung kann eine oder die Förderanlage zum Schmelzofen umfassen, wobei die Förderanlage so ausgebildet sein kann, dass diese während der Förderung des metallischen Materials, insbesondere der metallischen Feinteile, von dem erwärmten Luftstrom durchströmt werden kann. Beispielsweise kann die Förderanlage ein Förderband mit einem feinen Gittergeflecht umfassen, so dass eine gleichmäßige Durchströmung metallischer Feinteile ermöglicht ist. Angesichts der zeitlich parallelen Förderung und Trocknung und/oder Vorwärmung des metallischen Materials, insbesondere metallischer Feinteile, kann der Aufbereitungsprozess für das metallische Material energieeffizient umgesetzt werden. The drying or preheating device may comprise one or the conveyor system for the melting furnace, wherein the conveyor system may be designed so that it can be flowed through by the heated air flow during the promotion of the metallic material, in particular the metallic fines. For example, the conveyor may comprise a conveyor belt with a fine mesh, so that a uniform flow through metallic fines is possible. In view of the temporally parallel promotion and drying and / or preheating of the metallic material, in particular metallic fines, the treatment process for the metallic material can be implemented energy efficient.

In Ausgestaltungen kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Trocknung und/oder Vorheizung des metallischen Materials, insbesondere der metallischen Feinteile, in der Trocknungs- und/oder Vorwärmeinrichtung und das Schmelzen des metallischen Materials in dem Schmelzofen kontinuierlich erfolgen. Der kontinuierliche Prozess ist insbesondere bei der Verarbeitung großer Mengen an metallischen Feinteilen mit wenigen Produktwechseln für eine wirtschaftliche Herstellung der Sekundärrohstoffe von Vorteil.In embodiments, it may be provided, in particular, that the drying and / or preheating of the metallic material, in particular of the metallic fine particles, in the drying and / or preheating device and the melting of the metallic material in the melting furnace take place continuously. The continuous process is particularly advantageous when processing large quantities of metallic fines with few product changes for economical production of the secondary raw materials.

Nach Patentanspruch 11 wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Metallschmelze aus einem metallischen Ausgangsmaterial, insbesondere einem Kupfer-enthaltenden metallischen Ausgangsmaterial, mittels einer wie oben beschriebenen Schmelzofen-Anordnung vorgeschlagen. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird Ausgangsmaterial in einer Aufbereitungsanlage der Schmelzofen-Anordnung aufbereitet und das aufbereitete Material zur Schmelzverflüssigung desselben einem Schmelzofen der Schmelzofen-Anordnung zugeführt. Zur Aufbereitung, insbesondere Vorheizung und/oder Trocknung, des Ausgangsmaterials ist vorgesehen, dass die Aufbereitungsanlage mit Wärmeenergie einer mit der Schmelzofen-Anlage integriert ausgebildeten Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage gespeist wird, und das metallische Material nach Aufbereitung dem Schmelzofen zugeführt und zur Herstellung der Metallschmelze aufgeschmolzen wird.According to claim 11, a method for producing a molten metal from a metallic starting material, in particular a copper-containing metallic starting material, by means of a melting furnace arrangement as described above is proposed. According to the proposed method, raw material is processed in a processing plant of the smelting furnace assembly, and the processed material for melt liquefaction thereof is fed to a smelting furnace of the smelting furnace assembly. For processing, in particular preheating and / or drying, of the starting material is provided that the treatment plant is fed with heat energy integrated with the melting furnace plant cogeneration plant, and fed the metallic material after processing the furnace and for the production the molten metal is melted.

Das beschriebene Verfahren unter Betrieb der hierin vorgeschlagenen Schmelzofen-Anlage kann insbesondere vergleichsweise energieeffizient durchgeführt werden.The method described under operation of the proposed herein smelter plant can be carried out in particular comparatively energy efficient.

Ein möglicher weiterer, sich an die bereits erwähnten Fertigungsschritte anschließender Fertigungsschritt kann in der Herstellung von Gussprodukten aus der Metallschmelze bestehen. In Varianten können alle Abwärmen aus dem Betrieb der hierin vorgeschlagenen Schmelzofen-Anlage, insbesondere Abwärmen aus Prozessen zur Stromerzeugung und/oder Kühlung von Gussprodukten, mittels Wärmeübertragung an die Aufbereitungsanlage, insbesondere Trocknungs- und/oder Vorwärmeinrichtung, als Wärmeenergie zur Aufbereitung des metallischen Materials verwendet werden.A possible further, following the manufacturing steps already mentioned subsequent manufacturing step may consist in the production of cast products from the molten metal. In variants, all the waste heat from the operation of the proposed herein smelter plant, in particular waste heat from processes for power generation and / or cooling of castings, by means of heat transfer to the treatment plant, in particular drying and / or preheating, used as heat energy for processing of the metallic material become.

Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, aus bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie der Beschreibung der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, effects and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and the description of the accompanying figures. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Schmelzofen-Anordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic representation of a melting furnace arrangement as an embodiment of the invention;

2 die Schmelzofen-Anordnung aus 1 mit einem Gasturbinenkraftwerk; 2 the smelting furnace arrangement 1 with a gas turbine power plant;

3 die Schmelzofen-Anordnung aus 1 mit einem Dampfturbinenkraftwerk; 3 the smelting furnace arrangement 1 with a steam turbine power plant;

4 die Schmelzofen-Anordnung aus 1 mit einem Gas- und Dampf-Kombikraftwerk. 4 the smelting furnace arrangement 1 with a gas and steam combined cycle power plant.

1 zeigt eine Schmelzofen-Anordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schmelzofen-Anordnung 1 umfasst eine Trocknungseinrichtung 2, einen Schmelzofen 3, eine Förderanlage 4 und ein Kleinkraftwerk 5. Die Trocknungseinrichtung 2 ist insbesondere zur Aufbereitung von metallischen Feinteilen ausgebildet, um beispielsweise eine Wiederverwertung von metallischen Feinteilen und Schrotten als Sekundärrohstoff zu ermöglichen. Bei den metallischen Feinteilen kann es sich um Metallspäne handeln, die beispielsweise bei der Metallbearbeitung als Produktionsabfall anfallen. 1 shows a melting furnace arrangement 1 as an embodiment of the invention. The smelting furnace arrangement 1 includes a drying device 2 , a smelting furnace 3 , a conveyor system 4 and a small power plant 5 , The drying device 2 is designed in particular for the treatment of metallic fines, for example, to enable a reuse of metallic fines and scrap as a secondary raw material. The metallic fines can be metal shavings, which occur, for example, in metalworking as production waste.

Die Trocknungseinrichtung 2 ist insbesondere zur Trocknung der metallischen Feinteile ausgebildet. Der Bedarf der Trocknung ist beispielsweise gegeben, wenn bei der Metallbearbeitung mit wasser- oder emulsionshaltigen Kühlmitteln gearbeitet wird, und oder entsprechende, wiederzuverwendende Schrotte nicht durchgängig trocken gelagert werden. Die Trocknung stellt damit einen Prozessschritt zur Aufbereitung der metallischen Feinteile dar, die letztendlich im Schmelzofen aufgeschmolzen und in sekundäre Produkte überführt werden. Die Trocknung kann erfolgen durch eine mittelbare oder unmittelbare Erwärmung der metallischen Feinteile in der Trocknungseinrichtung 2.The drying device 2 is designed in particular for drying the metallic fines. The need for drying is given, for example, when working in the metalworking with water or emulsion-containing coolants, and or corresponding, reusable scrap not be stored consistently dry. Drying thus represents a process step for the preparation of the metallic fines, which are finally melted in the furnace and converted into secondary products. The drying can be carried out by an indirect or immediate heating of the metallic fines in the drying device 2 ,

Der Schmelzofen 3 ist dazu ausgebildet, die in der Trocknungseinrichtung 2, oder noch zusätzlich aufbereiteten metallischen Feinteile einzuschmelzen. Beispielsweise kann der Schmelzofen 3 als ein Tiegelofen ausgebildet sein, bei welchem die metallischen Feinteile mittels einer induktiven Erwärmung erwärmt und geschmolzen werden können.The smelting furnace 3 is designed to be in the drying device 2 , or melt additionally processed metallic fines. For example, the furnace 3 be designed as a crucible furnace, wherein the metallic fines can be heated and melted by means of inductive heating.

Die Trocknungseinrichtung 2 umfasst die Förderanlage 4, die initial mit den metallischen Feinteilen versorgt wird und die metallischen Feinteile zumindest von der Trocknungseinrichtung 2 zum Schmelzofen 3 fördert. The drying device 2 includes the conveyor system 4 , which is initially supplied with the metallic fines and the metallic fines at least from the drying device 2 to the smelting furnace 3 promotes.

Zur Förderung der metallischen Feinteile zum Schmelzofen 3 ist die Trocknungseinrichtung 2 mit einer geeigneten Schnittstelle mit dem Schmelzofen 3 gekoppelt. Beispielsweise kann die Förderanlage 4 als ein Förderband ausgebildet, auf dem die metallischen Feinteile zum Schmelzofen 3 befördert werden. Die Förderanlage 4 kann auch einen Drehrohrofen und dgl. umfassen. Jedenfalls kann die gezeigte Schmelzofen-Anordnung 1 so betrieben werden, dass die Trocknung und Schmelzung der metallischen Feinteile in einem kontinuierlichen Prozess durchgeführt werden kann.To convey the metallic fines to the smelting furnace 3 is the drying device 2 with a suitable interface with the furnace 3 coupled. For example, the conveyor 4 formed as a conveyor on which the metallic fines to the furnace 3 to get promoted. The conveyor system 4 may also include a rotary kiln and the like. In any case, the illustrated melting furnace arrangement 1 be operated so that the drying and melting of the metallic fines can be carried out in a continuous process.

Das Kleinkraftwerk 5 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den Schmelzofen 1, die Förderanlage und/oder andere Komponenten der Schmelzofen-Anordnung 1 mit elektrischer Energie zu versorgen.The small power plant 5 may be particularly adapted to the smelting furnace 1 , the conveyor and / or other components of the smelting furnace assembly 1 to supply with electrical energy.

Beispielhaft ist eine Energieversorgung des Schmelzofens 3 durch das Kleinkraftwerk 5 mit einem mit Bezugszeichen 6 bezeichneten Pfeil angedeutet. Das Kleinkraftwerk 5 kann jedoch bzw. darüber hinaus dazu ausgebildet sein, andere, insbesondere externe, Verbraucher und/oder ein internes und/oder externes Stromnetz mit elektrischer Energie zu versorgen.An example is an energy supply of the furnace 3 through the small power plant 5 with a reference number 6 indicated arrow indicated. The small power plant 5 However, it may or may be designed to supply other, in particular external, consumers and / or an internal and / or external power network with electrical energy.

Bei dem Kleinkraftwerk 5 kann es sich beispielsweise um ein Gaskraftwerk handeln. Das Kleinkraftwerk 5 kann zur Erzeugung der elektrischen Energie mit einem geeigneten Brennstoff, wie z. B. Erdgas oder Gas, gespeist werden.At the small power plant 5 it may, for example, be a gas-fired power plant. The small power plant 5 can be used to generate the electrical energy with a suitable fuel such. As natural gas or gas, are fed.

Das Kleinkraftwerk 5 erzeugt im Betrieb eine Abwärme, die, insbesondere entsprechend des hierin erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorgehens mittels Wärmeübertragung an die Trocknungseinrichtung 2 als Wärmeenergie 8 abgeführt, und letztendlich zur Trocknung und/oder Vorwärmung der metallischen Feinteile verwendet werden kann.The small power plant 5 generates during operation a waste heat, which, in particular according to the procedure proposed herein according to the invention by means of heat transfer to the drying device 2 as heat energy 8th discharged, and ultimately can be used for drying and / or preheating of the metallic fines.

Durch die übertragene Wärmeenergie 8 wird eine mittelbare oder unmittelbare Erwärmung und somit die Trocknung der metallischen Feinteile umgesetzt. Die Ausnutzung der Abwärme zumindest des Kleinkraftwerks erzielt vorteilhafterweise eine Effizienzsteigerung des Kleinkraftwerks 5, und letztendlich der gesamten Schmelzofen-Anordnung. Folglich kann der Mengenbedarf an Brennstoff für die Aufbereitung und Prozessierung der metallischen Feinteile insgesamt reduziert werden.By the transferred heat energy 8th indirect or immediate heating and thus the drying of the metallic fines is implemented. The utilization of the waste heat at least of the small power plant advantageously achieves an increase in efficiency of the small power plant 5 , and ultimately the entire furnace assembly. Consequently, the total amount of fuel required for the processing and processing of the metallic fines can be reduced overall.

Das Kleinkraftwerk 5 ist für einen kurzen Wärmeübertragungsweg und somit für eine effiziente Wärmenutzung der Wärmeenergie 8 in kurzer Distanz, bevorzugter Weise beispielsweise weniger als 50 Meter, zu der Trocknungseinrichtung 2 angeordnet.The small power plant 5 is for a short heat transfer path and thus for efficient heat utilization of the heat energy 8th in a short distance, preferably for example less than 50 meters, to the drying device 2 arranged.

2 zeigt eine erste beispielhafte konstruktive Ausgestaltung der Schmelzofen-Anordnung 1 mit dem Kleinkraftwerk 5. Das Kleinkraftwerk 5 ist hier als ein Gasturbinenkraftwerk 9 ausgebildet. Das Gasturbinenkraftwerk 9 umfasst eine Gasturbine 10, die mittels der Verbrennungsenergie 7 des Brennstoffs und mittels Luft 11 mechanische Arbeit verrichtet. Die Gasturbine 10 ist mit einem Generator 12 gekoppelt, welcher die Bewegungsenergie der Gasturbine 10 in elektrische Energie 6 umwandelt. Der Schmelzofen 3 wird im gezeigten Beispiel mit der mittels des Generators 12 erzeugten elektrischen Energie 6 für das Einschmelzen der metallischen Feinteile versorgt. 2 shows a first exemplary structural design of the furnace assembly 1 with the small power plant 5 , The small power plant 5 is here as a gas turbine power plant 9 educated. The gas turbine power plant 9 includes a gas turbine 10 that by means of the combustion energy 7 of fuel and by means of air 11 does mechanical work. The gas turbine 10 is with a generator 12 coupled, which the kinetic energy of the gas turbine 10 into electrical energy 6 transforms. The smelting furnace 3 is in the example shown with the means of the generator 12 generated electrical energy 6 supplied for the melting of the metallic fines.

Die Gasturbine 10 erzeugt im Betrieb einen heißen Abgasstrom 13 als Abwärme, wobei der Abgasstrom 13 an die Förderanlage 4 als Wärmeenergie 8 geleitet wird. Zur Trocknung und Vorwärmung der metallischen Feinteile weist die Förderanlage 4 mehrere Durchgangsöffnungen 14 auf, durch die der Abgasstrom 13 geführt wird und die metallischen Feinteile durchströmt. Möglich ist es auch, jedoch in den Figuren nicht gezeigt, dass der Abgasstrom 13 entgegengesetzt zur Förderrichtung der metallischen Feinteile durch die Förderanlage 4 geleitet wird, so dass der Abgasstrom die metallischen Feinteile um- und/oder überströmen kann.The gas turbine 10 generates a hot exhaust gas flow during operation 13 as waste heat, the exhaust gas flow 13 to the conveyor system 4 as heat energy 8th is directed. For drying and preheating of the metallic fines, the conveyor system 4 several through holes 14 on, through which the exhaust stream 13 is guided and flows through the metallic fines. It is also possible, but not shown in the figures, that the exhaust gas flow 13 opposite to the conveying direction of the metallic fines by the conveyor 4 is passed, so that the exhaust gas flow can overflow and / or overflow the metallic fines.

Die Förderanlage 4 ist im Beispiel der 2 umschlossen ausgebildet, um ein Wegtragen der metallischen Feinteile durch den Abgasstrom 13 zu vermeiden.The conveyor system 4 is in the example of 2 enclosed formed to carry away the metallic fines through the exhaust stream 13 to avoid.

Der zur Förderanlage 4 geleitete Abgasstrom 13 bewirkt insbesondere eine Verdunstung etwaiger an den metallischen Feinteilen anhaftender Restflüssigkeiten. Auf diese Weise kann insbesondere zuverlässige Trocknung, und daneben ggf. bereits eine Vorheizung, der metallischen Feinteile unter optimaler Wärmeausnutzung des Abgasstroms 13 umgesetzt werden.The to the conveyor system 4 directed exhaust gas flow 13 causes in particular an evaporation of any adhering to the metallic fines residual liquids. In this way, in particular reliable drying, and possibly also already a preheating of the metallic fines under optimal heat utilization of the exhaust stream 13 be implemented.

3 zeigt eine zweite beispielhafte konstruktive Ausgestaltung der Schmelzofen-Anordnung 1 mit dem Kleinkraftwerk 5. 3 shows a second exemplary structural design of the furnace assembly 1 with the small power plant 5 ,

Das Kleinkraftwerk 5 ist im Beispiel der 3 als ein Dampfturbinenkraftwerk 15 ausgebildet. Das Dampfturbinenkraftwerk 15 umfasst eine Dampfturbine 16, die durch einen Wasserdampf 17 angetrieben wird. Der Wasserdampf 17 ist durch die Verbrennungsenergie 7 des Brennstoffs erzeugt. An der Dampfturbine 16 ist ein Generator 12 angekoppelt, der die Bewegungsenergie der Dampfturbine 16 in elektrische Energie 6 umwandelt.The small power plant 5 is in the example of 3 as a steam turbine power plant 15 educated. The steam turbine power plant 15 includes a steam turbine 16 caused by a water vapor 17 is driven. The water vapor 17 is by the combustion energy 7 of fuel. At the steam turbine 16 is a generator 12 coupled, the kinetic energy of the steam turbine 16 into electrical energy 6 transforms.

Der Schmelzofen 3 kann, wie im Beispiel der 3 umgesetzt, mit der mittels des Generators 12 erzeugten elektrischen Energie 6 für das Einschmelzen der metallischen Feinteile versorgt werden.The smelting furnace 3 can, as in the example of the 3 implemented, with the means of the generator 12 generated electrical energy 6 be supplied for the melting of the metallic fines.

Der aus der Dampfturbine 16 ausgetretene, abgekühlte Wasserdampf strömt in einen Kondensator 18, wo er kondensiert und sich als flüssiges Wasser ansammelt. Über einen Wasserkreislauf wird das Wasser als Wasserdampf 17 erneut der Dampfturbine 16 zugeführt.The one from the steam turbine 16 leaked, cooled water vapor flows into a condenser 18 where it condenses and accumulates as liquid water. About a water cycle, the water is called water vapor 17 again the steam turbine 16 fed.

Die nicht mehr zur Erzeugung von elektrischem Strom nutzbare Wärmeenergie des Wasserdampfes 17 wird an ein Kühlwasser 19 eines Kühlwasserkreislaufs 20 abgegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gehäusewandung 21 der Förderanlage 4 als ein Wärmeübertrager zur Abführung der Wärmeenergie des erwärmten Kühlwassers 19 an die metallischen Feinteile ausgebildet. Für die Wärmeübertragung wird der Kühlwasserkreislauf 20 zumindest teilweise entlang der Gehäusewandung 21 der Förderanlage 4 geführt. Die metallischen Feinteile werden durch die Wärmeübertragung erwärmt. Durch die Erwärmung verdampft möglicherweise am metallischem Material, insbesondere an den metallischen Feinteilen anhaftendes Wasser, das z. B. über einen Abzugsbereich in der Förderanlage 4 entfernt werden kann.The heat energy of the water vapor, which can no longer be used to generate electricity 17 gets to a cooling water 19 a cooling water circuit 20 issued. In this embodiment, the housing wall 21 the conveyor system 4 as a heat exchanger for dissipating the heat energy of the heated cooling water 19 formed on the metallic fines. For the heat transfer, the cooling water circuit 20 at least partially along the housing wall 21 the conveyor system 4 guided. The metallic fines are heated by the heat transfer. As a result of the heating, water possibly adhering to the metallic material, in particular water adhering to the metallic fines, which evaporates, for example, evaporates. B. via a take-off area in the conveyor system 4 can be removed.

4 zeigt eine dritte beispielhafte konstruktive Ausgestaltung der Schmelzofen-Anordnung 1 mit dem Kleinkraftwerk 5. Das Kleinkraftwerk 5 ist hier als ein Gas- und Dampf-Kombikraftwerk 22 ausgebildet, bei dem das Gasturbinenkraftwerk 9 und das Dampfturbinenkraftwerk 15 miteinander gekoppelt sind. 4 shows a third exemplary structural design of the furnace assembly 1 with the small power plant 5 , The small power plant 5 is here as a gas and steam combined cycle power plant 22 trained, in which the gas turbine power plant 9 and the steam turbine power plant 15 coupled together.

Die Gasturbine 10 verrichtet mittels der Verbrennungsenergie 7 des Brennstoffs und mittels Luft 11 mechanische Arbeit, die durch den Generator 12 in elektrische Energie 6 umgewandelt wird. Die Gasturbine 10 erzeugt im Betrieb den heißen Abgasstrom 13, wobei die Wärmeenergie des Abgasstroms 13 an einen Abhitze-Dampfkessel 23 zur Erzeugung des Wasserdampfs 17 abgegeben wird. Die Dampfturbine 16 wird durch den erzeugten Wasserdampf 17 angetrieben. Die Dampfturbine 16 ist an den Generator 12 gekoppelt, der die Bewegungsenergie der Dampfturbine 16 in elektrische Energie 6 umwandelt.The gas turbine 10 performed by means of combustion energy 7 of fuel and by means of air 11 mechanical work by the generator 12 into electrical energy 6 is converted. The gas turbine 10 generates during operation the hot exhaust gas flow 13 , wherein the heat energy of the exhaust gas flow 13 to a waste heat boiler 23 for generating the water vapor 17 is delivered. The steam turbine 16 is due to the generated water vapor 17 driven. The steam turbine 16 is to the generator 12 coupled, the kinetic energy of the steam turbine 16 into electrical energy 6 transforms.

Der Schmelzofen 3 kann wie im vorliegenden Beispiel mit der mittels der Generatoren 12 erzeugten elektrischen Energie 6 für das Einschmelzen der metallischen Feinteile versorgt werden.The smelting furnace 3 can, as in this example, with the means of the generators 12 generated electrical energy 6 be supplied for the melting of the metallic fines.

Der aus der Dampfturbine ausgetretene, abgekühlte Wasserdampf 17 strömt in den Kondensator 18, wo er kondensiert und sich als flüssiges Wasser ansammelt. Über den Wasserkreislauf wird das Wasser als Wasserdampf 17 erneut der Dampfturbine 16 zugeführt.The leaked from the steam turbine, cooled water vapor 17 flows into the condenser 18 where it condenses and accumulates as liquid water. About the water cycle, the water is called water vapor 17 again the steam turbine 16 fed.

Die zur Erzeugung von elektrischem Strom nicht mehr nutzbare Wärmeenergie des Wasserdampfes 17 wird an das Kühlwasser 19 des Kühlwasserkreislaufs 20 abgegeben. Die Aufbereitungsvorrichtung 1 umfasst einen Wasser-Luft Wärmetauscher 24, bei dem die Wärmeenergie des erwärmten Kühlwassers 19 des Kühlwasserkreislaufs 20 an einen Luftstrom 25 eines Luftkreislaufs 26 übertragen wird.The no longer usable for the production of electric power heat energy of water vapor 17 gets to the cooling water 19 of the cooling water circuit 20 issued. The processing device 1 includes a water-air heat exchanger 24 in which the heat energy of the heated cooling water 19 of the cooling water circuit 20 to an airflow 25 an air circulation 26 is transmitted.

Der Luftkreislauf 26 ist hier nur teilweise und vereinfacht dargestellt. Die Förderanlage 4 weist eine Durchgangsöffnung 14 auf, an die der Luftkreislauf 26 gekoppelt. Somit wird der erwärmte Luftstrom 25 durch die Förderanlage 4 geführt und durchströmt auf diese Weise die metallischen Feinteile.The air circulation 26 is shown here only partially and simplified. The conveyor system 4 has a passage opening 14 on, to which the air circulation 26 coupled. Thus, the heated air flow 25 through the conveyor system 4 guided and flows through the metallic fines in this way.

Der Luftstrom 25 kann mittels eines Gebläses erzeugt werden. Der Luftkreislauf 26 kann einen Filter aufweisen, der dazu ausgebildet ist, den mit Feuchtigkeit gesättigten Luftstrom 25 zu entfeuchten. Als mögliche Alternative ist jedoch ebenso eine Frischluftzufuhr möglich.The airflow 25 can be generated by means of a blower. The air circulation 26 may comprise a filter, which is adapted to the moisture saturated air flow 25 to dehumidify. As a possible alternative, however, a fresh air supply is also possible.

Statt der Versorgung der Förderanlage 14 mit der Abwärme kann alternativ oder ergänzend auch ein Lager für die metallischen Feinteile, z. B. als Spänebunker als die Trocknungseinrichtung ausgebildet sein.Instead of supplying the conveyor system 14 with the waste heat can alternatively or additionally also a warehouse for the metallic fines, z. B. be formed as a chip bunker as the drying device.

Davon abgesehen kann die Führung des Luftstroms 25 durch die Trocknungseinrichtung 2 und Vorwärmeinrichtung auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass der Luftstrom in Längsrichtung der Trocknungseinrichtung 2, beispielsweise der Förderanlage 4, und entgegen der Förderrichtung der metallischen Feinteile durch die Trocknungseinrichtung 2 geleitet wird. Andere Strömungsführungen sind jedoch ebenfalls denkbar.Apart from that, the leadership of the air flow 25 through the drying device 2 and preheating also be designed differently. For example, it is possible that the air flow in the longitudinal direction of the drying device 2 For example, the conveyor system 4 , and against the conveying direction of the metallic fines by the drying device 2 is directed. However, other flow guides are also conceivable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schmelzofen-AnordnungMelting furnace arrangement
22: Trocknungseinrichtungdrying device
33: Schmelzofenfurnace
44: Förderanlageconveyor system
55: KleinkraftwerkSmall power plant
66: Elektrische EnergieElectrical power
77: Verbrennungsenergiecombustion energy
88th: WärmeenergieThermal energy
99: GasturbinenkraftwerkGas turbine power plant
1010: Gasturbinegas turbine
1111: Luftair
1212: Generatorgenerator
1313: Abgasstromexhaust gas flow
1414: DurchgangsöffnungThrough opening
1515: DampfturbinenkraftwerkCycle power plant
1616: Dampfturbinesteam turbine
1717: WasserdampfSteam
1818: Kondensatorcapacitor
1919: Kühlwassercooling water
2020: KühlwasserkreislaufCooling water circuit
2121: Gehäusewandunghousing
2222: Gas- und Dampf-KombikraftwerkGas and steam combined cycle power plant
2323: Abhitze-DampfkesselHeat recovery steam generator
2424: Wasser-Luft WärmetauscherWater-air heat exchanger
2525: Luftstromairflow
2626: LuftkreislaufAir circuit

Claims

Melting furnace arrangement ( 1 ) for producing molten metals, in particular copper-alloy melts, comprising a melting furnace (for melting liquefied metal starting material, in particular copper or copper alloy) ( 3 ), a processing plant designed for the preparation of the metallic material ( 2 ), which for the purpose of supplying the metallic material with the melting furnace ( 3 ) is coupled and a cogeneration plant ( 5 ), which are designed and equipped with the treatment plant ( 2 ) is coupled such that the heat generated by them at least partially in the processing plant ( 2 ) is performed processing process of the metallic material.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to claim 1, wherein the combined heat and power plant ( 5 ) is designed so that the heat generated by the treatment plant ( 2 ) can be supplied for the purpose of drying and / or preheating the metallic material.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the combined heat and power plant ( 5 ) is designed so that as a carrier medium for transport of the cogeneration plant ( 5 ) generated heat to the treatment plant gas ( 11 ) and / or a liquid ( 19 ) serves.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to claims 2 and 3, comprising a heat pipe system, which is designed and arranged such that a stream of hot air ( 13 ) for the transfer of heat to the metallic material in countercurrent to the conveying direction of the metallic material in the treatment plant ( 2 ) through the treatment plant ( 2 ) can be directed.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the melting furnace ( 3 ) is designed as an induction furnace and / or the treatment plant ( 2 ) comprises a rotary kiln to which the cogeneration plant ( 5 ) is at least partially supplied.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the combined heat and power plant ( 5 ) and with the melting furnace ( 3 ) is coupled such that the melting furnace ( 3 ) from the combined heat and power plant ( 5 ) is supplied with energy, in particular electrical energy, and / or wherein the cogeneration plant ( 5 ) is configured in such a way and coupled to an external power grid such that by the cogeneration plant ( 5 ) generated electrical energy can be fed into the power grid.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the combined heat and power plant ( 5 ) generates a secondary energy form from a primary energy source, wherein the primary energy carrier is gas, and / or wherein the secondary energy form is electrical energy and / or heat energy.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein a housing wall ( 21 ) of the treatment plant ( 2 ) as a heat exchange element for transferring the from the cogeneration plant ( 5 ) supplied heat energy to the metallic material is formed.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to claim 8, wherein the treatment plant ( 2 ) a water-air heat exchanger ( 24 ) in which the heat and power plant (s) ( 5 ) supplied heat energy ( 8th ) to an air stream ( 25 ) of an air circuit ( 26 ), and the treatment plant ( 2 ) is formed such that the metallic material with the heated air flow ( 25 ) can be applied.

Melting furnace arrangement ( 1 ) according to claim 9, wherein the treatment plant ( 2 ) a conveyor system ( 4 ) for conveying the metallic material to the smelting furnace, the conveying system ( 4 ) and with the processing plant ( 2 ) during the transport of the metallic material from the heated air stream ( 25 ) can be flowed through.

Process for producing a molten metal from a metallic starting material, in particular a copper-containing metallic starting material, by means of a melting furnace arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the starting material in a treatment plant ( 2 ) of the melting furnace arrangement ( 1 ) and the processed material is sent to a melting furnace ( 3 ) of the melting furnace arrangement ( 1 ), wherein for the treatment, in particular Preheating and / or drying, of the starting material the treatment plant ( 2 ) with thermal energy one with the melting furnace plant ( 1 ) integrally formed combined heat and power plant ( 5 ) of the melting furnace plant ( 1 ) is fed, and the metallic material after processing the melting furnace ( 3 ) is fed and melted to produce the molten metal.