SE0950283A1 - Förfarande för att förvärma en oxidant för användning i en industriugn - Google Patents

Förfarande för att förvärma en oxidant för användning i en industriugn Download PDF

Info

Publication number
SE0950283A1
SE0950283A1 SE0950283A SE0950283A SE0950283A1 SE 0950283 A1 SE0950283 A1 SE 0950283A1 SE 0950283 A SE0950283 A SE 0950283A SE 0950283 A SE0950283 A SE 0950283A SE 0950283 A1 SE0950283 A1 SE 0950283A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
oxidant
burner
cooling
caused
fuel
Prior art date
Application number
SE0950283A
Other languages
English (en)
Other versions
SE534085C2 (sv
Inventor
Mats Gartz
Original Assignee
Linde Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Ag filed Critical Linde Ag
Priority to SE0950283A priority Critical patent/SE534085C2/sv
Publication of SE0950283A1 publication Critical patent/SE0950283A1/sv
Publication of SE534085C2 publication Critical patent/SE534085C2/sv

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B43/00Cooling beds, whether stationary or moving; Means specially associated with cooling beds, e.g. for braking work or for transferring it to or from the bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Förfärände för ätt förvärmä oxidänt för användning vid för-bränning äv ett bränsle i en brännäre (3) (l), i en industriugn vilken ugn (l) är änordnäd ätt värmä ett mäteriäl (2). Uppfinningen utmärks äv' ätt oxidänten i ett förstä steg bringäs ätt änvändäs som kylmedium för ätt pä en svälbädd (8)kylä mäteriäl (9) som tidigäre värmts i en industriugn så ättoxidänten sämtidigt värms, och äv ätt oxidänten i ett ändrästeg förs till brännären (3) och där änvänds för ätt förbrän- nä bränslet. Ansökningstextdoc 2009-04-28 090069SE

Description

Figur l är en sidovy över ett förfarande enligt en första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning; Figur 2 ar en sidovy över ett förfarande enligt en andra föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning; och Figur 3 är en sidovy över ett förfarande enligt en tredje föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning; Figur l illustrerar en industriugn l i vilken ett material 2, företrädesvis ett nætallmaterial, värms med hjälp av värme från en brännare 3. Materialet 2 kan även vara exempelvis glas eller andra material som normalt värms i industriugnar.
Industriugnen kan vara avsedd för kontinuerlig drift, varvid material 2 förs genom ugnen kontinuerligt, eller för batchvis drift. Materialet 2 är företrädesvis ett stålmaterial, i vilket fall ugnstemperaturen typiskt sett är mellan llOO och l300°C. Syftet med värmningen är att uppnå högre temperatur på materialet 2 inför ett efterföljande bearbetningssteg (inte visat), såsom smidning, valsning eller strängpressning.
Brännaren 3 kan vara en luftbrännare, som drivs med ett bränsle i fast, flytande eller gasform samt luft som oxidant.
Emellertid. kan brännaren. 3 även drivas med. en oxidant som innehåller mer syrgas än vad som är fallet med luft, till exempel syrgasberikad luft med åtminstone 50 viktprocent syre eller industriell syrgas med en renhet av åtminstone 80 vikt- procent syre. Brännaren. 3 har en tillförselledning 4 för bränsle samt en tillförselledning 5 för oxidant.
Föreliggande uppfinning är speciellt användbar i det fall brännaren 3 drivs med en understökiometrisk blandning av bränsle och oxidant, så att ett överskott av bränsle uppstår omedelbart utanför brännarens 3 mynning, och då ytterligare Ansökningstextdoc 2009-0418 090069SE oxidant tillförs genom en lans 6, anordnad på avstånd från brännaren 3. Genom lansen 6 tillförs ytterligare oxidant via en tillförselledning 7. Det är i detta fall föredraget att den ytterligare oxidanten, som företrädesvis innehåller åt- minstone 80, ännu hellre åtminstone 95, viktprocent syrgas, tillförs i sådan mängd att Lambda för å ena sidan oxidanten som tillförs genom brännaren 3 samt genom lansen och å andra sidan genom brännaren 3 tillfört bränsle år cirka l eller något över l.
Nedströms on11ignen l och bearbetningssteget förefinns en svalbädd 8, på vilken material 9 som tidigare värmts i ugnen l och bearbetats tillåts svalna.
Den vårmeenergi som finns i det uppvärmda materialet 9 är lågvärdig. Traditionellt har därför denna inte använts för att öka effektiviteten i uppvärmningen i ugnen l. Snarare används ofta enbart värmeenergin i rökgaserna för värmeåter- vinning. Det är till och med vanligt att svalbädden 8 är anordnad utomhus, varigenom den tillförda värmeenergin i materialet 9 tillåts överföras till atmosfären. De försök att ta tillvara värmeenergin i. svalnande material och använda denna i en industriugn har hittills resulterat i lösningar som är alltför kostsamma vid installation för att vara lön- S amma .
Föreliggande uppfinnare har nu överraskande funnit att det är möjligt att utnyttja den lågvärdiga värmeenergin i det sval- nande materialet 9 genom värmeväxling mellan materialet 9 och den oxidant som därefter används för att förbränna bränslet som tillförs genom brännaren 3.
Ansökningstextdoc 2009-0418 090069SE Således används oxidanten i ett första steg som kylmedium för att på svalbädden 8 kyla materialet 9, så att oxidanten sam- tidigt värms, varefter oxidanten förs, via tillförselledning- en 5, till brännaren 13 och där används för att förbränna bränslet.
Därigenom uppnås för det första att oxidanten förvärms innan förbränningen, vilket ökar verkningsgraden för ugnen l. För det andra kan en snabbare nedkylning av materialet 9 uppnås i de fall detta är önskvärt eller möjligt, beroende på de aktu- ella förutsättningarna beträffande materialtyp och process.
För att effektivt ta vara på materialets 9 värmeenergi värme- växlas oxidanten i enlighet med en föredragen utföringsform genom att kylningen av materialet 9 är konvektiv och utgörs genom att oxidanten tillåts strömma förbi materialet 9 som skall kylas. En sådan värmeväxling är speciellt användbar i det fall brännaren 3 matas med luft som oxidant, eftersom det luftintag ll genom vilket brännaren 3 förses med luft då helt enkelt kan flyttas till ett ställe där oxidanten tas från materialets 9 kylande atmosfär, i omedelbar anslutning till själva materialet 9. Detta medför att den luft som införs genom luftintaget ll redan har värmts genom att kyla materia- let 9. En befintlig industriugnsanläggning kan således mycket enkelt och billigt på detta sätt modifieras så att den till- förda oxidanten till brännaren 3 förvärms.
Enligt en föredragen utföringsform är en huv lO anordnad över svalbädden 8, i vilken huv lO uppvärmd luft samlas ovanför materialet 9, och i vilken huv l0 luftintaget ll är anordnat.
Genom ett sådant arrangemang kan luft förvärmas från rumstem- peratur till cirka 150-200°C utan behov av externt tillförd Ansökningstextdoc 2009-0418 090069SE värmeenergi. En sädan förvärmning ökar i sig verkningsgraden hos ugnen 1, men för att ytterligare öka verkningsgraden är det föredraget att kombinera. en sådan förvärmning' med. ett ytterligare förvärmningssteg 12, anordnat innan oxidanten när brännaren 3. Det ytterligare förvärmningssteget 12 är före- trädesvis en i sig konventionell rekuperator eller motsvaran- som. lämnar de, som. ätervinner värmeenergi från rökgaserna ugnen 1. illustrerar en andra Figur 2 föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning, vilken liknar den i figur 1 illu- strerade utföringsformen och delar hänvisningssiffror för motsvarande delar.
Istället för huven 10 omgärdas det svalnande materialet 9 på svalbädden 8 av ett slutet hölje 20 genom vilken oxidanten bringas ledas från ett inlopp 22 till ett utlopp 21. Eftersom den genom höljet 20 strömmande oxidanten i detta fall helt och hället utgör den atmosfär i vilken materialet 9 kyls, kan värmeenergin i materialet 9 effektivt överföras till oxidan- ten via konvektion.
I detta fall kan den slutliga temperaturen hos den förvärmda oxidanten bli högre än i fallet med huven 10 som beskrivits ovan, men ä andra sidan. är installationskostnaderna högre.
Det kan i vissa tillämpningar vara föredraget att kombinera även sädan förvärmd oxidant med högre temperatur med en yt- terligare värmning 12 av oxidanten enligt vad som beskrivits ovan, även om detta inte alltid är fallet.
Figur 3 illustrerar en tredje föredragen utföringsform. av föreliggande uppfinning som är speciellt föredragen för att såson1 när brännaren 3 förvärma oxidant som inte är luft, Ansökningstextdoc 2009-0418 090069SE drivs med syrgasberikad luft eller industriell syrgas enligt det ovan sagda, eller för att förvärma den ytterligare oxi- danten som tillförs genom lansen 6. Den tredje utföringsfor- men liknar också den i figur l illustrerade utforingsformen och delar, i likhet med figur 2, också hänvisningssiffror med figur l för motsvarande delar.
I ett slutet hölje 30 som liknar det i figur 2 illustrerade höljet 20 förefinns värmeväxlare 3l, 32, genom vilka oxidant som skall förvärmas leds utan att komma i direkt kontakt med svalbädden 8.
Materialet 9 kyls under en i höijet 30. materialet 9 på lämplig atmosfär, såsom exempelvis luft, inne Denna atmosfär överför genom främst konvektion värmeenergi från materialet 9 till värmeväxlarna 3l, 32, varigenom mate- rialet 9 kyls samtidigt som den genom värmeväxlarna 3l, 32 ledda oxidanten förvärms.
Oxidant tillförs från oxidantkällor 33, 34, vilka kan vara samma eller olika för oxidant som skall föras till brännaren 3 och till lansen 6.
Genom att på detta sätt låta oxidant passera i nära anslut- ning till det svalnande materialet 9 utan att komma i direkt kontakt med detta, kan värmeenergin i materialet 9 effektivt utnyttjas för att förvärma oxidant även i det fall oxidanten inte är luft. Exempelvis kan oxidanten vara skadlig för mate- rialets 9 yta, och kan därför inte tillåtas komma i direkt kontakt med denna.
Speciellt kan på detta sätt ytterligare oxidant som skall tillföras genom lansen 6 förvärmas, vilket ökar verkningsgra- den hos anläggningen. Det är naturligtvis även möjligt att enbart förvärma oxidant som skall tillföras genom lansen 6.
Ansökningstextdoc 2009-0418 090069SE Genom att driva brännaren 3 med en understökiometrisk bland- ning av bränsle och förvärmd oxidant, och samtidigt tillföra ytterligare oxidant genom lansen 6, kan verkningsgraden hos en befintlig anläggning ökas markant med förhållandevis låga installationskostnader. Detta gäller i synnerhet i det fall en befintlig luftbrännare 3 finns installerad i en industri- ugn l. Genom att i detta fall komplettera den befintliga luftbrännaren. 3 med. en lans 6 för ytterligare oxidant med högt syrgasinnehàll och samtidigt driva brännaren 3 med en och där den oxidanten mindre mängd luft, ytterligare och/eller luften förvärms enligt föreliggande uppfinning, kan den maximala effekten hos industriugnen l ökas markant till ringa kostnad samtidigt som dess verkningsgrad ökas.
Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångä uppfinning- ens tanke.
Exempelvis behöver den ugn som används för att värma materia- let inte vara samma ugn i 'vilken den förvärmda oxidanten används efter att ha använts som kylmedium för att kyla mate- rialet.
Exempelvis i fallet med flera på varandra följande uppvärmnings- och bearbetningssteg kan bearbetat, svalnande material användas för att förvärma oxidant som används i en nedströms om svalbädden anordnad ugn inför ett ytterligare efterföljande bearbetningssteg.
Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av de beskriv- na utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven.
Ansökningstextdoc 2009-0418 090069SE

Claims (11)

10 15 20 25 30 P A T E N T K R A V
1. l. Förfarande för att förvärma oxidant för användning' vid förbränning av ett bränsle i en brännare (3) (1), k ä n n e t e c k n a t i en industriugn (2), att oxidanten i ett första steg vilken ugn (l) är anordnad att värma ett material a v bringas att användas som kylmedium för att på en svalbädd (8) kyla material (9) som tidigare värmts i en industriugn så att oxidanten samtidigt värms, och av att oxidanten i ett andra steg förs till brännaren (3) och där används för att förbrän- na bränslet. k ä n n e t e c k n a t a v
2. Förfarande enligt krav l, att oxidanten är luft.
3. Förfarande enlirfl: krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att kylningen av materialet (9) i det första steget bringas att vara konvektiv och bringas att utföras genom att oxidan- ten tilläts strömma förbi materialet (9) som skall kylas. k ä n n e t e c k n a t (ll)
4. Förfarande enligt krav 3, a V att brännarens (3) luftintag bringas att anordnas i materialets (9) kylande atmosfär, i omedelbar anslutning till själva det material (9) som skall kylas.
5. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v att oxidanten är syrgasberikad luft, och av att kylningen av materialet (9) i det första steget bringas att utföras med hjälp av värmeväxling, genom att oxidanten tillåts strömma i nära anslutning till materialet (9) som skall kylas utan att komma i direkt kontakt med materialet (9).
6. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - t e c k n a t a v att en huv (10) bringas att vara anordnad Ansökningstextdoc 2009-0448 090069SE 10 15 20 25 30 över svalbädden (8) och av att oxidanten bringas att ledas genom huven (10) förbi materialet (9) som skall kylas.
7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11n.e - t e c k n a t a v att materialet (9) på svalbädden (8) bringas att omgärdas av ett slutet hölje (20;30) genom vilket oxidanten bringas att ledas i det första steget.
8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11n.e - t e c k n a t a v att oxidanten i det första steget bringas att värmas från rumstemperatur till mellan 150 och 200°C.
9. Förfarande enligf;Ikrav 8, k ä n n e t e c k n a t a v att oxidanten i ett ytterligare steg efter det första steget men innan det andra steget bringas att värmas ytterligare på i sig konventionellt sätt till önskad temperatur med hjälp av en ytterligare förvärmningsanordning (12).
10. Förfarande enligt något an/ föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v' att brännaren. (3) dessutonl bringas att drivas med. en understökiometrisk blandning av bränsle och oxidant, och att ytterligare oxidant i form av åtminstone 80% syrgas bringas att tillföras genom en på avstånd från bränna- ren (3) anordnad lans (6).
11. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - t e c k n a t att materialet (2;9) är ett metallmateri- al. aV Ansökningstextdoc 2009-0418 090069SE
SE0950283A 2009-04-28 2009-04-28 Förfarande för att förvärma en oxidant för användning i en industriugn SE534085C2 (sv)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950283A SE534085C2 (sv) 2009-04-28 2009-04-28 Förfarande för att förvärma en oxidant för användning i en industriugn

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950283A SE534085C2 (sv) 2009-04-28 2009-04-28 Förfarande för att förvärma en oxidant för användning i en industriugn

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0950283A1 true SE0950283A1 (sv) 2010-10-29
SE534085C2 SE534085C2 (sv) 2011-04-26

Family

ID=43243988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0950283A SE534085C2 (sv) 2009-04-28 2009-04-28 Förfarande för att förvärma en oxidant för användning i en industriugn

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE534085C2 (sv)

Also Published As

Publication number Publication date
SE534085C2 (sv) 2011-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9194628B2 (en) Carbon baking oxygen preheat and heat recovery firing system
US20110109021A1 (en) Apparatus and Methods for Achieving Low NOx in a Grate-Kiln Pelletizing Furnace
SE531957C2 (sv) Förfarande för lansning av syrgas vid en industriugn med konventionell brännare
SE532339C2 (sv) Förfarande och anordning vid brännare
US9033704B2 (en) Flue gas recirculation method and system for combustion systems
US7384263B2 (en) Process for burning lumps of material with lean gas
CN106061909B (zh) 具有改进的热回收的燃烧
SE0950283A1 (sv) Förfarande för att förvärma en oxidant för användning i en industriugn
US9739484B2 (en) Method for combustion of a low-grade fuel
US9448009B2 (en) Flue gas recirculation method and system for combustion systems
EP3710767B1 (en) High temperature furnace, use of a high temperature furnace and method for high temperature heating without emissions in a high temperature furnace
CN100397021C (zh) 改善炉子温度分布的方法
EP1788332B1 (en) Thermal treatment plant with energy recovery for light alloy elements
CN201901688U (zh) 蓄热高效保护性气氛热处理炉
EP0211699B1 (fr) Brûleur avec des caloducs pour le préchauffage de l'air et du combustible
RU2562549C2 (ru) Устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов блока доменных воздухонагревателей
CA2688220A1 (en) Flue gas recirculation method and system for combustion systems
US20130108974A1 (en) Carbon baking heat recovery firing system
JP2010215928A (ja) 金属材の加熱方法および加熱炉
Schalles Regenerative Burners-Are They Worth It?
RU30956U1 (ru) Устройство для нагрева воздуха блока нагревательных печей
SU1203122A1 (ru) Способ отоплени отражательной печи дл плавки медных концентратов
CN114136114A (zh) 一种低二氧化碳排放的外热式煅烧窑燃烧加热系统
NL8200524A (nl) Werkwijze voor het drogen van rookgassen en het verhogen van de trek bij stookinrichtingen, alsmede een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.
Varghese et al. Thermo-economic optimization of fired heater integrated processes

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed