WO2012130725A1 - Melting device - Google Patents

Melting device Download PDF

Info

Publication number
WO2012130725A1
WO2012130725A1 PCT/EP2012/055108 EP2012055108W WO2012130725A1 WO 2012130725 A1 WO2012130725 A1 WO 2012130725A1 EP 2012055108 W EP2012055108 W EP 2012055108W WO 2012130725 A1 WO2012130725 A1 WO 2012130725A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
burner
burners
melting
oxygen
melting tank
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/055108
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Demuth
Burkhardt Holleis
Gyula PALMAI
Michael Potesser
Davor Spoljaric
Original Assignee
Messer Hungarogaz Kft.
Messer Austria Gmbh
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 Messer Hungarogaz Kft., Messer Austria Gmbh filed Critical Messer Hungarogaz Kft.
Priority to CN201280022335.2A priority Critical patent/CN103562148A/en
Priority to EP12710266.3A priority patent/EP2688846A1/en
Publication of WO2012130725A1 publication Critical patent/WO2012130725A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235Heating the glass
    • C03B5/2353Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00Casings; Linings; Walls
    • F23M5/02Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
    • F23M5/025Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used specially adapted for burner openings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/02Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces of single-chamber fixed-hearth type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/20Arrangements of heating devices
    • F27B3/205Burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001Heating elements or systems
    • F27D99/0033Heating elements or systems using burners
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Definitions

  • the invention relates to a melting apparatus, in particular a melting apparatus for melting non-metallic materials, such as ceramic frit.
  • Ceramics, glass or basalt are known per se. These usually have a melting tank and a plurality of burners whose burner flames are directed during operation into the interior of the melting tank.
  • the associated burners are usually operated with fossil fuels, mostly natural gas or oil.
  • an oxidizing agent is supplied, which is usually air, but in newer plants increasingly but also pure oxygen.
  • preheated air is supplied through the outlet openings in the furnace wall the furnace interior.
  • EP 2 030 953 A1 describes a method and an apparatus for melting glass in which a glass batch is fed via an inlet region of a glass melting tank. Subsequently, the glass is replaced by the
  • the object of the invention is to increase the cost-effectiveness of melting non-metallic materials and the NO x pollution of the exhaust gas
  • the melting device comprises a melting tank, which has an entry region for the material to be melted, a discharge channel for
  • molten material and arranged in a wall opposite the entry area wall burner assembly having a plurality of burners arranged in a burner, wherein at least two burners of
  • Burner assembly are set so different angularly that at least two zones with on the surface of the melted Guts
  • the invention is based on a melting furnace in the form of a substantially horizontally arranged trough (melting tank), at least over most of its longitudinal extent of the material to be melted (im
  • an entry region which is arranged in the region of a front side of the melting tank and typically comprises entry openings for supplying the material to be melted, wherein the entry openings in the front side itself and / or in the front side adjacent portions of a side wall In solid form, for example as a granulate fed Good is in a the
  • Inlet opening / en opposite end face of the melting tank is arranged in the bottom region.
  • the transport of the product through the melting tank preferably takes place in that the molten material flows under the action of gravity in the direction of the discharge channel;
  • the melting tank can have a bottom sloping down to the discharge channel. The Melted good is then via the discharge channel of the other
  • the heating of the material to be melted is carried out at least substantially by means of a burner arrangement which is located on an entry area for the
  • the burner assembly comprises a plurality of burners received in a burner stone or in separate burner bricks, which are set at an angle so that the fuel gases flowing out of them impinge on the surface of the product.
  • the angles by which the burners are each employed depend on the geometry of the melting tank; However, at least two burners on different angular positions, so that different areas of the surface of the Guts charged with fuel gases and thus different zones of heat input are created.
  • a relative to the horizontal flatter angular position is provided for one or more burners, which act on a region adjacent to the entry area of the material surface to create in this area a melting zone for melting the registered Guts.
  • Burner steeper angular position relative to the horizontal serves / serve to keep the already molten material in a "warming zone" at a predetermined temperature and / or viscosity in the liquid state
  • Warming zone is thus between the melting zone and the discharge channel.
  • additional functional zones may additionally be present within the melt and be subjected to heat by means of a burner arranged at an angle correspondingly, for example a refining zone.
  • feeder burners can be provided in a manner known per se, which keep the outflowing strand of the liquefied material at a predetermined temperature and / or viscosity. The number, power (s) and angle (s) of the burners is the
  • a compact device comprises three burners mounted in a burner assembly located in a side wall opposite the entry region
  • Melting wall is arranged. Of these burners at least two burners are provided for melting the goods and with respect to the
  • Horizontal acute angles of, for example, 5 ° to 10 ° are mounted in the burner assembly.
  • the angle is such that the fuel gases passing from these burners onto the surface of the material in here as a melting zone
  • the third burner is used for
  • This third burner thus has a steeper angle of attack of, for example, 20 ° to 45 ° relative to the horizontal, compared with the two other burners, and generally has a lower maximum power than the aforementioned burners. Larger arrangements have a burner arrangement with more than three burners for the aforementioned or other purposes.
  • the burners of the device according to the invention preferably operate with liquid or gaseous fuels such as oil, propane, natural gas or others
  • Hydrocarbons and an oxygen-containing gas as an oxidizing agent Hydrocarbons and an oxygen-containing gas as an oxidizing agent.
  • the oxidizing agent is preferably an oxygen-rich gas, ie a gas with an oxygen concentration which is greater than that of air, for example with an oxygen concentration of more than 25% by volume, preferably more than 40% by volume, especially preferably more than 90% by volume O 2 .
  • the inventive arrangement provides a high yield of molten material with a comparatively small fuel consumption and small footprint, thus high efficiency, low energy consumption and a low NO x concentration in the exhaust gas.
  • the melting device according to the invention is particularly suitable for Melting non-metallic materials, in particular glass, ceramic frit or basalt.
  • an advantageous development of the invention provides that the angular position of at least one burner is adjustable.
  • the setting of the burner in the burner assembly of the respective melting task can be adjusted or optimized.
  • the angular position of each burner - even during operation - can be adjusted continuously;
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the power of at least one burner in dependence on parameters measured in the melting tank, such as the temperature or the
  • Composition of the atmosphere in the melting tank or the temperature or viscosity of the melt is controllable.
  • the control is preferably carried out zone-dependent, i. the power of the burners acting on one zone can be regulated independently of the power of the burners acting on the other zone (s).
  • At least one of the burners of the burner arrangement can be operated with oxygen as oxidizing agent.
  • oxygen burners increases the efficiency and significantly reduces the proportion of nitrogen oxides compared to burners that use air as the oxidant.
  • oxygen is meant here a gas whose oxygen content is at least 95 vol .-%, preferably at least 99 vol .-%.
  • an air / oxygen mixed burner in which the oxygen proportion of the oxidant fed can be adjusted, preferably in the entire range between 21% by volume, the oxygen content in air, and 100 % by volume.
  • An example of such a burner is known from WO 2008 092 763 A1.
  • the oxygen content of the oxidizing agent supplied to the air / oxygen mixing burner may vary depending on the melting tank
  • the burner should be there
  • the temperature of the atmosphere within the melting tank or parameters of the melt itself, such as temperature or viscosity come into consideration as parameters for regulating the oxygen concentration.
  • the angular position of one or more burners can also be the subject of a control.
  • one or more burners of the burner assembly are designed for flameless operation.
  • fuel and / or oxidant for one or more burners are diluted to such an extent by the admixing of recirculated fuel gases from the atmosphere of the melting tank that the ratio of fuel to oxidant shifts outside of the ignition range.
  • flameless combustion the exothermic oxidation of the fuel is due to the dilution no longer localized, but in the entire furnace chamber, which is covered by the flameless burner.
  • the flameless operation allows a more even
  • the object of the invention is also achieved by a method for melting a good, in which a device according to the invention is used.
  • a preferred use of a device according to the invention consists in melting non-metallic materials, in particular ceramic frit or basalt.
  • non-metallic materials in particular ceramic frit or basalt.
  • flameless air / oxygen mixing burners required for the melting of ceramic frit temperatures between 1200 ° C and 1650 ° C can be easily maintained with little use of fuel and to produce a very low NO x exhaust gas.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention in a sectional view
  • Fig. 2a the burner assembly of the device of FIG. 1 in a front view
  • FIG. 2b shows the burner arrangement from FIG. 2a in a sectional view along the FIG.
  • the melting apparatus 1 shown in FIG. 1 comprises a melting tank 2 with a feed region 3 for feeding a material, a receiving region 4 for receiving the melt 5 and a discharge channel 6 for removing the molten material from the melting tank 2 for further processing.
  • Burner lances be arranged whose task is the melt 5 on the way to further processing process steps on a given
  • Burner assembly 8 is used.
  • the burner assembly 8 is in a the
  • the burners 12, 13, 14 are received in recesses 16, 17, 18 of the burner block 1 1.
  • the recesses are formed such that an angle relative to the horizontal angular position of the burner 12, 13, 14 is made possible within the burner block 1 1.
  • the angle of attack a the burner 13, 14 are dimensioned so that from the burners 13, 14, a melting zone 20 is subjected to a maximum of heat, in which the discontinued Good is melted.
  • the melting zone 20 is preferably in the half of the melting tank 20 facing the entry area; of the Angle of attack a of the two burners 13, 14 relative to the horizontal depends on the geometry of the melting tank and is for example between 5 ° and 10 °.
  • the burners 13, 14 may, in addition, additionally be oriented pointing toward a vertical center plane of the melting tank 20.
  • the angle of incidence of the burner 12 is dimensioned such that a heat retention zone 21 is subjected to a maximum of heat within the half of the melt facing the discharge channel 6.
  • the outgoing heat from the burner 12 thus serves in particular to keep the melt 5 at a predetermined temperature prior to discharge via the discharge channel 6 in the liquid state.
  • the angle of attack ß of the burner 12 relative to the horizontal is therefore steeper than the angle of attack a of the burner 13, 14 and is - again in
  • the burner 12 is received in the recess 16 such that the angle of attack ß - as by the
  • the burners 12, 13, 14 are in each case mixing burners of the type described in WO 2008 092763 A1, in which both air and oxygen are supplied as oxidizing agent via separate feeds, wherein the
  • Oxygen content in the oxidant can be varied continuously between 21 vol .-% and 100 vol .-%. Natural gas is used as fuel in the exemplary embodiment, but other gaseous or liquid fuels may also be used. The power of the two burners 13, 14 is the same while
  • Burner 12 may have a different performance; For example, the maximum power of the burners 13, 14 is 750 kW each, while burner 12 has a maximum power of 600 kW.
  • the burners 12, 13, 14 are for the
  • FIG. 1 shows temperature sensors 23, 24 which measure the temperature of the furnace atmosphere; however, other parameters, such as
  • Temperature or viscosity of the melt 5 enter into the regulation of the burner power.
  • the temperature sensors 23 24 which are arranged in the region of the ceiling of the melting tank 2 or the side walls (seen from the burner assembly 8 forth), the temperature in the atmosphere of
  • Melting tank 2 for example in the region of the melting zone 20 and the
  • Warming zone 21 detected and transmitted to a control unit, not shown here.
  • the controller then controls the proportionate supply of air and oxygen and / or fuel to the burners 12, 13, 14 after one
  • the firing is set by the burners 12, 13, 14 so that in the case of soft ceramic frit, a temperature in the region of the holding zone 21 of 1360 ° C is maintained, in the case of hard ceramic frit a temperature of 1450 ° C.
  • the material to be melted passes through the melting tank 2 in accordance with the arrows shown in FIG.
  • the material is introduced via the entry region 3 into the melting tank and melted in the melting zone 20 by means of the burners 14, 15.
  • the molten material passes into the holding zone 21, where it is kept by means of the burner 12 to a predetermined temperature. Subsequently, the molten material leaves the melting tank 2 through the discharge channel 6 and is then further processed (not shown here).
  • flameless mixing burners as burner 12, 13, 14 is a very uniform, homogeneous heating of the melt 5 and the wear of the furnace walls of the melting tank 2 is reduced.
  • the device according to the invention is particularly suitable for high-temperature applications.
  • nitrogen oxide emissions are significantly reduced over prior art melters.
  • Furnace plant can be increased from approx. 20 t / d to 45 t / d.

Abstract

A melting device comprises a burner arrangement (8) comprising a number of burners (12, 13, 14), which are arranged on a side wall (9) of a melter (2) and from which fuel gases are respectively discharged at a predetermined angle onto the material (5) to be melted in such a way as to form a number of zones of differing heat input. Used with preference for this are flamelessly operating burners and/or mixed air/oxygen burners (12, 13, 14), in which the proportion of oxygen in the supplied oxidizing agent can be controlled in dependence on parameters that are measured in the melter (2). The device according to the invention is particularly suitable for producing ceramic frits and is distinguished by a high degree of cost-effectiveness and low NOx values in the exhaust gas.

Description

Schmelzvorrichtung  melter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmelzvorrichtung, insbesondere auf eine Schmelzvorrichtung zum Schmelzen nichtmetallischer Werkstoffe, wie keramischer Fritte. The invention relates to a melting apparatus, in particular a melting apparatus for melting non-metallic materials, such as ceramic frit.
Vorrichtungen zum Schmelzen von nichtmetallischen Werkstoffen wie Fritte, Devices for melting non-metallic materials such as frit,
Keramik, Glas oder Basalt sind an sich bekannt. Diese weisen üblicherweise eine Schmelzwanne und mehrere Brenner auf, deren Brennerflammen während des Betriebes in das Innere der Schmelzwanne gerichtet sind. Die zugehörigen Brenner werden in der Regel mit fossilen Brennstoffen, meistens Erdgas oder Öl, betrieben. Zum Unterhalt der Verbrennung wird ein Oxidationsmittel zugeführt, bei dem es sich in der Regel um Luft, in neueren Anlagen zunehmend jedoch auch um reinen Sauerstoff handelt. Bei so genannten regenerativen Brennern wird dem Ofeninneren vorgewärmte Luft durch Austrittsöffnungen in der Ofenwand zugeführt. Ceramics, glass or basalt are known per se. These usually have a melting tank and a plurality of burners whose burner flames are directed during operation into the interior of the melting tank. The associated burners are usually operated with fossil fuels, mostly natural gas or oil. To maintain the combustion, an oxidizing agent is supplied, which is usually air, but in newer plants increasingly but also pure oxygen. In so-called regenerative burners preheated air is supplied through the outlet openings in the furnace wall the furnace interior.
In der EP 2 030 953 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen von Glas beschrieben, bei dem/der ein Glasgemenge über einen Einlassbereich einer Glasschmelzwanne zugeführt wird. Anschließend wird das Glas durch den EP 2 030 953 A1 describes a method and an apparatus for melting glass in which a glass batch is fed via an inlet region of a glass melting tank. Subsequently, the glass is replaced by the
Wärmeeintrag mehrerer Brenner geschmolzen. Das geschmolzene Gut durchläuft eine Läuterzone und einen Abstehbereich, innerhalb derer gleichfalls eine Zuführung von Wärmeenergie mittels Brennern erfolgt. Im Läuterbereich werden die Brenner dabei so betreiben, dass eine flammenlose Verbrennung stattfindet. Die flammenlose Verbrennung erzeugt eine deutlich gleichmäßigere Wärmeverteilung im Heat input of several burners melted. The molten material passes through a refining zone and a Abstehbereich, within which also takes place a supply of heat energy by means of burners. In the refining area, the burners will operate in such a way that flameless combustion takes place. The flameless combustion produces a much more even heat distribution in the
Glasschmelzofen. Auf diese Weise kann dem Glasschmelzofen mehr Energie zugeführt werden, da die Temperatur der„Hotspots", also der Orte mit Glass melting furnace. In this way, the glass melting furnace more energy can be supplied, since the temperature of the "hotspots", so the places with
Temperaturmaxima, niedriger liegt als bei einer ansonsten vergleichbaren Temperature maxima, lower than an otherwise comparable
Verbrennung mit leuchtender Flamme, wodurch insbesondere die thermische Belastung der Wände der Schmelzwanne wesentlich reduziert wird. Darüber hinaus führt die flammenlose Verbrennung zu geringen NOx-Konzentrationen im Abgas. Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit beim Schmelzen nichtmetallischer Werkstoffe zu erhöhen und die NOx-Belastung des Abgases gegenüber Burning with a bright flame, which in particular the thermal load on the walls of the melting furnace is substantially reduced. In addition, the flameless combustion leads to low NO x concentrations in the exhaust gas. The object of the invention is to increase the cost-effectiveness of melting non-metallic materials and the NO x pollution of the exhaust gas
Gegenständen nach dem Stand der Technik zu verringern. To reduce objects of the prior art.
Gelöst ist die Aufgabe durch eine Schmelzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . The object is achieved by a melting device having the features of patent claim 1.
Die erfindungsgemäße Schmelzvorrichtung umfasst eine Schmelzwanne, die einen Eintragsbereich für das zu schmelzende Gut, einen Ableitungskanal für The melting device according to the invention comprises a melting tank, which has an entry region for the material to be melted, a discharge channel for
geschmolzenes Gut sowie eine in einer dem Eintragsbereich gegenüberliegenden Wand angeordnete Brenneranordnung mit mehreren in einem Brennerstein angeordneten Brennern aufweist, wobei wenigstens zwei Brenner der molten material and arranged in a wall opposite the entry area wall burner assembly having a plurality of burners arranged in a burner, wherein at least two burners of
Brenneranordnung derart unterschiedlich winklig angestellt sind, dass sich auf der Oberfläche des aufzuschmelzenden Guts mindestens zwei Zonen mit Burner assembly are set so different angularly that at least two zones with on the surface of the melted Guts
unterschiedlicher Wärmeeinwirkung ergeben. result in different heat.
Die Erfindung geht dabei von einem Schmelzofen in Form einer im wesentlichen horizontal angeordneten Wanne (Schmelzwanne) aus, die zumindest über den größten Teil ihrer Längserstreckung von dem zu schmelzenden Werkstoff (im The invention is based on a melting furnace in the form of a substantially horizontally arranged trough (melting tank), at least over most of its longitudinal extent of the material to be melted (im
Folgenden:„Gut") durchlaufen wird, ausgehend von einem Eintragsbereich, der im Bereich einer Stirnseite der Schmelzwanne angeordnet ist und typischerweise Eintragsöffnungen zum Zuführen des aufzuschmelzenden Materials umfasst, wobei die Eintragsöffnungen in der Stirnseite selbst und/oder in der Stirnseite benachbarten Abschnitten einer Seitenwand oder des Deckenbereiches angeordnet sind. Das in fester Form, beispielsweise als Granulat zugeführte Gut wird in einer dem Following is "good"), starting from an entry region, which is arranged in the region of a front side of the melting tank and typically comprises entry openings for supplying the material to be melted, wherein the entry openings in the front side itself and / or in the front side adjacent portions of a side wall In solid form, for example as a granulate fed Good is in a the
Eintragsbereich benachbarten Schmelzzone aufgeschmolzen und in einen Entry area melted adjacent melting zone and into one
fließfähigen Zustand gebracht. Anschließend durchfließt es die Schmelzwanne in Richtung des Ableitungskanals, der in der Regel im Bereich der der flowable state brought. It then flows through the melting tank in the direction of the discharge channel, which is usually in the area of the
Eintragsöffnung/en gegenüberliegenden Stirnseite der Schmelzwanne in deren Bodenbereich angeordnet ist. Der Transport des Gutes durch die Schmelzwanne hindurch erfolgt bevorzugt dadurch, dass das geschmolzene Gut unter der Wirkung der Schwerkraft in Richtung auf den Ableitungskanal fließt; die Schmelzwanne kann hierzu einen zum Ableitungskanal hin abschüssigen Boden aufweisen. Das geschmolzene Gut wird anschließend über den Ableitungskanal der weiteren Inlet opening / en opposite end face of the melting tank is arranged in the bottom region. The transport of the product through the melting tank preferably takes place in that the molten material flows under the action of gravity in the direction of the discharge channel; For this purpose, the melting tank can have a bottom sloping down to the discharge channel. The Melted good is then via the discharge channel of the other
Verarbeitung zugeführt. Processing supplied.
Die Beheizung des zu schmelzenden Guts erfolgt zumindest im Wesentlichen mittels einer Brenneranordnung, die auf einer dem Eintragsbereich für das The heating of the material to be melted is carried out at least substantially by means of a burner arrangement which is located on an entry area for the
aufzuschmelzende Gut gegenüberliegenden Wand, bevorzugt oberhalb des Good to be melted opposite wall, preferably above the
Ableitungskanals, angeordnet ist. Weitere Brenner, insbesondere nach Art eines Querbrennofens seitlich zur bestimmungsgemäßen Fließrichtung des Gutes angeordnete Brenner sind im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, jedoch gleichwohl nicht ausgeschlossen. Die Brenneranordnung umfasst mehrere, in einem Brennerstein oder in getrennten Brennersteinen aufgenommene Brenner, die derart winklig eingestellt sind, dass die ihnen entströmenden Brenngase auf die Oberfläche des Guts auftreffen. Die Winkel, um die die Brenner jeweils angestellt sind, hängen von der Geometrie der Schmelzwanne ab; jedoch weisen zumindest zwei Brenner unterschiedliche Winkelanstellungen auf, sodass unterschiedliche Bereiche der Oberfläche des Guts mit Brenngasen beaufschlagt und damit unterschiedliche Zonen des Wärmeeintrags geschaffen werden. Eine gegenüber der Horizontalen flacherer Winkelstellung ist dabei für einen oder mehrere Brenner vorgesehen, die auf einen dem Eintragsbereich benachbarten Bereich der Gutoberfläche einwirken, um in diesem Bereich eine Schmelzzone zum Aufschmelzen des eingetragenen Guts zu schaffen. Ein oder mehrere Brenner mit einer gegenüber den vorgenannten Ableitungskanals, is arranged. Further burners, in particular arranged in the manner of a cross-firing furnace laterally to the intended direction of flow of the goods burners are not required in the invention, but nevertheless not excluded. The burner assembly comprises a plurality of burners received in a burner stone or in separate burner bricks, which are set at an angle so that the fuel gases flowing out of them impinge on the surface of the product. The angles by which the burners are each employed depend on the geometry of the melting tank; However, at least two burners on different angular positions, so that different areas of the surface of the Guts charged with fuel gases and thus different zones of heat input are created. A relative to the horizontal flatter angular position is provided for one or more burners, which act on a region adjacent to the entry area of the material surface to create in this area a melting zone for melting the registered Guts. One or more burners with one opposite the above
Brennern steileren Winkelstellung gegenüber der Horizontalen dient/dienen dazu, das bereits geschmolzene Gut in einer„Warmhaltezone" auf einer vorgegebenen Temperatur und/oder Viskosität im flüssigen Zustand zu halten. Diese Burner steeper angular position relative to the horizontal serves / serve to keep the already molten material in a "warming zone" at a predetermined temperature and / or viscosity in the liquid state
Warmhaltezone liegt also zwischen der Schmelzzone und dem Ableitungskanal. Im Rahmen der Erfindung können zusätzlich weitere funktionelle Zonen innerhalb der Schmelze vorhanden sein und mittels entsprechend winklig angestellter Brenner mit Wärme beaufschlagt werden, beispielsweise eine Läuterzone. Im Ableitungskanal oder im Bereich nachfolgender Transport- oder Verarbeitungsstufen können in an sich bekannter Weise sogenannte„Feederbrenner" vorgesehen sein, die den abfließenden Strang des verflüssigten Gutes auf einer vorgegebenen Temperatur und/oder Viskosität halten. Die Anzahl, die Leistung(en) und die Winkelstellung(en) der Brenner ist den Warming zone is thus between the melting zone and the discharge channel. In the context of the invention, additional functional zones may additionally be present within the melt and be subjected to heat by means of a burner arranged at an angle correspondingly, for example a refining zone. In the discharge channel or in the area of subsequent transport or processing stages so-called "feeder burners" can be provided in a manner known per se, which keep the outflowing strand of the liquefied material at a predetermined temperature and / or viscosity. The number, power (s) and angle (s) of the burners is the
Umständen, insbesondere den geometrischen Verhältnissen der Schmelzwanne und der jeweiligen Schmelzaufgabe entsprechend angepasst. So umfasst eine kompakte Vorrichtung beispielsweise drei Brenner, die in einer Brenneranordnung montiert sind, die in einer dem Eintragsbereich gegenüber liegenden Seitenwand der Circumstances, in particular the geometric conditions of the melting tank and the respective melting task adapted accordingly. For example, a compact device comprises three burners mounted in a burner assembly located in a side wall opposite the entry region
Schmelzwand angeordnet ist. Von diesen Brennern mindestens zwei Brenner zur Aufschmelzen des Gutes vorgesehen sind und mit einem gegenüber der Melting wall is arranged. Of these burners at least two burners are provided for melting the goods and with respect to the
Horizontalen spitzen Winkel von beispielsweise 5° bis 10° in der Brenneranordnung montiert sind. Der Winkel ist so bemessen, dass die aus diesen Brennern tretenden Brenngase auf die Oberfläche des Gutes in einem hier als Schmelzzone Horizontal acute angles of, for example, 5 ° to 10 ° are mounted in the burner assembly. The angle is such that the fuel gases passing from these burners onto the surface of the material in here as a melting zone
bezeichneten, der Eintragszone benachbarten Bereich auftreffen und dort das Schmelzen des eingetragenen Guts bewirken. Der dritte Brenner dient zur designated, impinge the entry zone adjacent area and cause there the melting of the registered Guts. The third burner is used for
Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur innerhalb der bereits verflüssigten Schmelze in einer Warmhaltezone, die zwischen der Schmelzzone und dem Maintaining a certain temperature within the already liquefied melt in a holding zone between the melting zone and the
Ableitungskanal liegt. Dieser dritte Brenner weist somit einen gegenüber den beiden anderen Brennern steileren Anstellwinkel von beispielsweise 20° bis 45° gegenüber der Horizontalen auf und besitzt in der Regel eine geringere maximale Leistung als die vorgenannten Brenner. Größere Anordnungen weisen eine Brenneranordnung mit mehr als drei Brennern für die vorgenannten oder weiteren Einsatzzwecke auf. Drain channel is located. This third burner thus has a steeper angle of attack of, for example, 20 ° to 45 ° relative to the horizontal, compared with the two other burners, and generally has a lower maximum power than the aforementioned burners. Larger arrangements have a burner arrangement with more than three burners for the aforementioned or other purposes.
Die Brenner der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeiten vorzugsweise mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen wie Öl, Propan, Erdgas oder anderen The burners of the device according to the invention preferably operate with liquid or gaseous fuels such as oil, propane, natural gas or others
Kohlenwasserstoffen sowie einem sauerstoffhaltigen Gas als Oxidationsmittel. Hydrocarbons and an oxygen-containing gas as an oxidizing agent.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Oxidationsmittel um ein sauerstoffreiches Gas, also einem Gas mit einer Sauerstoffkonzentration, die größer als die von Luft ist, beispielsweise mit einer Sauerstoffkonzentration von mehr als 25 Vol.-%, bevorzugt mehr als 40 Vol.-%, besonders bevorzugt mehr als 90 Vol.-% O2. The oxidizing agent is preferably an oxygen-rich gas, ie a gas with an oxygen concentration which is greater than that of air, for example with an oxygen concentration of more than 25% by volume, preferably more than 40% by volume, especially preferably more than 90% by volume O 2 .
Gegenüber Schmelzvorrichtungen nach dem Stande der Technik bietet die erfindungsgemäße Anordnung eine hohe Ausbeute an geschmolzenem Gut bei vergleichsweise kleinem Brennstoff ei nsatz und geringem Platzbedarf, damit eine hohe Effizienz, niedrigen Energieverbrauch und eine niedrige NOx-Konzentration im Abgas. Die erfindungsgemäße Schmelzvorrichtung eignet sich insbesondere zum Schmelzen nichtmetallischer Werkstoffe, insbesondere Glas, keramische Fritte oder Basalt. Compared to prior art melters, the inventive arrangement provides a high yield of molten material with a comparatively small fuel consumption and small footprint, thus high efficiency, low energy consumption and a low NO x concentration in the exhaust gas. The melting device according to the invention is particularly suitable for Melting non-metallic materials, in particular glass, ceramic frit or basalt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Winkelstellung wenigstens eines Brenners verstellbar ist. Auf diese Weise kann die Einstellung der Brenner in der Brenneranordnung der jeweiligen Schmelzaufgabe angepasst bzw. optimiert werden. Beispielsweise kann die Winkelstellung jedes Brenners - auch während des Betriebs - stufenlos eingestellt werden; An advantageous development of the invention provides that the angular position of at least one burner is adjustable. In this way, the setting of the burner in the burner assembly of the respective melting task can be adjusted or optimized. For example, the angular position of each burner - even during operation - can be adjusted continuously;
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung zumindest eines Brenners in Abhängigkeit von in der Schmelzwanne gemessenen Parametern, wie beispielsweise der Temperatur oder der A preferred embodiment of the invention is characterized in that the power of at least one burner in dependence on parameters measured in the melting tank, such as the temperature or the
Zusammensetzung der Atmosphäre in der Schmelzwanne oder der Temperatur oder Viskosität der Schmelze, regelbar ist. Die Regelung erfolgt dabei bevorzugt zonenabhängig, d.h. die Leistung der auf eine Zone einwirkenden Brenner ist jeweils unabhängig von der Leistung der auf die andere(n) Zone(n) einwirkenden Brenner regelbar. Composition of the atmosphere in the melting tank or the temperature or viscosity of the melt, is controllable. The control is preferably carried out zone-dependent, i. the power of the burners acting on one zone can be regulated independently of the power of the burners acting on the other zone (s).
Bevorzugt ist zumindest einer der Brenner der Brenneranordnung mit Sauerstoff als Oxidationsmittel betreibbar. Durch den Einsatz von Sauerstoffbrennern wird die Wirtschaftlichkeit erhöht und der Anteil an Stickoxiden gegenüber Brennern, die mit Luft als Oxidationsmittel arbeiten, erheblich reduziert. Als„Sauerstoff" wird hier ein Gas verstanden, dessen Sauerstoffanteil mindestens 95 Vol.-%, bevorzugt mindestens 99 Vol.-% beträgt. Preferably, at least one of the burners of the burner arrangement can be operated with oxygen as oxidizing agent. The use of oxygen burners increases the efficiency and significantly reduces the proportion of nitrogen oxides compared to burners that use air as the oxidant. As "oxygen" is meant here a gas whose oxygen content is at least 95 vol .-%, preferably at least 99 vol .-%.
Alternativ oder ergänzend kann es bei einem der Brenner der Brenneranordnung vorteilhaft um einen ein Luft/Sauerstoff-Mischbrenner, bei dem der Sauerstoffanteil des zugeführten Oxidationsmittels eingestellt werden kann, bevorzugt im gesamten Bereich zwischen 21 Vol.-%, dem Sauerstoffanteil in Luft, und 100 Vol-%. Je höher der Sauerstoffanteil des Oxidationsmittels, desto höher kann die Temperatur der Flamme eingestellt werden. Ein Beispiel für einen solchen Brenner ist aus der WO 2008 092 763 A1 bekannt. Vorteilhafterweise kann der Sauerstoffanteil des dem Luft/Sauerstoff-Mischbrenner zugeführten Oxidationsmittels in Abhängigkeit von in der Schmelzwanne Alternatively or additionally, in one of the burners of the burner arrangement, it can be advantageous to use an air / oxygen mixed burner in which the oxygen proportion of the oxidant fed can be adjusted, preferably in the entire range between 21% by volume, the oxygen content in air, and 100 % by volume. The higher the oxygen content of the oxidizing agent, the higher the temperature of the flame can be set. An example of such a burner is known from WO 2008 092 763 A1. Advantageously, the oxygen content of the oxidizing agent supplied to the air / oxygen mixing burner may vary depending on the melting tank
gemessenen Parametern geregelt werden. Der Brenner sollte dabei be measured measured parameters. The burner should be there
zweckmäßigerweise eine möglichst stufenlose Einstellung des Sauerstoffgehalts im Oxidationsmittel zwischen 21 Vol.-% und 100 Vol.-% ermöglichen. Als Parameter zum Regeln der Sauerstoffkonzentration kommen insbesondere die Temperatur der Atmosphäre innerhalb der Schmelzwanne in Betracht oder Parameter der Schmelze selbst, wie Temperatur oder Viskosität. Neben der Sauerstoffkonzentration kann auch die Winkelstellung eines oder mehrerer Brenner Gegenstand einer Regelung sein. expediently allow a stepless as possible adjustment of the oxygen content in the oxidizing agent between 21 vol .-% and 100 vol .-%. In particular, the temperature of the atmosphere within the melting tank or parameters of the melt itself, such as temperature or viscosity, come into consideration as parameters for regulating the oxygen concentration. In addition to the oxygen concentration, the angular position of one or more burners can also be the subject of a control.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein oder sind mehrere Brenner der Brenneranordnung für flammenlosen Betrieb ausgelegt. Dabei werden Brennstoff und/oder Oxidationsmittel für einen oder mehrere Brenner durch die Zumischung von rezirkulierten Brenngasen aus der Atmosphäre der Schmelzwanne soweit verdünnt, dass sich das Verhältnis von Brennstoff zu Oxidationsmittel außerhalb des Zündbereiches verschiebt. Bei der flammenlosen Verbrennung erfolgt die exotherme Oxidation des Brennstoffs aufgrund der Verdünnung nicht mehr örtlich begrenzt, sondern im gesamten Ofenraum, der durch die flammenlosen Brenner abgedeckt wird. Der flammenlose Betrieb ermöglicht eine gleichmäßigere In a particularly advantageous embodiment of the invention, one or more burners of the burner assembly are designed for flameless operation. In this case, fuel and / or oxidant for one or more burners are diluted to such an extent by the admixing of recirculated fuel gases from the atmosphere of the melting tank that the ratio of fuel to oxidant shifts outside of the ignition range. In flameless combustion, the exothermic oxidation of the fuel is due to the dilution no longer localized, but in the entire furnace chamber, which is covered by the flameless burner. The flameless operation allows a more even
Temperaturverteilung in der Schmelzwanne, vermindert die Abnutzung der Temperature distribution in the melting tank, reduces the wear of the
Ofenwände und führt zu einer geringeren NOx-Konzentration in den Brenngasen. Furnace walls and leads to lower NOx concentration in the combustion gases.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Schmelzen eines Gutes gelöst, bei dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommt. The object of the invention is also achieved by a method for melting a good, in which a device according to the invention is used.
Eine bevorzugte Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im Schmelzen nichtmetallische Werkstoffe, insbesondere keramischer Fritte oder Basalt. Insbesondere durch den Einsatz flammenlos arbeitender Luft/Sauerstoff- Mischbrenner können die für das Schmelzen keramischer Fritte erforderlichen Temperaturen zwischen 1200°C und 1650°C problemlos mit geringem Einsatz an Brennstoff und unter Erzeugung eines äußerst NOx -armen Abgases aufrecht erhalten werden. Anhand der Zeichnungen soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen: A preferred use of a device according to the invention consists in melting non-metallic materials, in particular ceramic frit or basalt. In particular, through the use of flameless air / oxygen mixing burners required for the melting of ceramic frit temperatures between 1200 ° C and 1650 ° C can be easily maintained with little use of fuel and to produce a very low NO x exhaust gas. With reference to the drawings, an embodiment of the invention will be explained in more detail. In schematic views show:
Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Schnittansicht, 1 shows a device according to the invention in a sectional view,
Fig. 2a: die Brenneranordnung der Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Frontansicht und Fig. 2a: the burner assembly of the device of FIG. 1 in a front view and
Fig. 2b: die Brenneranordnung aus Fig. 2a in einer Schnittansicht entlang der  FIG. 2b shows the burner arrangement from FIG. 2a in a sectional view along the FIG
Linie B-B in Fig. 2a.  Line B-B in Fig. 2a.
Die in Figur 1 gezeigte Schmelzvorrichtung 1 umfasst eine Schmelzwanne 2 mit einem Eintragsbereich 3 zum Zuführen eines Werkstoffs, einem Aufnahmebereich 4 zum Aufnehmen der Schmelze 5 und einem Ableitungskanal 6 zum Wegführen des geschmolzenen Gutes aus der Schmelzwanne 2 zwecks weiterer Verarbeitung. The melting apparatus 1 shown in FIG. 1 comprises a melting tank 2 with a feed region 3 for feeding a material, a receiving region 4 for receiving the melt 5 and a discharge channel 6 for removing the molten material from the melting tank 2 for further processing.
Weiterhin kann im Bereich des Ableitungskanals 6 in an sich bekannter und daher hier nicht weiter interessierenden Weise eine Brennerlanze 7 oder mehrere Furthermore, in the region of the discharge channel 6 in a manner known per se and therefore not of further interest here, a burner lance 7 or more
Brennerlanzen angeordnet sein, deren Aufgabe darin besteht, die Schmelze 5 auf dem Weg zu weiterverarbeitenden Prozessschritten auf einer vorgegebenen Burner lances be arranged whose task is the melt 5 on the way to further processing process steps on a given
Temperatur zu halten. Keep temperature.
Zum Schmelzen des Gutes kommt in der Vorrichtung nach Fig. 1 eine To melt the material comes in the apparatus of FIG. 1 a
Brenneranordnung 8 zum Einsatz. Die Brenneranordnung 8 ist in einer dem Burner assembly 8 is used. The burner assembly 8 is in a the
Eintragsbereich 3 gegenüberliegenden Stirnwand 9 der Schmelzwanne 2 angeordnet und umfasst insgesamt drei in einem Brennerstein 1 1 angeordnete Brenner 12, 13, 14. Entry area 3 opposite end wall 9 of the melting tank 2 and comprises a total of three arranged in a burner block 1 1 burner 12, 13, 14th
Wie in Fig. 2a, 2b gezeigt, sind die Brenner 12, 13, 14 in Ausnehmungen 16, 17, 18 des Brennersteins 1 1 aufgenommen. Die Ausnehmungen sind derart ausgebildet, dass eine gegenüber der Horizontalen winklige Anstellung der Brenner 12, 13, 14 innerhalb des Brennersteins 1 1 ermöglicht wird. As shown in FIGS. 2 a, 2 b, the burners 12, 13, 14 are received in recesses 16, 17, 18 of the burner block 1 1. The recesses are formed such that an angle relative to the horizontal angular position of the burner 12, 13, 14 is made possible within the burner block 1 1.
Die Anstellwinkel a, der Brenner 13, 14 sind dabei so bemessen, dass von den Brennern 13, 14 eine Schmelzzone 20 maximal mit Wärme beaufschlagt wird, in der das aufgegebene Gut aufgeschmolzen wird. Die Schmelzzone 20 liegt bevorzugt in der dem Eintragsbereich zugewandten Hälfte der Schmelzwanne 20; der Anstellwinkel a der beiden Brenner 13, 14 gegenüber der Horizontalen hängt von der Geometrie der Schmelzwanne ab und beträgt beispielsweise zwischen 5° und 10°. Um eine optimale Beaufschlagung der Schmelzzone 20 mit Wärme zu erreichen, können die Brenner 13, 14 im Übrigen zusätzlich auf eine vertikale Mittelebene der Schmelzwanne 20 hin weisend ausgerichtet sein. The angle of attack a, the burner 13, 14 are dimensioned so that from the burners 13, 14, a melting zone 20 is subjected to a maximum of heat, in which the discontinued Good is melted. The melting zone 20 is preferably in the half of the melting tank 20 facing the entry area; of the Angle of attack a of the two burners 13, 14 relative to the horizontal depends on the geometry of the melting tank and is for example between 5 ° and 10 °. In order to achieve optimum application of heat to the molten zone 20, the burners 13, 14 may, in addition, additionally be oriented pointing toward a vertical center plane of the melting tank 20.
Demgegenüber ist der Anstellwinkel des Brenners 12 so bemessen, dass eine Warmhaltezone 21 innerhalb der dem Ableitungskanal 6 zugewandten Hälfte der Schmelze maximal mit Wärme beaufschlagt wird. Die vom Brenner 12 ausgehende Wärme dient somit insbesondere dazu, die Schmelze 5 vor deren Austrag über den Ableitungskanal 6 im flüssigen Zustand auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten. Der Anstellwinkel ß des Brenners 12 gegenüber der Horizontalen ist daher steiler als der Anstellwinkel a der Brenner 13, 14 und beträgt - wiederum in In contrast, the angle of incidence of the burner 12 is dimensioned such that a heat retention zone 21 is subjected to a maximum of heat within the half of the melt facing the discharge channel 6. The outgoing heat from the burner 12 thus serves in particular to keep the melt 5 at a predetermined temperature prior to discharge via the discharge channel 6 in the liquid state. The angle of attack ß of the burner 12 relative to the horizontal is therefore steeper than the angle of attack a of the burner 13, 14 and is - again in
Abhängigkeit von der Geometrie der Schmelzwanne - beispielsweise zwischen 20° und 45°. Im Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus der Brenner 12 derart in der Ausnehmung 16 aufgenommen, dass der Anstellwinkel ß - wie durch den Dependence on the geometry of the melting tank - for example between 20 ° and 45 °. In the embodiment, moreover, the burner 12 is received in the recess 16 such that the angle of attack ß - as by the
Doppelpfeil 22 in Fig. 2b angedeutet - innerhalb eines gewissen Winkelbereichs, beispielsweise zwischen 20° und 30° gegenüber der Horizontalen, variiert und dadurch den Anforderungen der jeweiligen Schmelzaufgabe angepasst werden kann. Double arrow 22 indicated in Fig. 2b - within a certain angular range, for example between 20 ° and 30 ° relative to the horizontal, varies and thereby the requirements of the respective melting task can be adjusted.
Bei den Brennern 12, 13, 14 handelt es sich jeweils um Mischbrenner des in der WO 2008 092763 A1 beschriebenen Typs, bei dem als Oxidationsmittel über getrennte Zuführungen sowohl Luft als auch Sauerstoff zugeführt wird, wobei der The burners 12, 13, 14 are in each case mixing burners of the type described in WO 2008 092763 A1, in which both air and oxygen are supplied as oxidizing agent via separate feeds, wherein the
Sauerstoffanteil im Oxidationsmittel kontinuierlich zwischen 21 Vol.-% und 100 Vol.- % variiert werden kann. Als Brennstoff kommt im Ausführungsbeispiel Erdgas zum Einsatz, es können jedoch auch andere gasförmige oder flüssige Brennstoffe zum Einsatz kommen. Die Leistung der beiden Brenner 13, 14 ist gleich, während Oxygen content in the oxidant can be varied continuously between 21 vol .-% and 100 vol .-%. Natural gas is used as fuel in the exemplary embodiment, but other gaseous or liquid fuels may also be used. The power of the two burners 13, 14 is the same while
Brenner 12 eine hiervon abweichende Leistung haben kann; beispielsweise beträgt die maximale Leistung der Brenner 13, 14 jeweils 750 kW, während Brenner 12 eine maximale Leistung von 600 kW besitzt. Die Brenner 12, 13, 14 sind für den Burner 12 may have a different performance; For example, the maximum power of the burners 13, 14 is 750 kW each, while burner 12 has a maximum power of 600 kW. The burners 12, 13, 14 are for the
flammenlosen Betrieb ausgelegt. Im flammenlosen Betrieb wird ein Teil der flameless operation designed. In flameless operation, part of the
Verbrennungsgase im Innern der Schmelzwanne 2 rezirkuliert, wodurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Innern der Schmelzwanne 2 erreicht wird. Die Leistung der Brenner 12, 13, 14 und der jeweilige Sauerstoffanteil im Oxidationsmittel kann in Abhängigkeit von in der Schmelze 5 oder in der Atmosphäre im Innern der Schmelzwanne 2 ermittelten Parametern variiert und geregelt werden. Beispielhaft sind in Fig. 1 Temperatursensoren 23, 24 gezeigt, die die Temperatur der Ofenatmosphäre messen; jedoch können auch andere Parameter, wie Combustion gases inside the melting tank 2 recirculated, whereby a uniform temperature distribution in the interior of the melting tank 2 is achieved. The power of the burners 12, 13, 14 and the respective oxygen content in the oxidizing agent can be varied and regulated as a function of parameters determined in the melt 5 or in the atmosphere inside the melting tank 2. By way of example, FIG. 1 shows temperature sensors 23, 24 which measure the temperature of the furnace atmosphere; however, other parameters, such as
Temperatur oder Viskosität der Schmelze 5 in die Regelung der Brennerleistung eingehen. Mittels der Temperatursensoren 23 24, die im Bereich der Decke der Schmelzwanne 2 oder der seitlichen Wände (von der Brenneranordnung 8 her gesehen) angeordnet sind, kann die Temperatur in der Atmosphäre der Temperature or viscosity of the melt 5 enter into the regulation of the burner power. By means of the temperature sensors 23 24, which are arranged in the region of the ceiling of the melting tank 2 or the side walls (seen from the burner assembly 8 forth), the temperature in the atmosphere of
Schmelzwanne 2 beispielsweise im Bereich der Schmelzzone 20 und der Melting tank 2, for example in the region of the melting zone 20 and the
Warmhaltezone 21 festgestellt und einer hier nicht gezeigten Steuereinheit übermittelt werden. Die Steuereinheit regelt dann die anteilige Zufuhr von Luft und Sauerstoff und/oder von Brennstoff an die Brenner 12, 13, 14 nach einem Warming zone 21 detected and transmitted to a control unit, not shown here. The controller then controls the proportionate supply of air and oxygen and / or fuel to the burners 12, 13, 14 after one
vorgegebenen Programm in Anhängigkeit von den Werten der gemessenen given program depending on the values of the measured
Parameter. Beispielsweise wird die Befeuerung durch die Brenner 12, 13, 14 so eingestellt, dass im Falle weicher keramischer Fritte eine Temperatur im Bereich der Warmhaltezone 21 von 1360°C aufrecht erhalten wird, im Falle von harter keramischer Fritte eine Temperatur von 1450°C. Parameter. For example, the firing is set by the burners 12, 13, 14 so that in the case of soft ceramic frit, a temperature in the region of the holding zone 21 of 1360 ° C is maintained, in the case of hard ceramic frit a temperature of 1450 ° C.
Beim Betrieb der Vorrichtung 1 durchläuft das zu schmelzende Gut, beispielsweise keramische Fritte, die Schmelzwanne 2 entsprechend der in der Fig. 1 gezeigten Pfeile. Das Gut wird über den Eintragsbereich 3 in die Schmelzwanne aufgegeben und in der Schmelzzone 20 mittels der Brenner 14, 1 5 aufgeschmolzen. Das geschmolzene Gut gelangt in die Warmhaltezone 21 , in der es mittels des Brenners 12 auf eine vorgegebene Temperatur gehalten wird. Anschließend verlässt das geschmolzene Gut die Schmelzwanne 2 durch den Ableitungskanal 6 und wird anschließend (hier nicht gezeigt) weiterverarbeitet. Durch den Einsatz von During operation of the device 1, the material to be melted, for example ceramic frit, passes through the melting tank 2 in accordance with the arrows shown in FIG. The material is introduced via the entry region 3 into the melting tank and melted in the melting zone 20 by means of the burners 14, 15. The molten material passes into the holding zone 21, where it is kept by means of the burner 12 to a predetermined temperature. Subsequently, the molten material leaves the melting tank 2 through the discharge channel 6 and is then further processed (not shown here). Through the use of
flammenlosen Mischbrennern als Brenner 12, 13, 14 erfolgt eine sehr gleichmäßige, homogene Erwärmung der Schmelze 5 und die Abnutzung der Ofenwände der Schmelzwanne 2 wird vermindert. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders für Hochtemperaturanwendungen geeignet. Zugleich ist der Ausstoß an Stickoxiden gegenüber Schmelzvorrichtungen nach dem Stande der Technik erheblich verringert. Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung kann eine erhebliche Produktionssteigerung gegenüber Anlagen nach dem Stande der Technik erzielt werden. So konnte durch den Einbau einer erfindungsgemäßen flameless mixing burners as burner 12, 13, 14 is a very uniform, homogeneous heating of the melt 5 and the wear of the furnace walls of the melting tank 2 is reduced. As a result, the device according to the invention is particularly suitable for high-temperature applications. At the same time, nitrogen oxide emissions are significantly reduced over prior art melters. By using a burner assembly according to the invention, a significant increase in production compared to systems of the prior art can be achieved. So could by installing a
Brenneranordnung die Produktion bestimmter keramischer Fritten in einer Burner assembly the production of certain ceramic frits in one
Ofenanlage von ca. 20 t/d auf 45 t/d gesteigert werden. Furnace plant can be increased from approx. 20 t / d to 45 t / d.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 Vorrichtung1 device
2 Schmelzwanne2 melting tank
3 Eintragsbereich3 entry area
4 Aufnahmebereich4 recording area
5 Schmelze 5 melt
6 Ableitungskanal 6 discharge channel
7 Brennerlanze7 burner lance
8 Brenneranordnung8 burner arrangement
9 Stirnwand 9 front wall
10 - 10 -
1 1 Brennerstein1 1 burner stone
12 Brenner 12 burners
13 Brenner  13 burners
14 Brenner  14 burners
15 - 15 -
16 Ausnehmung16 recess
17 Ausnehmung17 recess
18 Ausnehmung18 recess
19 -19 -
20 Schmelzzone20 melting zone
21 Warmhaltezone21 warming zone
22 Doppelpfeil22 double-headed arrow
23 Temperatursensor23 temperature sensor
24 Temperatursensor α, β Anstellwinkel 24 Temperature sensor α, β angle of attack

Claims

Patentansprüche claims
1 . Schmelzvorrichtung mit einer Schmelzwanne (2), die einen Eintragsbereich (3) für das zu schmelzende Gut, einen Ableitungskanal (6) für geschmolzenes Gut sowie eine in einer dem Eintragsbereich (3) gegenüberliegenden Wand (9) angeordnete Brenneranordnung (8) mit mehreren in einem Brennerstein (10) angeordneten Brennern (12, 13, 14) umfasst, wobei wenigstens zwei Brenner (12; 13, 14) der Brenneranordnung (8) derart unterschiedlich winklig angestellt sind, dass sich auf der Oberfläche des aufzuschmelzenden Guts mindestens zwei Zonen (20, 21 ) mit unterschiedlicher Wärmeeinwirkung ergeben. 1 . Melting device with a melting tank (2), which has an entry region (3) for the material to be melted, a discharge channel (6) for molten material and a burner arrangement (8) arranged in a wall (9) opposite the entry region (3) and having a plurality of a burner (10) arranged burners (12, 13, 14), wherein at least two burners (12; 13, 14) of the burner assembly (8) are set at different angles such that on the surface of the melted Guts at least two zones ( 20, 21) with different heat effect.
2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 2. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Winkelstellung wenigstens eines Brenners (12, 13, 14) verstellbar ist.  characterized in that the angular position of at least one burner (12, 13, 14) is adjustable.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 3. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Leistung zumindest eines Brenners (12, 13 ,14) in Abhängigkeit von in der Schmelzwanne gemessenen Parametern regelbar ist.  in that the power of at least one burner (12, 13, 14) can be regulated as a function of parameters measured in the melting tank.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass zumindest ein Brenner (12, 13, 14) der  in that at least one burner (12, 13, 14) of the
Brenneranordnung (8) ein mit Sauerstoff als Oxidationsmittel betreibbarer Brenner ist.  Burner assembly (8) is operable with oxygen as an oxidant burner.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass zumindest ein Brenner (12, 13, 14) der  in that at least one burner (12, 13, 14) of the
Brenneranordnung (8) ein Luft/Sauerstoff-Mischbrenner ist.  Burner assembly (8) is an air / oxygen mixing burner.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der 6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the
Sauerstoffanteil des dem Luft/Sauerstoff-Mischbrenner (12, 13, 14) zugeführten Oxidationsmittels in Abhängigkeit von in der Schmelzwanne (2) gemessenen Parametern regelbar ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Oxygen content of the air / oxygen mixing burner (12, 13, 14) supplied oxidizing agent in dependence on in the melting tank (2) measured parameters can be controlled. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass zumindest ein Brenner (12, 13, 14) der in that at least one burner (12, 13, 14) of the
Brenneranordnung (8) für flammenlosen Betrieb ausgelegt ist. Burner assembly (8) is designed for flameless operation.
Verfahren zum Schmelzen eines Gutes unter Verwendung einer Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. A method of melting a product using a device (1) according to any one of the preceding claims.
Verwendung einer Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 bis 6 zum Schmelzen von nichtmetallischen Werkstoffen, insbesondere keramischer Fritte. Use of a device (1) according to claim 1 to 6 for melting non-metallic materials, in particular ceramic frit.
PCT/EP2012/055108 2011-03-25 2012-03-22 Melting device WO2012130725A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280022335.2A CN103562148A (en) 2011-03-25 2012-03-22 Melting device
EP12710266.3A EP2688846A1 (en) 2011-03-25 2012-03-22 Melting device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011014996.1 2011-03-25
DE102011014996A DE102011014996A1 (en) 2011-03-25 2011-03-25 Air-oxygen mixing burner in the pan furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012130725A1 true WO2012130725A1 (en) 2012-10-04

Family

ID=45876780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/055108 WO2012130725A1 (en) 2011-03-25 2012-03-22 Melting device

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2688846A1 (en)
CN (1) CN103562148A (en)
DE (1) DE102011014996A1 (en)
WO (1) WO2012130725A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016057892A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated sensor system and methods for combustion processes
US9360257B2 (en) 2014-02-28 2016-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Transient heating burner and method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6427829B2 (en) 2016-03-31 2018-11-28 大陽日酸株式会社 Cold iron source melting / smelting furnace, and melting / smelting furnace operating method
CN108489265A (en) * 2018-03-09 2018-09-04 郁平 A kind of pure oxygen combustion technology and all-oxygen combustion melting furnace of rock wool production
CN112030350A (en) * 2020-08-28 2020-12-04 山西华康绿色建材有限公司 Method for producing rock wool by using coal gangue
CN114719606A (en) * 2022-03-15 2022-07-08 铜陵市腾发铝制品加工有限责任公司 Quantitative control mechanism for aluminum ingot processing production forming and method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1050590A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-08 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Electric arc furnace for the production of steel and method for operating it
EP1213364A2 (en) * 2000-12-06 2002-06-12 MESSER GRIESHEIM GmbH Method of smelting metal scrap such as aluminium using an oxygen-fuel burner
WO2008092763A1 (en) 2007-02-02 2008-08-07 Messer Austria Gmbh Burner
EP2030953A1 (en) 2007-08-30 2009-03-04 Linde Aktiengesellschaft Method and device for glass melting
ES2319005A1 (en) * 2002-11-12 2009-05-01 Abello Linde S.A. Ceramic frits fusion kiln includes a rocking support and paired burners reducing energy consumption
FR2926350A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-17 Air Liquide METHOD AND FUSION OVEN.

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10360830B4 (en) * 2003-12-23 2008-04-10 Schott Ag Method for operating a melting tank
DE102008063101A1 (en) * 2008-12-24 2010-07-01 Messer Austria Gmbh Flat flame burner and method for operating a flat flame burner

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1050590A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-08 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Electric arc furnace for the production of steel and method for operating it
EP1213364A2 (en) * 2000-12-06 2002-06-12 MESSER GRIESHEIM GmbH Method of smelting metal scrap such as aluminium using an oxygen-fuel burner
ES2319005A1 (en) * 2002-11-12 2009-05-01 Abello Linde S.A. Ceramic frits fusion kiln includes a rocking support and paired burners reducing energy consumption
WO2008092763A1 (en) 2007-02-02 2008-08-07 Messer Austria Gmbh Burner
EP2030953A1 (en) 2007-08-30 2009-03-04 Linde Aktiengesellschaft Method and device for glass melting
FR2926350A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-17 Air Liquide METHOD AND FUSION OVEN.

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9360257B2 (en) 2014-02-28 2016-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Transient heating burner and method
US9976741B2 (en) 2014-02-28 2018-05-22 Air Products And Chemicals, Inc. Transient heating burner and method
WO2016057892A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated sensor system and methods for combustion processes
US10161682B2 (en) 2014-10-10 2018-12-25 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated sensor system and methods for combustion processes

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011014996A1 (en) 2012-09-27
EP2688846A1 (en) 2014-01-29
CN103562148A (en) 2014-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60124691T2 (en) METHOD FOR OPERATING A HEATER WITH REGENERATIVE BURNERS
EP2688846A1 (en) Melting device
DE69826327T2 (en) METHOD FOR MELTING GLASS BY CEILING IN BUFFING OXYGEN FUEL BRENNER
EP1995333B1 (en) Metal heat treating methods and devices
EP2166284B1 (en) Rotary drum furnace and method of operating
EP2284130A1 (en) Method for manufacturing mineral wool
DE102008029512A1 (en) Method for firing rotary furnace to burn cement clinker during manufacturing and/or processing of e.g. substance, involves introducing secondary oxidizing agent into combustion chamber as gas jet using lance
DE102011110842A1 (en) Apparatus and method for thermal treatment of particulate or agglomerated material
DE69934921T2 (en) Ash smelting furnace and process
EP2202460B1 (en) Flat flame burner and method for operating same
DE69909696T2 (en) Method of heating an oven
WO2008092763A1 (en) Burner
DE102004037620B4 (en) Fuel-oxygen burner with variable flame length
EP2344825B1 (en) Method and shaft furnace for firing material pieces
EP1213364A2 (en) Method of smelting metal scrap such as aluminium using an oxygen-fuel burner
EP2270240A2 (en) Charging device and method for a melting furnace
EP0036609B1 (en) Process and installation for the ignition of a sinter mixture
WO2019086511A1 (en) Method and facility for the thermal treatment of a lithium ore
EP3289285B1 (en) Method of operating a calciner
EP3423769B1 (en) Furnace and method for operating a furnace
EP3517509A1 (en) Device and method for heating and transporting a glass melt
WO2007062780A1 (en) Device for heating furnace installations
DE60125209T2 (en) ARRANGEMENT AND METHOD FOR HEATING GAS IN A GAS PIP IN CONNECTION WITH CONTINUOUS OPERATION
DE102010024539B4 (en) Primary reformer with variable flue gas flow
DE102010029648A1 (en) Method for melting e.g. aluminum scrap or glass, for heat treatment of steel in hearth furnace, involves operating burners of furnace using radiant flame, and supplying oxygen to combustion air flow to enrich air on pressure side of blower

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12710266

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012710266

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012710266

Country of ref document: EP