WO2019034283A1 - Ofenanlage und verfahren zum betreiben eines ofens - Google Patents

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WO2019034283A1
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    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Definitions

  • the invention relates to a method, a control unit for operating a furnace and a furnace.
  • the invention is in the field of
  • the metal-containing material which is also referred to as charging material or charging material, is typically introduced into the furnace chamber of a furnace.
  • the furnace chamber is heated by means of a burner to such high temperatures that the metal-containing components of the
  • Charging material at least partially melt and separate from other components of the Chargiermaterials, while preferably impurities in the
  • Charging material which may be present in particular as organic constituents, are burned in furnace chamber.
  • the burner used for heating the furnace chamber is typically heated with a fuel, such as a fuel gas or heating gas, which is supplied to the burner in addition to oxygen, so that the burner preferably generates a flame, by means of which the furnace chamber is heated.
  • a fuel such as a fuel gas or heating gas
  • Incineration in the furnace room arise.
  • concentrations of certain gases and / or particles in the exhaust gases are measured, such as carbon monoxide, oxygen, carbon dioxide and / or nitrogen oxides.
  • the invention is therefore based on the technical object to provide a method for operating a furnace and a furnace system, which is a
  • the invention in a first aspect, relates to a method of operating a furnace having a furnace space heated by at least one burner, the method comprising monitoring a combustion in the furnace space and monitoring a calorific value of a fuel intended for the burner.
  • the invention relates to a control unit for operating a furnace with a furnace chamber, which is heated by means of at least one burner, wherein the control unit is adapted to a method according to one of
  • the invention relates to a furnace comprising an oven with a furnace space, a burner for heating the oven space, and a control unit according to the invention.
  • the monitoring of combustion in the furnace chamber can take place continuously in time and / or at discrete points in time, for example at regular intervals
  • the monitoring of the combustion takes place on the basis of measurements of exhaust gases which occur during combustion in the furnace chamber.
  • the invention has the advantage that the monitoring of the calorific value of the fuel intended for the burner allows an immediate monitoring of the burner or the power of the burner or the heat input into the furnace chamber by means of the burner, without the measured values determined thereby being influenced by any measurement distortions become.
  • conventional methods in which often also the control of the burner exclusively by monitoring the combustion in the furnace chamber or by monitoring the exhaust gases which are produced during combustion in the furnace chamber, have influences which, although the combustion in the Furnace space, no distortion of the measurement of the performance of the burner or the heat input into the furnace chamber through the burner result.
  • Heat input through the burner is also determined correctly and its operation continues smoothly when changes occur in the combustion chamber in the furnace, such as by a variation of the organic content in the charge and / or by the entry of false air into the furnace chamber.
  • Such disturbances can significantly affect the combustion in the furnace chamber and are conventionally not to be distinguished from a variation of the operation of the burner based on the monitoring of combustion in the furnace chamber. Due to the fact that, according to the invention, the calorific value of the fuel intended for the burner is monitored independently of the combustion in the furnace chamber, disturbing influences in the furnace chamber can be caused by a change in the operation of the burner or be distinguished from the calorific value of the fuel and thus preferably do not lead to an unnecessary and / or incorrect adjustment of the fuel supply and / or oxygen supply to the burner.
  • the invention offers the advantage that changes in the calorific value of the fuel intended for the burner can preferably be detected before the fuel is supplied to the burner and thus the fuel supply and / or the supply of oxygen to the burner, which is required for combustion of the fuel, can be adjusted. This makes it possible to optimize the operation of the burner in terms of efficiency and to control the combustion so that the burner can be operated as desired or as needed.
  • the invention can thus provide the advantage that even inferior fuels, which are characterized for example by a fluctuating and / or varying calorific value, can be burned without compromising the efficiency of the operation of the burner and / or the furnace or even damage the burner and / or the kiln plant to accept or fear.
  • biogas and / or lean gas or pyrolysis gas or coke oven gas may represent such low-grade fuels, since biogas often have no constant calorific value, but different biogas stocks may have different calorific values, so that with a continuous supply of biogas as fuel in the burner fluctuations or variations of the Calorific value can occur.
  • the invention has the advantage that it allows the operation of a furnace or a furnace plant with comparatively inferior biogas, whereby cost savings can be achieved compared to the supply of the furnace or the furnace with higher quality fuels, which indeed have lower fluctuations in their calorific value , but also often much more expensive in their purchase.
  • the fact that the fuel has a fluctuating and / or varying calorific value means that different volumes or supplies of fuel can have a different calorific value, which can be supplied to the burner in succession, for example.
  • the invention has the advantage that the energy input into the furnace chamber or in the furnace chamber can be determined by the burner or the firing capacity of the burner and in particular can be kept constant, since the burner can be readjusted according to the determined calorific value.
  • the invention has the advantage that also an adaptation of the flame characteristics or combustion characteristics can take place and can be adjusted by means of a corresponding control of the burner.
  • the combustion is monitored in the furnace chamber, also an adjustment of the burner power and / or firing capacity corresponding to the heat provided from the charge due to the burning organic components and the preheated combustion air, which is fed via the burner into the furnace chamber, take place.
  • an additional fuel can be added to the burner via an additional fuel supply in order to adapt or change the calorific value of the fuel which is supplied to the burner.
  • the auxiliary fuel may comprise or consist of a particularly high-quality fuel, such as natural gas and / or hydrogen and / or propane and / or other hydrocarbons. This offers the advantage that even inferior fuels, i. Fuels with low calorific value, can be burned in the burner, with a higher calorific value and / or to compensate for calorific value fluctuations, a high quality fuel can be mixed to increase the calorific value and / or adjust if necessary.
  • the charge material may comprise inks and / or oils and / or fats and / or other organic buildup, which have a high calorific value and thus the feed of a fuel of lower calorific value into the burner and / or the feed of a smaller amount of fuel make the burner appear advantageous.
  • this offers the advantage that an optimization of the combustion to the desired combustion conditions can be carried out, so that the combustion in the furnace chamber, for example, for charging and / or reheating and / or melting and / or alloying and / or holding and / or casting and / or sintering the Feuerfestausmautation can be adjusted or adjusted. Also, the combustion in the furnace chamber, for example, for charging and / or reheating and / or melting and / or alloying and / or holding and / or casting and / or sintering the Feuerfestausmautation can be adjusted or adjusted. Also, the
  • Combustion thereby optimized for reheating and / or thermal treatment such as for homogenization and / or for annealing metallic and non-metallic materials such as glass and / or minerals in the batch. It is also possible to optimize combustion optimization to maximize the metal yield from the batch.
  • the invention makes it possible to reduce emissions, such as carbon dioxide and / or nitrogen oxides and / or carbon monoxide and / or dust.
  • the entry of oxygen into the furnace chamber can also be controlled or minimized by monitoring the calorific value, for example by undesired oxidation of the metallic charging material and / or dissolution of the oxygen in the liquid metal
  • the invention has the advantage that the consumption of fuel can be reduced by monitoring the calorific value.
  • melting of a metallic charge material in the furnace chamber takes place at least in part.
  • the furnace or the furnace plant is operated in such a way that a metallic charging material or
  • Charging material with metallic proportions can be melted and / or
  • Impurities, especially organic contaminants, can be burned.
  • the method comprises controlling the burner as a function of the combustion in the furnace chamber and in dependence on the calorific value of the fuel intended for the burner.
  • the combustion in the furnace chamber can be optimized and thus the efficiency of the furnace or the furnace system can be improved.
  • the rules of the burner preferably comprises a rule of one
  • Burner includes. This can be achieved that the combustion of
  • Fuel is optimized in the burner and thus an improved heat output and / or a desired type of flames and / or a lesser
  • Pollutant emissions are provided by the burner.
  • monitoring the calorific value of the fuel intended for the burner comprises pre-combustion of a portion of the fuel intended for the burner.
  • the part of the burner intended for the precombustion can be branched off from the remaining part of the burner intended for the burner before the remainder of the part of the fuel intended for the burner is fed to the burner.
  • the exhaust gas produced during the precombustion can be monitored or analyzed, which can be done in particular on the basis of concentrations and / or proportions of the components present in the exhaust gas, such as in particular based on the carbon monoxide and / or carbon dioxide and / or hydrogen and / or oxygen.
  • Furnace space depending on the combustion in the furnace chamber can have one or more oxygen lances, by means of which oxygen and / or other fire-promoting substances, such as air, can be fed directly into the furnace chamber without first having to be supplied to the burner. Feeding oxygen and / or other oxidizing agents
  • Substances directly into the furnace chamber are preferably carried out as a function of the combustion in the furnace chamber, which has been characterized or analyzed, for example, by monitoring the combustion in the furnace chamber or the resulting exhaust gases.
  • This offers the advantage that the setting and / or the regulation and / or the operation of the burner can be carried out to an even greater extent independently of other parameters influencing the combustion in the furnace chamber.
  • the monitoring of the combustion in the furnace chamber comprises a measurement of at least one exhaust gas parameter of exhaust gases, which arise during combustion in the furnace chamber, preferably at least one exhaust gas parameter
  • a control unit according to the invention and / or arithmetic unit is, in particular programmatically, adapted to a method according to the invention
  • Suitable data carriers for the provision of the computer program are preferably machine-readable storage media, in particular magnetic, optical and electrical memories, such as e.g. Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • FIG. 1 shows a furnace installation according to a first preferred embodiment.
  • FIG. 2 shows a furnace installation according to a second preferred embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a furnace installation 10 according to a first preferred embodiment.
  • the furnace installation 10 has an oven 12, which forms or has a furnace chamber 14.
  • the furnace system 10 has a burner 16, which is arranged on the furnace 12 or is integrated therein and is designed to heat the furnace chamber 14. The burner is thereby via a fuel supply line or fuel line 18 and a
  • Oxygen supply line or oxygen line 20 supplied with fuel or oxygen, which are intended for combustion in the burner 16 to a
  • Burner 16 may be supplied, but it may also, for example, a mixture having oxygen, be sufficient to in the burner 16 with the
  • the burner 16 can be supplied with air via the fuel line 20.
  • Both the fuel line 18 and the oxygen line 20 in this case has a branch 18a or 20a, via which fuel or oxygen from the fuel line 18 and the oxygen line 20 are branched off and a Pre-burners 22 are supplied.
  • a branch 18a or 20a via which fuel or oxygen from the fuel line 18 and the oxygen line 20 are branched off and a Pre-burners 22 are supplied.
  • Burner 16 to be supplied fuel or oxygen are diverted, very low, so that nevertheless the largest proportion of the fuel to be supplied to the burner and oxygen is available for combustion in burners.
  • Vorverbrenner 22 then takes place a pre-combustion of the branched portions of the fuel and oxygen, wherein the calorific value of fuel is determined or monitored.
  • the diversion of fuel and oxygen can be carried out continuously, in particular when the burner 16 is in operation, preferably to allow permanent or continuous monitoring of the burner 16 to be supplied or supplied fuel and / or oxygen.
  • Vorverbrenner 22 detected knowledge about the fuel can then be forwarded by the Vorverbrenner 22 to a control unit 24, which can store and / or evaluate and / or reuse, for example, the data received from the Vorverbrenner 22 data and / or knowledge.
  • the control unit 24 is further connected according to the embodiment shown with an exhaust gas sensor 26, which is arranged in and / or at an exhaust outlet 28 of the furnace 12 and is adapted to measure at least partially the exhaust gases 30 flowing out of the furnace chamber 14 in the direction 100 . To monitor and in this way the combustion in the oven chamber 14 to monitor or
  • the exhaust gas sensor 26 transmits to the control unit 24 data and / or information about the combustion in the furnace chamber 14, which can then be stored and / or evaluated by the control unit 24 and / or used further.
  • control unit 24 is set up such that the control unit 24, on the basis of or in dependence on the data transmitted by the pre-combustor 22, or information about the calorific value of the fuel and on the basis of or in dependence on the data or knowledge determined by the exhaust gas sensor 26 the burning in the
  • Furnace space 14 controls the burner 16 (fuel quantity, composition and / or stoichiometry) to allow for optimal combustion of the fuel in the combustor 16 and, accordingly, optimum generation of heat and / or flame 32 achieve and in this way to optimize the combustion process or melting process of the batch 34 in the furnace chamber.
  • the burner 16 may comprise means by which the combustion of the fuel in the burner 16 and / or the supply of fuel to the burner 16 and / or the supply of oxygen to the burner 16 by means of a control by the control unit 24 can be adjusted.
  • such means may be provided separately from the burner 16, for example via controllable valves (not shown) in the fuel line 18 and / or in the fuel line 18
  • the control unit 24 may be configured to determine an energy content of the heated and / or used fuel and / or oxygen amounts
  • next steps of the melting cycle e.g. a Chargierkegabe for next batch and / or firing capacity and / or an amount of oxygen, a desired temperature curve and / or a
  • composition of the furnace atmosphere or exhaust levels to be achieved are provided.
  • the furnace 10 has a controlled system 25 for a volume flow and / or pressure of the oxygen or the air and / or the fuel, which are supplied to the burner 16.
  • This controlled system 25 can be controlled or controlled by the control unit 24, for example.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a furnace installation 10 according to a second preferred embodiment. Explanations of elements which have already been explained with reference to FIG. 1 also apply to the embodiment shown in FIG. 2, unless otherwise explained.
  • the furnace system 10 shown has a plurality of sensors which serve to monitor the combustion in the furnace chamber 14 and / or the calorific value.
  • the furnace 10 has a pressure sensor 36, which is adapted to a pressure difference between the interior of the furnace chamber 14 and the external environment of the furnace 12 to determine.
  • the pressure sensor 36 which is adapted to a pressure difference between the interior of the furnace chamber 14 and the external environment of the furnace 12 to determine.
  • Furnace 10 has one or more furnace temperature sensors 38, which serves to measure the temperature in and / or at the furnace chamber 14.
  • an exhaust gas temperature sensor 40 is arranged at the exhaust gas outlet 28 in order to determine the temperature of the exhaust gases 30 flowing through the exhaust gas outlet 28.
  • the furnace installation 10 also has a further exhaust gas sensor 26, which is in particular designed to determine proportions or concentrations of various gases in the exhaust gases 30, such as the concentrations of carbon monoxide and / or oxygen and / or carbon dioxide and / or nitrogen oxides.
  • All said sensors are connected in a communication network with the control unit 24, which inter alia receives the measured values or data determined by the said sensors and processes and / or forwards and / or stores.
  • furnace system 10 according to the second preferred embodiment, a Vorverbrennungsanalysator 44, which is adapted to the in
  • Vorverbrenner 22 resulting exhaust gases of the pre-combustion to analyze and in particular the proportions or concentrations of carbon monoxide and / or
  • control unit 24 is designed in such a way that, based on the received data or measured values of the said sensors and the pre-combustion analyzer 44, suitable parameters for the control of the combustion furnace chamber 14 and
  • the burner 16 may be connected via a separate burner controller 46 to the communication network 42 and the control unit 24, so that the burner controller 46 based on control commands, which receives the burner controller 46 of the control unit 24 to control the firing process in the burner 16 or to regulate or adapt.
  • the burner controller 46 may be configured to send data back to the control unit 24 via the communication network 42, which, for example, give information about the operation and / or the behavior and / or possible disturbances of the burner 16.
  • the burner controller 46 or its functionality can also be integrated in the control unit 24 or taken over by the control unit 24.
  • the furnace 10 has controllable valves 18b and 20b, by means of which the flows of fuel and oxygen via the fuel line 18 and the
  • Oxygen line 20 can be adapted and / or controlled and / or regulated, in order to be able to adapt to the operation or the combustion process in burner 16 in this way.
  • Oxygen line 20 can be adapted and / or controlled and / or regulated, in order to be able to adapt to the operation or the combustion process in burner 16 in this way.
  • Additional fuel line 18c may further be admixed to the fuel supplied via the fuel line 18 to the burner 16, a further additional fuel, for example, to change the calorific value of the fuel.
  • a further additional fuel for example, to change the calorific value of the fuel.
  • the fuel natural gas and / or hydrogen and / or propane and / or other hydrocarbons may be admixed to increase its calorific value and the desired or required Adjust calorific value.
  • the oxygen line 20 has an additional line 20c through which, for example, pure oxygen can be mixed with the gas flowing through the oxygen line 20, for example, to allow efficient combustion of the fuel and the optionally added auxiliary fuel in the burner 16.
  • additional lines 18c and 20c are connected via the communication network 42 to the control unit 24 and can be preferably controlled or regulated by this.
  • the furnace 10 has a controllable and / or controllable
  • Oxygen lance 48 via which oxygen and / or an oxygen-containing gas mixture can be injected directly into the furnace chamber 14 to about the

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Abstract

Ofenanlaqe und Verfahren zum Betreiben eines Ofens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ofens (12) mit einem Ofenraum (14), der mittels zumindest eines Brenners (16) beheizt wird, wobei das Verfahren ein Überwachen einer Verbrennung in dem Ofenraum (14) und ein Überwachen eines Heizwertes eines für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs umfasst. Ferner betrifft die Erfindung eine Ofenanlage (10), eine Steuereinheit (24).

Description

Beschreibung
Ofenanlaqe und Verfahren zum Betreiben eines Ofens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Steuereinheit zum Betreiben eines Ofens sowie eine Ofenanlage. Insbesondere liegt die Erfindung auf dem Gebiet des
Betreibens eines Ofens zum Schmelzen von metallhaltigem Material.
Zum Schmelzen von metallhaltigem Material wird typischerweise das metallhaltige Material, welches auch als Chargiermaterial bzw. Chargiergut bezeichnet wird, in den Ofenraum eines Ofens eingebracht. Der Ofenraum wird dabei mittels eines Brenners auf derart hohe Temperaturen erhitzt, dass die metallhaltigen Bestandteile des
Chargiermaterials zumindest teilweise schmelzen und sich von anderen Bestandteilen des Chargiermaterials trennen, während vorzugsweise Verunreinigungen im
Chargiermaterial, welche insbesondere als organische Bestandteile vorliegen können, in Ofenraum verbrannt werden.
Der zum Beheizen des Ofenraums verwendete Brenner wird typischerweise mit einem Brennstoff, wie etwa einem Brenngas bzw. Heizgas, beheizt, welches dem Brenner neben Sauerstoff zugeführt wird, sodass der Brenner vorzugsweise eine Flamme erzeugt, mittels welcher der Ofenraum beheizt wird.
Die Menge an Wärme, welche der Brenner im Ofenraum zum wirtschaftlichen
Einschmelzen/Aufwärmen von Metallen/Glas im Ofenraum bereitstellen muss, hängt dabei häufig vom Chargiergut und dessen Beschaffenheit ab. So kann beispielsweise bei einem Chargiergut, welches einen großen Anteil an organischen Bestandteilen aufweist, eine geringere Wärmemenge ausreichend sein, welche durch den Brenner Ofenraum eingetragen wird, als bei einem Chargiergut mit einem geringeren Anteil an organischen Bestandteilen, da die Verbrennung zumindest eines Teils dieser organischen Bestandteile des Chargierguts im Ofenraum ebenfalls Wärmeenergie frei werden lässt, welche zur Temperaturerhöhung und/oder zur Verbrennung beitragen kann. Es ist daher im Stand der Technik bekannt, den Wärmeeintrag mittels des Brenners an die im Ofenraum stattfindende Verbrennung anzupassen und
insbesondere die dem Brenner zugeführte Menge an Brennstoff und/oder Sauerstoff in Abhängigkeit des organischen Anteils im Chargiergut anzupassen bzw. zu regeln. Herkömmlicherweise werden dazu oft die Abgase überwacht, welche bei der
Verbrennung im Ofenraum entstehen. Dabei werden beispielsweise Konzentrationen von bestimmten Gasen und/oder Partikeln in den Abgasen gemessen, wie etwa von Kohlenmonoxid, Sauerstoff, Kohlendioxid und/oder Stickoxiden.
Beispielsweise sind Verfahren zum Betrieb eines Ofens aus den Druckschriften EP 2 278 245 A1 und US 8,163,062 B2 bekannt. Den aus dem Stand Technik bekannten Verfahren haftet dabei der Nachteil an, dass anhand der Abgase, welche im Ofenraum entstehen, nicht immer zuverlässig beurteilt werden kann, auf welche Ursache eine Änderung des Verbrennungsvorgangs im Ofenraum zurückzuführen ist und welche Parameter zur Vermeidung derartige
Änderungen nachzujustieren sind.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Ofens sowie eine Ofenanlage bereitzustellen, welche eine
zuverlässigere Regelung und/oder Steuerung des Verbrennungsvorgangs im
Ofenraum ermöglichen und eine größere Flexibilität hinsichtlich des verwendbaren Brennstoffs besitzen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Steuereinheit sowie eine Ofenanlage mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Ofens mit einem Ofenraum, der mittels zumindest eines Brenners beheizt wird, wobei das Verfahren ein Überwachen einer Verbrennung in dem Ofenraum und ein Überwachen eines Heizwertes eines für den Brenner bestimmten Brennstoffs umfasst.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuereinheit zum Betreiben eines Ofens mit einem Ofenraum, der mittels zumindest eines Brenners beheizt wird, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Ofenanlage aufweisend einen Ofen mit einem Ofenraum, einen Brenner zum Beheizen des Ofenraums, sowie eine erfindungsgemäße Steuereinheit.
Das Überwachen der Verbrennung im Ofenraum kann dabei zeitlich kontinuierlich erfolgen und/oder zu diskreten Zeitpunkten, beispielsweise in regelmäßigen
Zeitabständen. Vorzugsweise erfolgt das Überwachen der Verbrennung anhand von Messungen von Abgasen, welche bei der Verbrennung in der Ofenkammer entstehen.
Auch das Überwachen des Heizwertes des für den Brenner bestimmten Brennstoffs kann zeitlich kontinuierlich erfolgen und/oder zu diskreten Zeitpunkten, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass das Überwachen des Heizwertes des für den Brenner bestimmten Brennstoffs eine unmittelbare Überwachung des Brenners bzw. der Leistung des Brenners bzw. des Wärmeeintrags in den Ofenraum mittels des Brenners ermöglicht, ohne dass die dabei ermittelten Messwerte durch etwaige Messverfälschungen beeinflusst werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei welchen oftmals auch die Regelung des Brenners ausschließlich anhand einer Überwachung der Verbrennung im Ofenraum bzw. anhand einer Überwachung der Abgase, welche bei der Verbrennung im Ofenraum entstehen, erfolgt, haben Einflüsse, welche sich zwar auf die Verbrennung im Ofenraum auswirken, keine Verfälschung der Messung der Leistung des Brenners bzw. des Wärmeeintrags in den Ofenraum durch den Brenner zur Folge. So kann beispielsweise die Brennerleistung bzw. der
Wärmeeintrag durch den Brenner auch dann in korrekter Weise ermittelt und dessen Betrieb störungsfrei fortgesetzt werden, wenn sich bei der Verbrennung im Ofenraum Änderungen ergeben, wie zum Beispiel durch eine Variation des organischen Anteils im Chargiergut und/oder durch den Eintritt von Falschluft in den Ofenraum. Derartige Störeinflüsse können die Verbrennung im Ofenraum signifikant beeinflussen und sind herkömmlicherweise nicht von einer Variation des Betriebs des Brenners anhand der Überwachung der Verbrennung im Ofenraum zu unterscheiden. Dadurch, dass erfindungsgemäß der Heizwert des für den Brenner bestimmten Brennstoffs unabhängig von der Verbrennung im Ofenraum überwacht wird, können hingegen störende Einflüsse im Ofenraum von einer Änderung des Betriebs des Brenners bzw. des Heizwert des Brennstoffs unterschieden werden und führen somit vorzugsweise nicht zu einer unnötigen und/oder falschen Anpassung der Brennstoffzufuhr und/oder Sauerstoffzufuhr zum Brenner. Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, dass Änderungen des Heizwerts des für den Brenner bestimmten Brennstoffs vorzugsweise vor dem Zuführen des Brennstoffs zum Brenner erkannt werden können und somit die Brennstoffzufuhr und/oder die Zufuhr von Sauerstoff zum Brenner, welche zur Verbrennung des Brennstoffs benötigt wird, angepasst werden können. Dies ermöglicht es, den Betrieb des Brenners hinsichtlich der Effizienz zu optimieren und die Verbrennung derart zu regeln, dass der Brenner wie gewünscht bzw. wie benötigt betrieben werden kann. Ferner ermöglicht dies, Brennstoffe zur Verbrennung im Brenner zu verwenden, welche beispielsweise einen nicht gleichbleibenden bzw. einen schwankenden Heizwert aufweisen und somit für den effizienten Betrieb des Brenners eine regelmäßige und/oder kontinuierliche nach Regelung der Brennstoffzufuhr und/oder der Sauerstoffzufuhr zum Brenner erfordern können. Insbesondere kann die Erfindung somit den Vorteil bieten, dass auch minderwertige Brennstoffe, welche sich beispielsweise durch einen schwankenden und/oder variierenden Heizwert auszeichnen, verbrannt werden können, ohne Abstriche bei der Effizienz des Betriebs des Brenners und/oder der Ofenanlage oder gar Beschädigungen des Brenners und/oder der Ofenanlage hinzunehmen bzw. befürchten zu müssen.
Beispielsweise können Biogase und/oder Schwachgas oder Pyrolysegas oder Koksofengas solche minderwertigen Brennstoffe darstellen, da Biogase häufig keinen gleichbleibenden Heizwert aufweisen, sondern unterschiedliche Biogasvorräte unterschiedliche Heizwerte aufweisen können, so dass bei einer kontinuierlichen Zufuhr von Biogas als Brennstoff in den Brenner Schwankungen bzw. Variationen des Heizwerts auftreten können. Somit bietet die Erfindung den Vorteil, dass diese das Betreiben eines Ofens bzw. einer Ofenanlage mit vergleichsweise minderwertigem Biogas ermöglicht, wodurch Kosteneinsparungen erreicht werden können, gegenüber der Versorgung des Ofens bzw. der Ofenanlage mit höherwertigeren Brennstoffen, welche zwar geringere Schwankungen in ihrem Heizwert aufweisen, jedoch auch oftmals deutlich teurer in ihrer Anschaffung sind. Dass der Brennstoff einen schwankenden und/oder variierenden Heizwert aufweist bedeutet dabei, dass verschiedene Volumen bzw. Vorräte von Brennstoff einen unterschiedlichen Heizwert aufweisen können, welche beispielsweise zeitlich nacheinander dem Brenner zugeführt werden können.
Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, dass der Energieeintrag in die Ofenkammer bzw. im Ofenraum durch den Brenner bzw. die Feuerungsleistung des Brenners ermittelt werden kann und insbesondere konstant gehalten werden kann, da der Brenner entsprechend des ermittelten Heizwerts nachgeregelt werden kann. Zudem bietet die Erfindung den Vorteil, dass auch eine Anpassung der Flammencharakteristik bzw. Brenncharakteristik erfolgen kann und mittels einer entsprechenden Regelung des Brenners eingestellt werden kann.
Dadurch, dass auch die Verbrennung im Ofenraum überwacht wird, kann auch eine Anpassung der Brennerleistung und/oder Feuerungsleistung entsprechend der aus dem Chargiergut bereitgestellten Wärme aufgrund der verbrennenden organischen Anteile und der vorgewärmten Verbrennungsluft, welche über den Brenner in den Ofenraum eingespeist wird, erfolgen. Vorzugsweise kann dem Brenner ein Zusatzbrennstoff beigemischt werden über eine Zusatzbrennstoffzufuhr, um den Heizwert des Brennstoffs, welcher dem Brenner zugeführt wird, anzupassen bzw. zu ändern. Insbesondere kann der Zusatzbrennstoff einen besonders hochwertigen Brennstoff umfassen bzw. daraus bestehen, wie etwa Erdgas und/oder Wasserstoff und/oder Propan und/oder andere Kohlenwasserstoffe. Dies bietet den Vorteil, dass auch minderwertige Brennstoffe, d.h. Brennstoffe mit geringem Heizwert, im Brenner verbrannt werden können, wobei bei Bedarf eines höheren Heizwerts und/oder zum Ausgleich von Heizwertschwankungen ein hochwertiger Brennstoff beigemischt werden kann, um den Heizwert zu erhöhen und/oder anzupassen.
Dies bietet den Vorteil, dass auch bei der Verwendung bzw. Verbrennung von
Brenngasen mit schwankendem Heizwert eine Optimierung der Verbrennung sowohl im Brenner als auch im Ofenraum möglich ist. Zudem bietet dies die Möglichkeit, beim Verbrennen und/oder Schmelzen eines Chargierguts mit unbekanntem organischem Anteil die Zufuhr von Brennstoff anzupassen, um den tatsächlichen organischen Anteil im Chargierguts zu berücksichtigen. Beispielsweise kann das Chargiergut Farben und/oder Öle und/oder Fette und/oder andere organische Anhaftungen aufweisen, welche einen hohen Brennwert aufweisen und somit die Einspeisung eines Brennstoffs mit niedrigerem Heizwert in den Brenner und/oder die Einspeisung von einer geringeren Menge an Brennstoff in den Brenner vorteilhaft erscheinen lassen. Ferner bietet dies den Vorteil, dass auch eine Optimierung der Verbrennung auf die gewünschten Verbrennungsbedingungen erfolgen kann, so dass die Verbrennung im Ofenraum beispielsweise zum Chargieren und/oder Aufwärmen und/oder Schmelzen und/oder Legieren und/oder Warmhalten und/oder Gießen und/oder Sintern der Feuerfestausmauerung eingestellt bzw. angepasst werden kann. Auch kann die
Verbrennung dadurch für ein Wiedererwärmen und/oder zur thermischen Behandlung, wie etwa zur Homogenisierung und/oder zum Weichglühen metallische und nicht metallische Materialien, wie etwa Glas und/oder Mineralien im Chargiergut optimiert werden. Auch kann eine Optimierung der Verbrennung zur Maximierung der metallischen Ausbeute aus dem Chargiergut optimiert werden. Zudem ermöglicht die Erfindung eine Verminderung von Emissionen, wie etwa Kohlendioxid und/oder Stickoxiden und/oder Kohlenmonoxid und/oder Staub. Auch kann der Eintrag von Sauerstoff in den Ofenraum durch die Überwachung des Heizwerts kontrolliert bzw. minimiert werden, um beispielsweise ein unerwünschtes Oxidieren des metallischen Chargierguts und/oder ein Lösen des Sauerstoffs im flüssigen, metallischen
Chargiergut zu reduzieren oder zu vermeiden. Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, dass durch die Überwachung des Heizwerts der Verbrauch von Brennstoff reduziert werden kann. Vorzugsweise erfolgt beim Betreiben des Ofens zumindest teilweise ein Schmelzen eines metallischen Chargierguts im Ofenraum. Mit anderen Worten wird der Ofen bzw. die Ofenanlage derart betrieben, dass darin ein metallisches Chargiergut bzw.
Chargiergut mit metallischen Anteilen geschmolzen werden kann und/oder
Verunreinigungen, insbesondere organische Verunreinigungen, verbrannt werden können.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Regeln des Brenners in Abhängigkeit von der Verbrennung im Ofenraum und in Abhängigkeit von dem Heizwert des für den Brenner bestimmten Brennstoffs. Mit anderen Worten werden die beim Überwachen der Verbrennung im Ofenraum und beim Überwachen des Heizwertes des für den Brenner bestimmten Brennstoffs gewonnenen Erkenntnisse für eine Steuerung und/oder Regelung des Brenners genutzt. Dadurch kann die Verbrennung im Ofenraum optimiert werden und somit die Effizienz des Ofens bzw. der Ofenanlage verbessert werden.
Das Regeln des Brenners umfasst dabei vorzugsweise ein Regeln einer
Sauerstoffzufuhr zum Brenner und/oder ein Regeln einer Brennstoffzufuhr zum
Brenner umfasst. Dadurch kann erreicht werden, dass die Verbrennung des
Brennstoffs im Brenner optimiert wird und somit eine verbesserte Wärmeausbeute und/oder eine gewünschte Art von Flammen und/oder ein geringerer
Schadstoffausstoß durch den Brenner bereitgestellt werden.
Vorzugsweise umfasst das Überwachen des Heizwertes des für den Brenner bestimmten Brennstoffs ein Vorverbrennen eines Teils des für den Brenner bestimmten Brennstoffs. Dazu kann beispielsweise der für das Vorverbrennen bestimmte Teil des für den Brenner bestimmten Brennstoffs vom restlichen Teil des für den Brenner bestimmten Brennstoffs abgezweigt werden, bevor der restliche Teil des für den Brenner bestimmten Teils des Brennstoffs dem Brenner zugeführt wird. Durch das Vorverbrennen eines Teils des Brennstoffs, bevor der restliche Teil des Brennstoffs dem Brenner zugeführt wird, kann der Heizwert des Brennstoffs auf unmittelbarem Wege ermittelt bzw. überwacht werden und somit der dem Brenner zugeführte
Brennstoff charakterisiert werden, um etwa den Brenner bestmöglich zu regeln und das bestmögliche Verhältnis aus Brennstoff und Sauerstoff und/oder Zusatzbrennstoff und/oder Zusatzsauerstoff, welche dem Brenner zugeführt werden, einzustellen. Dabei erfolgt vorzugsweise ein Ermitteln eines Sauerstoffbedarfs für die Vorverbrennung, anhand welchem sich vorzugsweise der Sauerstoffbedarf für eine bestmögliche bzw. gewünschte Verbrennung des restlichen Teils des Brennstoffs Brenner ableiten lässt. Beispielsweise kann zur Ermittlung des bestmöglichen Sauerstoffbedarfs bzw. der bestmöglichen Sauerstoffzufuhr und/oder Brennstoffzufuhr in den Brenner das bei der Vorverbrennung entstehende Abgas überwacht charakterisiert bzw. analysiert werden, was insbesondere anhand von Konzentrationen und/oder Anteilen der im Abgas vorhandenen Anteile erfolgen kann, wie insbesondere anhand des Kohlenmonoxids und/oder Kohlendioxids und/oder Wasserstoffs und/oder Sauerstoffs. Darüber hinaus erfolgt vorzugsweise ein Regeln einer Sauerstoffzufuhr in den
Ofenraum in Abhängigkeit von der Verbrennung im Ofenraum. Beispielsweise kann die Ofenanlage eine oder mehrere Sauerstofflanzen aufweisen, mittels welchen Sauerstoff und/oder andere brandfördernde Substanzen, wie etwa Luft, direkt in die Ofenkammer eingespeist werden können, ohne dass diese zunächst dem Brenner zugeführt werden müssen. Das Einspeisen von Sauerstoff und/oder anderen brandfördernden
Substanzen direkt in den Ofenraum erfolgt dabei vorzugsweise in Abhängigkeit der Verbrennung im Ofenraum, welche beispielsweise durch die Überwachung der Verbrennung im Ofenraum bzw. der dabei entstehenden Abgase charakterisiert bzw. analysiert wurde. Dies bietet den Vorteil, dass die Einstellung und/oder die Regelung und/oder der Betrieb des Brenners in einem noch größeren Maße unabhängig von anderen die Verbrennung im Ofenraum beeinflussenden Parametern erfolgen kann. Vorzugseise umfasst die Überwachung der Verbrennung im Ofenraum eine Messung zumindest eines Abgasparameters von Abgasen, welche bei der Verbrennung im Ofenraum entstehen, wobei vorzugsweise zumindest ein Abgasparameter eine
Konzentration von Kohlenmonoxid und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder Stickoxid umfasst.
Eine erfindungsgemäße Steuereinheit und/oder Recheneinheit ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren
durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogrammprodukts ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind vorzugsweise maschinenlesbare Speichermedien, wie insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt eine Ofenanlage gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform.
Figur 2 zeigt eine Ofenanlage gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ofenanlage 10 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform. Die Ofenanlage 10 weist dabei einen Ofen 12 auf, welcher einen Ofenraum 14 bildet bzw. aufweist. Ferner weist die Ofenanlage 10 einen Brenner 16 auf, welcher an dem Ofen 12 angeordnet ist bzw. darin integriert ist und dazu ausgelegt ist, den Ofenraum 14 zu beheizen. Der Brenner wird dabei über eine Brennstoffversorgungsleitung bzw. Brennstoffleitung 18 und eine
Sauerstoffversorgungsleitung bzw. Sauerstoffleitung 20 mit Brennstoff bzw. Sauerstoff versorgt, welche zur Verbrennung in den Brenner 16 bestimmt sind, um einen
Wärmeeintrag über den Brenner 16 in den Ofenraum 14 zu bewirken. Über die Sauerstoffleitung 20 muss dabei nicht notwendigerweise reiner Sauerstoff dem
Brenner 16 zugeführt werden, sondern es kann auch beispielsweise ein Gemisch, welches Sauerstoff aufweist, ausreichend sein, um in dem Brenner 16 mit dem
Brennstoff aus der Brennstoffleitung 18 verbrannt zu werden. Beispielsweise kann der Brenner 16 über die Brennstoffleitung 20 mit Luft versorgt werden.
Sowohl die Brennstoffleitung 18 als auch die Sauerstoffleitung 20 weist dabei eine Abzweigung 18a bzw. 20a auf, über welche Brennstoff bzw. Sauerstoff aus der Brennstoffleitung 18 bzw. des Sauerstoffleitung 20 abgezweigt werden und einem Vorverbrenner 22 zugeführt werden. Vorzugsweise sind die Anteile des Brennstoffs und des Sauerstoff, welche über die Abzweigungen 18a und 20a von dem dem
Brenner 16 zuzuführenden Brennstoff bzw. Sauerstoff abgezweigt werden, sehr gering, sodass dennoch der größte Anteil des dem Brenner zuzuführenden Brennstoffs und Sauerstoffs zur Verbrennung in Brenner zur Verfügung steht. Im Vorverbrenner 22 erfolgt sodann eine Vorverbrennung der abgezweigten Anteile des Brennstoffs und Sauerstoffs, wobei der Heizwert ist Brennstoffs ermittelt bzw. überwacht wird.
Insbesondere kann die Abzweigung von Brennstoff und Sauerstoff kontinuierlich erfolgen, insbesondere wenn der Brenner 16 in Betrieb ist, um vorzugsweise eine permanente bzw. kontinuierliche Überwachung des dem Brenner 16 zuzuführenden bzw. zugeführten Brennstoffs und/oder Sauerstoff zu ermöglichen. Die bei der
Vorverbrennung im Vorverbrenner 22 ermittelten Erkenntnisse über den Brennstoff können sodann von dem Vorverbrenner 22 an eine Steuereinheit 24 weitergeleitet werden, welche beispielsweise die von dem Vorverbrenner 22 empfangenen Daten und/oder Messwerte und/oder Erkenntnisse speichern und/oder auswerten und/oder weiterverwenden kann.
Die Steuereinheit 24 ist gemäß der gezeigten Ausführungsform ferner mit einem Abgassensor 26 verbunden, welcher in und/oder an einem Abgasauslass 28 des Ofens 12 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, zumindest teilweise die in Richtung 100 aus dem Ofenraum 14 ausströmenden Abgase 30 zu messen bzw. zu überwachen und auf diese Weise die Verbrennung im Ofenraum 14 zu überwachen bzw. zu
charakterisieren. Bevorzugt übermittelt der Abgassensor 26 der Steuereinheit 24 Daten und/oder Erkenntnisse über die Verbrennung im Ofenraum 14, welche sodann von der Steuereinheit 24 gespeichert und/oder ausgewertet und/oder weiterverwendet werden können.
Die Steuereinheit 24 ist dabei derart eingerichtet, dass die Steuereinheit 24 auf Basis bzw. in Abhängigkeit der vom Vorverbrenner 22 übermittelten Daten bzw. Erkenntnisse über den Heizwert des Brennstoffs sowie auf Basis bzw. in Abhängigkeit von den vom Abgassensor 26 ermittelten Daten bzw. Erkenntnisse über die Verbrennung im
Ofenraum 14 den Brenner 16 regelt (Brennstoffmenge, -Zusammensetzung und/oder Stöchiometrie), um eine optimale Verbrennung des Brennstoffs im Brenner 16 und dementsprechend eine optimale Erzeugung von Wärme und/oder einer Flamme 32 zu erzielen und auf diese Weise den Verbrennungsprozess bzw. Schmelzprozess des Chargierguts 34 im Ofenraum zu optimieren.
Beispielsweise kann der Brenner 16 Mittel aufweisen, mittels welcher die Verbrennung des Brennstoffs im Brenner 16 und/oder die Zufuhr von Brennstoff zum Brenner 16 und/oder die Zufuhr von Sauerstoff zum Brenner 16 mittels einer Regelung durch die Steuereinheit 24 angepasst werden können. Alternativ oder zusätzlich können derartige Mittel separat vom Brenner 16 bereitgestellt werden, beispielsweise über steuerbare Ventile (nicht gezeigt) in der Brennstoffleitung 18 und/oder in der
Sauerstoffleitung 20.
Die Steuereinheit 24 kann dazu eingerichtet sein, anhand der eingesetzten Brennstoff- und/oder Sauerstoffmengen einen Energieinhalt des erwärmten und/oder
geschmolzenen Metalls bzw. Chargierguts zu errechnen und aus diesem errechneten Energieinhalt die nächsten Schritte des Schmelzzykluses vorzuschlagen, wie z.B. eine Chargierfreigabe für nächste Charge und/oder Feuerungsleistung und/oder eine Sauerstoff-Menge, eine anzustrebende Temperaturkurve und/oder eine
bereitzustellende Zusammensetzung der Ofenatmosphäre bzw. zu erreichende Abgaswerte.
Zudem weist die Ofenanlage 10 eine Regelstrecke 25 für einen Volumenstrom und/oder Druck des Sauerstoff bzw. der Luft und/oder den Brennstoff auf, welche dem Brenner 16 zugeführt werden. Diese Regelstrecke 25 kann beispieilsweise von der Steuereinheit 24 gesteuert bzw. geregelt bzw. kontrolliert werden.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ofenanlage 10 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Erläuterungen zu Elementen, welche bereits mit Bezug auf Figur 1 erläutert wurden, behalten auch Geltung für die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform, es sei denn, dass anderweitige Erläuterungen diese ersetzen.
Die gezeigte Ofenanlage 10 weist eine Vielzahl von Sensoren auf, welche dazu dienen, die Verbrennung im Ofenraum 14 und/oder den Heizwert zu überwachen. Beispielsweise verfügt die Ofenanlage 10 über einen Drucksensor 36, welcher dazu ausgelegt ist, einen Druckunterschied zwischen dem Inneren der Ofenkammer 14 und der äußeren Umgebung des Ofens 12 zu ermitteln. Darüber hinaus weist die
Ofenanlage 10 einen oder mehrere Ofentemperatursensor/en 38 auf, welcher dazu dient, die Temperatur in und/oder an der Ofenkammer 14 zu messen. Zudem ist ein Abgastemperatursensor 40 am Abgasauslass 28 angeordnet, um die Temperatur der durch den Abgasauslass 28 strömenden Abgase 30 zu ermitteln. Auch verfügt die Ofenanlage 10 über einen weiteren Abgassensor 26, welcher insbesondere dazu ausgelegt ist, Anteile bzw. Konzentrationen verschiedener Gase in den Abgasen 30 zu ermitteln, wie etwa die Konzentrationen von Kohlenmonoxid und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder Stickoxiden.
Alle genannten Sensoren sind dabei in einem Kommunikationsnetzwerk mit der Steuereinheit 24 verbunden, welche unter anderem die von den genannten Sensoren ermittelten Messwerte bzw. Daten empfängt und verarbeitet und/oder weiterleitet und/oder speichert.
Ferner weist die Ofenanlage 10 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform einen Vorverbrennungsanalysator 44 auf, welcher dazu ausgelegt ist, die im
Vorverbrenner 22 entstehenden Abgase der Vorverbrennung zu analysieren und insbesondere die Anteile bzw. Konzentrationen von Kohlenmonoxid und/oder
Kohlendioxid und/oder Wasserstoff in den Abgasen der Vorverbrennung zu ermitteln und ebenfalls über das Kommunikationsnetzwerk 42 der Steuereinheit 24
bereitzustellen.
Die Steuereinheit 24 ist dabei derart ausgelegt, um auf Basis der empfangenen Daten bzw. Messwerte der genannten Sensoren und des Vorverbrennungsanalysators 44 geeignete Parameter für die Regelung der Verbrennung Ofenraum 14 und
insbesondere für den Betrieb des Brenners 16 zu ermitteln und die entsprechenden Elemente in geeigneter Weise anzusteuern, um die gewünschte Verbrennung im Ofenraum 14 sowie die Verbrennung im Brenner 16 entsprechend zu regeln. Dazu kann beispielsweise der Brenner 16 über einen separaten Brennerregler 46 mit dem Kommunikationsnetzwerk 42 bzw. mit der Steuereinheit 24 verbunden sein, sodass der Brennerregler 46 auf Basis von Regelbefehlen, welche der Brennerregler 46 von der Steuereinheit 24 empfängt, den Brennvorgang im Brenner 16 zu steuern bzw. zu regeln bzw. anzupassen. Zudem kann der Brennerregler 46 dazu eingerichtet sein, über das Kommunikationsnetzwerk 42 Daten an die Steuereinheit 24 zurückzusenden, welche beispielsweise Auskunft über den Betrieb und/oder das Verhalten und/oder etwaige Störungen des Brenners 16 geben. Gemäß anderer bevorzugter
Ausführungsformen kann der Brennerregler 46 bzw. dessen Funktionalität auch in die Steuereinheit 24 integriert sein bzw. von der Steuereinheit 24 übernommen werden.
Ferner weist die Ofenanlage 10 steuerbare Ventile 18b und 20b auf, mittels welcher die Ströme von Brennstoff und Sauerstoff über die Brennstoffleitung 18 bzw. die
Sauerstoffleitung 20 angepasst und/oder gesteuert und/oder geregelt werden können, um auf diese Weise dem Betrieb bzw. den Verbrennungsvorgang in Brenner 16 anpassen zu können. Über eine zusätzliche steuerbare bzw. regelbare
Zusatzbrennstoffleitung 18c kann ferner dem über die Brennstoffleitung 18 dem Brenner 16 zugeführten Brennstoff ein weiterer Zusatzbrennstoff beigemischt werden, um etwa den Heizwert des Brennstoffs zu ändern. Beispielsweise kann bei Vorliegen eines minderwertigen Brennstoffs, welcher dem Brenner 16 über die Brennstoffleitung 18 zugeführt wird, dem Brennstoff Erdgas und/oder Wasserstoff und/oder Propan und/oder andere Kohlenwasserstoffe beigemischt werden, um dessen Heizwert zu erhöhen und an den gewünschten bzw. erforderlichen Heizwert anzupassen.
Entsprechend verfügt die Sauerstoffleitung 20 über eine Zusatzleitung 20c, über welche dem durch die Sauerstoffleitung 20 strömenden Gas bei Bedarf beispielsweise reiner Sauerstoff beigemischt werden kann, um etwa eine effiziente Verbrennung des Brennstoffs und des gegebenenfalls beigemischten Zusatzbrennstoffs im Brenner 16 zu ermöglichen. Auch diese steuerbaren bzw. regelbaren Zusatzleitungen 18c und 20c sind dabei über das Kommunikationsnetzwerk 42 mit der Steuereinheit 24 verbunden und können vorzugsweise von dieser gesteuert bzw. geregelt werden.
Zusätzlich weist die Ofenanlage 10 eine steuerbare und/oder regelbare
Sauerstofflanze 48 auf, über welche Sauerstoff und/oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch direkt in den Ofenraum 14 eingedüst werden kann, um etwa der
Verbrennung im Ofenraum 14 Sauerstoff zuzuführen, ohne dies durch den Brenner 16 hindurchströmen lassen zu müssen. Bezugszeichen
10 Ofenanlage
12 Ofen
14 Ofenraum
16 Brenner
18 Brennstoffleitung
20 Sauerstoffleitung
22 Vorverbrenner
24 Steuereinheit
25 mechanische Regelstrecke für Luft/Sauerstoff und Brennstoff
26 Abgassensor
28 Abgasauslass
30 Abgase
32 Flamme
34 Chargiergut
36 Drucksensor
38 Ofentemperatursensor
40 Abgastemperatursensor
42 Kommunikationsnetzwerk
44 Vorverbrennungsanalysator
46 Brennerregler
48 Sauerstofflanze 100 Strömungsrichtung der Abgase

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Ofens (12) mit einem Ofenraum (14), der mittels zumindest eines Brenners (16) beheizt wird, wobei das Verfahren ein Überwachen einer Verbrennung in dem Ofenraum (14) und ein Überwachen eines Heizwertes eines für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs umfasst.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , ferner umfassend ein Regeln des Brenners (16) in Abhängigkeit von der Verbrennung im Ofenraum (14) und in Abhängigkeit von dem Heizwert des für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Regeln des Brenners (16) ein Regeln einer Sauerstoffzufuhr zum Brenner (16) und/oder ein Regeln einer
Brennstoffzufuhr zum Brenner (16) und/oder ein Regeln einer
Zusatzbrennstoffzufuhr umfasst.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei das Überwachen des Heizwertes des für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs ein Vorverbrennen eines Teils des für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs umfasst und vorzugsweise ein Ermitteln eines Sauerstoffbedarfs für die
Vorverbrennung umfasst.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Teil des für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs für das Vorverbrennen vom restlichen Teil des für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs abgezweigt wird, bevor der restliche Teil des für den Brenner (16) bestimmten Teils des Brennstoffs dem Brenner (16) zugeführt wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Regeln einer Sauerstoffzufuhr in den Ofenraum (14) in Abhängigkeit von der
Verbrennung im Ofenraum (14).
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachung der Verbrennung im Ofenraum (14) eine Messung zumindest eines Abgasparameters von Abgasen, welche bei der Verbrennung im Ofenraum (14) entstehen, umfasst, wobei vorzugsweise zumindest ein Abgasparameter eine Konzentration von Kohlenmonoxid und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder Stickoxid umfasst.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Betreiben des Ofens (12) zumindest teilweise ein Schmelzen eines metallischen
Chargierguts im Ofenraum (14) erfolgt.
9. Steuereinheit (24) zum Betreiben eines Ofens (12) mit einem Ofenraum (14), der mittels zumindest eines Brenners (16) beheizt wird, wobei die Steuereinheit (24) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
10. Steuereinheit (24) gemäß Anspruch 9, wobei die Steuereinheit ein Steuergerät und/oder mehrere über eine Kommunikationsverbindung verbundene Steuergeräte umfasst.
Ofenanlage (10) umfassend:
- einen Ofen (12) mit einem Ofenraum (14);
- einen Brenner (16) zum Beheizen des Ofenraums (14) ;
- eine Steuereinheit (24) gemäß Anspruch 9 oder 10.
Ofenanlage (10) gemäß Anspruch 1 1 , ferner umfassend einen Vorverbrenner (22), welcher dazu eingerichtet ist, ein Vorverbrennen eines Teils des für den Brenner (16) bestimmten Brennstoffs durchzuführen und wobei die Ofenanlage (10) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, einen Sauerstoffbedarf für die Vorverbrennung zu ermitteln.
PCT/EP2018/025192 2017-08-17 2018-07-12 Ofenanlage und verfahren zum betreiben eines ofens WO2019034283A1 (de)

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