8Neues Verfahren spart Energie und verringert EmissionenBild 4: Ausgehend von seiner langjährigen Erfahrung mit der Anwendung von Oxyfuel-Verfahren ließ das Unternehmen Outokumpu Stainlessin Schweden diesen neuen Rollenherdofen im Werk Degerfors am Vänersee mit Oxyfuel-Technologie ausstatten.Bild 5: Im Unternehmen North American Forgemasters,USA, wurde für die 6 Kammeröfen eineVerringerung des Brennstoffverbrauchs und desNo x -Ausstoßes um 50% erreicht.Bild 6: Bei flammenloser Oxyfuel-Verbrennung ist die Temperatur geringer als bei einerkonventionellen Oxyfuel-Flamme. Es sind auch keine Temperaturspitzen festzustellen.Quelle: Königliches Institut für Technologie, SchwedenTemperatur in °C1500130011009000 500 10001500 2000 2500Abstand vom vorderen Brennerende in mm■ Oxyfuel❚ ❚ ❚ Ofentemperatur■ flammenlose Oxyfuel-Verbrennung❚ ❚ ❚ Ofentemperatur-Kaltluft■ Regenerativ-Luft-Brennstoffbrenner■ Regenerativ-Luft-Brennstoffbrenner mit Sauerstoff-Anreicherung■ Kaltluft
<strong>Linde</strong> <strong>Technology</strong> Dezember 2004 9AnwendungsbeispieleEs gibt sehr viele Beispiele dafür, wie Kunden von der Einführungvon REBOX ® -Lösungen profitiert haben:–– Bei Böhler-Uddeholm in Schweden wird das Verfahren imHerdwagenofen für die Erwärmung vor dem Schmiedengenutzt. Hier führte es zu einer Verringerung des Brennstoffverbrauchesum mehr als 50 % und zu einer Verkürzung derErwärmungszeit zwischen 25 und 50 %. Die Zundereigenschaftenund die Oberflächenqualität verbesserten sich ebenfalls.–– Beim Unternehmen North American Forgemasters in den VereinigtenStaaten wurden die Kammeröfen vollständig auf Oxyfuel-Verfahren umgestellt (Bild 5). Damit wurde das Ziel erreicht, denBrennstoffverbrauch und den NO x -Ausstoß zu verringern, undzwar um jeweils mehr als 50 % .–– Für eine Anlage der Firma Buderus in Deutschland wurde einevöllig andere Lösung gefunden: In den Durchstoßofen wurdeeine so genannte Oxyfuel-Unterstützung eingebaut. Buderusstrebte eine geringe Erhöhung des Produktionsausstoßes an,und es wurden vier Oxyfuel-Brenner installiert, die die vorhandenen,unveränderten Luft-Brennstoff-Anlagen unterstützensollen. Im Ergebnis des Umbaus erhöhte sich der Durchsatzder Anlage um ungefähr 10 %, und der Brennstoffverbrauchnahm um denselben Betrag ab.Unsichtbare Flamme für sichtbare ErgebnisseSeit kurzem werden Öfen mit der so genannten Verbrennungohne Flammenerscheinung ausgestattet, die Teil des <strong>Linde</strong>REBOX ® -Lösungsportfolios ist. Die flammenlose Verbrennung –wissenschaftlich: räumliche Verbrennung – ist ein Verfahren, beidem die Flamme mit Abgasen verdünnt und so praktisch unsichtbarwird: Die Flamme ist kühler, aber weiter ausgedehnt (Bild 6und 7). Durch die geringere Temperatur der Flamme wird dieErzeugung von NO x wesentlich verringert. Die verdünnte Flammeenthält immer noch dieselbe Wärmemenge, die aber stärker verteiltist und dadurch eine gleichmäßigere Erwärmung bewirkt.Obwohl beim konventionellen Oxyfuel-Verfahren nur reinerSauerstoff verwandt wird, entstehen trotzdem durch die hoheFlammentemperatur und die in den Ofen einströmende LuftStickoxide. Die flammenlose Oxyfuel-Verbrennung dagegen kanndie NO x -Entstehung auf ein Minimum reduzieren, bei stabilemOfenbetrieb auf weniger als 25 mg/MJ (Bild 8).Die flammenlose Verbrennung ist mit so großen Vorteilenverbunden, dass sie sich voraussichtlich in den meisten Anwendungsbereichendurchsetzen wird. Die Vorteile der konventionellenOxyfuel-Verbrennung verbinden sich mit den Vorteilen derflammenlosen Verbrennung, also einer verbesserten Erwärmungund einem verringerten NO x -Ausstoß. Letzteres ist in der Regelvon Bedeutung für große und kontinuierlich arbeitende Öfen,trifft aber auch auf andere Erwärmungsprozesse zu, wie zum Beispieldas Vorwärmen der Gießpfannen.Extreme Erwärmung auf beschränktem RaumDie direkte Flammenbeaufschlagung (DFI), bei der die Oxyfuel-Flamme unmittelbar auf das vorbeiziehende Metall trifft, hat sichals das effektivste Verfahren zur Verbesserung der Wärmeübertragung(gemessen in kW/m 2 ) erwiesen. Es handelt sich umdasselbe Prinzip wie das Vorwärmen von Metallflächen mit derSchweißflamme vor dem eigentlichen Schweißen.Ein sehr gutes Beispiel ist die erste Anlage dieser Art, die<strong>Linde</strong> gebaut hat: Das Ziel des Auftraggebers bestand darin, dieProduktionskapazität eines Kettenrostofens, der schon mit einerOxyfuel-Anlage ausgerüstet war, um 50 % zu erhöhen, ohneden Ofen zu verlängern. Dazu wurde eine kompakte Einheit entwickelt,die am Eintritt des Ofens installiert wurde. Die DFI-Einheit umfasst 4 Kassetten, von denen jede mit 30 Oxyfuel-Brennern ausgestattet ist, d.h. sie verfügt über insgesamt 120kleine Brenner und eine Gesamtleistung von 4 MW. Das Beispielzeigt, dass das DFI-Verfahren für viele unterschiedliche Anwendungenund Arten der Erwärmung, nicht nur für Bandstahl,eingesetzt werden kann.In Bild 9 ist die Steigerung der Produktionskapazität mithilfevon Oxyfuel-Verfahren bei diesem Kunden dargestellt: AmAnfang stand die Sauerstoffanreicherung, gefolgt von der völligenUmstellung des Ofens auf das Oxyfuel-Verfahren und zuletztder Einführung des DFI-Verfahrens, um die Kapazität nochmals zusteigern.Die dritte RevolutionSeit 1990 hat <strong>Linde</strong> Pionierarbeit bei der Einführung von Oxyfuel-Verfahren in Walzwerken und Schmieden geleistet. Mittlerweilehat <strong>Linde</strong> Oxyfuel-Anlagen in fast 90 Aufwärmöfen und Glühanlageneingebaut. Es heißt, dass die REBOX ® -Oxyfuel-Lösungen dasWiedererwärmen „neu definiert“ haben. Dies trifft vor allem aufdas neue flammenlose Oxyfuel-Verfahren zu, bei dem auch ingroßen und kontinuierlich arbeitenden Öfen gute Erwärmungsbedingungenund ein geringer NO x -Ausstoß erreicht werden.Ein interessanter Aspekt des Einsatzes der Oxyfuel-Verbrennungbesteht darin, dass sie auch die Verwendung niedrigkalorischerBrennstoffe mit einer angemessen hohen Flammentemperaturerlaubt. Als solche Brennstoffe kommen Abgase aus derEisen- und Stahlerzeugung in Frage, zum Beispiel aus Hochöfenund Konvertern. Auch solche Brennstoffe können mit dem Oxyfuel-Verfahrenfür die Wiedererwärmung verwendet werden,dort das Erdgas ersetzen und somit den CO 2 -Ausstoß verringern.Beim Blick in die Zukunft können wir zu Recht sagen, dassder Einsatz der Oxyfuel-Verfahren eben erst begonnen hat. Jebekannter sie werden, umso größer dürfte das Interesse anihrem Einsatz werden. Es wird häufig gesagt, dass die Stahlerzeugungim Laufe des 20. Jahrhunderts zwei technische Revolutionendurchlaufen hat: die Stahlerzeugung im Sauerstoffkonverterofenund das Stranggießen. Ohne diese beiden Neuerungenwäre die Stahlerzeugung der Welt in den vergangenen Jahrzehntennur halb so groß gewesen.
Change language