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Verfahren zur regenerativen Wärmerückgewinnung und Brennluftvorwärmung

Spezielle Anlage zur Hochtemperatur-Prozessfeuerung in Aluminium-Schmelzöfen

Die Herausforderung im Sinne der Nachhaltigkeit:

Es sollte ein Gasbrenner speziell für diesen Anwendungsfall entwickelt werden. Ziel war es die Energieeffizienz zu steigern, die Wartungsinterwalle zu vergrössern sowie die Emissionswerte zu verringern.

Die Ausgangssituation:

Bis zu dieser Entwicklung wurde auf die am Markt verfügbare Brennertechnik zurückgegriffen. Diese Brenner entsprechen dem Stand der Technik, sind aber nicht speziell für diesen Einsatz entwickelt worden, so dass dies immer eine Kompromisslösung war. Zusätzlich war man auf eine Drittfirma in Bezug auf Aufbau, Wartung und Ersatzteile angewiesen.

Die Lösung:

Die Gestaltung eines solchen Systems wird durch die geforderten Pflichten massgeblich beeinflusst. Dazu gehören die geforderte Leistung, die geltenden Emissionsgrenzwerte, der einzusetzende Brennstoff sowie die geforderte Ofentemperatur. Das Verfahrens- und Anlagenkonzept wurde zusammen mit dem BFI entwickelt. Hierbei wurde die Strömungssimulationssoftware CFT verwendet. Die betriebliche Erprobung und Erstanwendung fand bei der Aluminium Norf GmbH statt. Dort wurden auch alle Kennzahlen für den Gebrauch des VAREGA-Systems ermittelt.

Die nachhaltigen Stärken:

Gegenüber marktüblichen Brennersystemen ist bei unserem System keine paarweise Brennerzuordnung mehr nötig. Dies bringt erhebliche Vorteile bei der Regelung der Feuerungsleistung, da hierbei über eine zentrale Regeleinheit ein optimaler Betriebspunkt eingestellt werden kann. Um prinzipiell die Energieeffizienz zu steigern muss ein regeneratives System gewählt werden (Brennstoffeinsparung gegenüber einem rekuperativen System bis zu ca. 25%). Normalerweise werden solche Systeme mit Schüttungen in Kugelform als Wärmespeichermedium verwendet. Nachteil der Kugelschüttung: hohe Wartungsintensität, da sich die Zwischenräume schnell durch staubhaltiges Abgas zusetzen können. Dadurch ist ein Austausch des Wärmespeichers mehrmals jährlich nötig. Unser Wärmespeichersystem besteht aus Wabenkörpern, bei dem im Idealfall nur einmal jährlich die oberste Schicht erneuert werden muss.

Zusätzlich führt die Verwendung von Wabenkörpern zu einem geringeren Druckverlust im System, was nahezu über den gesamten Wartungsinterwall zu konstanten Strömungsverhältnissen führt, dadurch den Prozess stabilisiert und den Stromverbrauch der Ventilatoren deutlich verringert. Um die Emissionswerte zu verringern ist eine „gute" Verbrennung wichtig. Da dieses Brennersystem mehrere Einzelbrenner beeinhaltet, die einem Umschaltzyklus folgen, sind bei unserem System die Taktzeiten länger (bis zu dreimal so lang) gewählt als bei den auf dem Markt verfügbaren Brennern, was bessere  Emissionswerte aufgrund der eher stationär durchgeführten Verbrennung zur Folge hat.


Die Erfinder:

Gautschi ist ein führender Anbieter von Ausrüstungen und Anlagen für die Produktion und die Wärmebehandlung von Primär- und Sekundäraluminium.

Kurzprofi l des Unternehmens:

Name: Gautschi Engineering GmbH
Hauptsitz: Tägerwilen
Gründungsjahr: 1922
Mitarbeiter 50
Lösungen: Giesserei- und Wärmebehandlungsanlagen für die Aluminiumindustrie
Internationalität: Schweiz, Deutschland und China