ZIM-Vorhaben ZF4042201ST5

Entwicklung eines energieeffizienten Brenners für Wärmebehandlungsanlagen mit oxidationsträger/reduzierender Schutzgasatmosphäre

Forschungsstellen
RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik
WS Wärmeprozesstechnik GmbH

Laufzeit
01.10.2015 – 30.09.2017

Zusammenfassung
Der Großteil der Anlagen zum Erwärmen von Metall-Halbzeugen, speziell im Bereich der Stahl- und Kupferindustrie, wird mit offener Erdgasbeheizung betrieben. Die Verbrennung erfolgt in der Regel überstöchiometrisch, sodass ein erheblicher Metallverlust durch Verzunderung und damit verbundene Probleme bei der Prozessführung und Weiterverarbeitung in Kauf genommen werden. Steigende Anforderungen an das Produkt und die Prozessführung führen zu einer steigenden Notwendigkeit für Anlagenbauer und -betreiber die Zunderbildung zu vermeiden oder zu verringern. Im Bereich der Wärmebehandlung von Metall-Halbzeugen ist der Einsatz von Schutzgas für inerte oder reduzierende Atmosphären weit verbreitet. Vielfach erfolgt die Erzeugung des Schutzgases in externen Anlagen als Exo- oder Endogas, wodurch sich eine kostenintensive Integration in die bestehende Infrastruktur durch die erhöhte Anzahl benötigter Anlagenkomponenten ergibt.
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen, innovativen Brenners basierend auf einem Rekuperatorbrenner mit integrierter Prozessgasnachverbrennung in einem Flammrohr zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Anlagen zur Wärmebehandlung metallischer Komponenten in reduzierender Schutzgasatmosphäre. Realisiert wird dieses innovative Produkt durch den Einsatz gasbeheizter Rekuperatorbrenner, welche durch die unterstöchiometrische Verbrennung von Erdgas und Luft eine oxidationsträge Atmosphäre direkt im Ofen erzeugen, alternativ zur Erzeugung der Atmosphäre mit Exogas-Anlagen. Der vollständige Ausbrand der noch brennbaren Ofenatmosphäre erfolgt vor dem Wärmetauscher in einem Flammrohr des Brenners und wird direkt über Strahlung im Ofen genutzt. Das gemeinsame Forschungsvorhaben umfasst die experimentelle und numerische Auslegung, Konstruktion und Fertigung eines Prototyps des Brenners.


BMWi_Web_de_WBZlogo_zimDas Forschungsvorhaben mit dem Förderkennzeichen ZF4042201ST5 wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.