In Industrieanlagen wird heutzutage immer mehr Wert auf Effizienz und Umweltschutz gelegt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema Kupferschmelz- und Kupferwarmhalteöfen in der metallurgischen Industrie, am Beispiel des Kupferwarmhalteofens der Montanwerke Brixlegg. Ziel der Arbeit ist es, ausgehend von der Energiebilanz die aktuelle Betriebssituation aufzuzeigen, um in weiterer Folge mögliche Energie- und Emissionseinsparungspotenziale zu ermitteln.

Beim betrachteten Warmhalteofen handelt es sich um einen um die waagrechte Achse drehbaren Trommelofen, der mittels Erdgasfeuerung direkt beheizt wird und über keine Rekuperatoren verfügt. Die Befüllung sowie die Entleerung erfolgen über den Ofenmund.

Ausgehend von den empirischen Berechnungen, die Auskunft über die eingebrachte Wärmeleistung, die mögliche Nutzwärmeleistung (Berechnung nach Heiligenstaedt), die Ofenwandverluste sowie die theoretischen Abgastemperaturen geben, erfolgen parallel Messungen an der Ofenanlage. Dabei werden die reale Abgastemperatur, die Abgaszusammensetzung und die Oberflächentemperaturen der Ofen Aussenwand mittels Wärmebildkamera gemessen. Bei den Messungen ergab sich mit 12 % eine auffällig hohe O2-Konzentration im Abgas. Fußend auf den so gewonnenen Messwerten erfolgt eine Berechnung des realen Betriebspunktes der Ofenanlage.

Dabei stellt die Differenz aus der theoretischen und der gemessenen Rest-O2-Konzentration die Basis für die Berechnung des Falschlufteintrages dar. Aufgrund der hohen Differenz kommt es zu einem Falschlufteintrag von 519 Nm³/h. Um die Falschluft aufzuheizen werden 233 kW benötigt.

Aufgrund der gemessenen realen Abgastemperatur sowie der Energiebilanz wird ersichtlich, dass die eingebrachte Wärmeleistung von 855 kW nicht ausreicht, um die Ofenanlage zu betreiben. Es kommt zur Abkühlung des Kupfers.

Durch Optimierung des Ofenmundes und der daraus resultierenden Verminderung der Falschluftleistung lassen sich bei maximaler Optimierung 165372 m³/a an Erdgas sparen, was einem CO2-Äquivalent von 334 jato entspricht. Der Einsatz von Rekuperatoren zur Gas- und/oder Verbrennungsluft-Vorwärmung stellt durch Abkühlen des Abgases von 1361 K auf 773 K ein Erdgaseinsparungspotenzial von 282541 m³/a dar. Dieses Einsparungspotenzial ist mit einer Einsparung von 571 jato CO2  gleichzusetzen.

Die aufgezeigte Betriebssituation der Ofenanlage und der daraus resultierenden Einsparungspotenziale macht klar, dass die Ofenanlage zum jetzigen Zeitpunkt weder ökonomisch noch ökologisch betrieben wird.

Die Substituierung von Erdgas durch alternative, CO2-neutrale Energieträger stellt nach Ausschöpfen aller Einsparpotenziale eine mögliche, interessante Alternative dar