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Dampf kann direkt oder zur Erzeugung elektrischer
Energie genutzt werden – Reduziert Umwandlungskosten und Verbrauch fossiler Energieträger – Modularer Aufbau
erleichtert Modernisierung bestehender Anlagen
Siemens (wien) - Siemens Metals Technologies hat ein System zur Wärmerückgewinnung aus den heißen
Abgasen von Elektrolichtbogenöfen entwickelt. Dabei wird die bisher ungenutzt an die Umgebung abgegebene Wärmeenergie
zur Erzeugung von Dampf verwendet. Der Dampf kann entweder in anderen Prozessen im Hüttenwerk oder zur Stromerzeugung
eingesetzt werden. Das System ist modular aufgebaut. Es lässt sich abhängig von der zu gewinnenden Wärmemenge
dimensionieren und in die bestehende Abgaskühlung integrieren. Um den Dampfertrag zu maximieren, kann es die
komplette konventionelle Abgaskühlung im Elektrostahlwerk ersetzen. In einem türkischen Stahlwerk konnte
eine mögliche Einsparung des spezifischen Energieeinsatzes von 22,5 Kilowattstunden pro Tonne Stahl nachgewiesen
werden. Wird der erzeugte Dampf hingegen zur Vorwärmung des Speisewassers im werkseigenen Kraftwerk eingesetzt,
liegt das Einsparpotenzial bei jährlich 45.000 Tonnen Kohle.
Um Betriebskosten zu senken oder Umweltauflagen zu erfüllen, setzen Betreiber von Elektrostahlwerken zunehmend
darauf, die Energieeffizienz ihrer Anlagen zu verbessern. Obwohl die auf Schrott-Recycling basierende Elektrostahlroute
einen wesentlich geringeren spezifischen Energiebedarf aufweist als die Stahlerzeugung aus Eisenerz, ist sie dennoch
ein energieintensiver Prozess. Je nach Betriebsweise gehen am Elektrolichtbogenofen bis zu einem Drittel der eingesetzten
Energie über die Ofenabgase verloren. Die fühlbare Wärme der Abgase wird dabei üblicherweise
ungenutzt über die Wasser- und Luftkühlsysteme an die Umgebung abgegeben.
Im Abgasstrom herrschen zeitweilig Temperaturen von bis zu 1800 °C. Um diese erheblichen Energiemengen nutzbar
zu machen, hat Siemens ein System zur Dampferzeugung entwickelt, das sich in die bestehende Abgaskühlung des
Lichtbogenofens integrieren lässt oder diese komplett ersetzt. Das System umfasst einen Dampfkessel inklusive
Dampftrommel, Rohrleitungen, Wassertanks, Pumpengruppen für Speise- und Kesselwasser sowie die zugehörige
Sensorik. Eine Gruppe von Speisewasserpumpen versorgt den Dampfkessel mit dem notwendigen Wasser und sorgt für
den erforderlichen Druck. Um die Leistungsfähigkeit der Rückgewinnung zu erhöhen, kann das System
mit einer „Economizer“ genannten Speisewasser-Vorwärmung ausgerüstet werden. Dieser Economizer erhitzt
das Wasser bis nahe an den Siedepunkt. Danach gelangt das Kesselwasser in die Dampftrommel auf dem Kessel.
Um die Wärme aus dem Abgas des Elektrolichtbogenofens möglichst effizient auszukoppeln, verfügt
das System von Siemens über verschiedene ineinander verschachtelte Strahlungs- und Konvektionsheizflächen.
Das Wasser wird über Verteilerrohrleitungen und mithilfe von Rezirkulations-Pumpengruppen auf die Heizflächen
verteilt. Die zugeführte Wassermenge richtet sich nach den unterschiedlichen Leitungsgeometrien und der Wärmelast
der jeweiligen Sektionen. Ein entsprechend angepasstes Rezirkulationsverhältnis sorgt dabei für eine
sichere, zuverlässige und wirtschaftliche Fahrweise des Kesselsystems. Bei jeder Zirkulation zwischen der
Dampftrommel und den heißen Oberflächen verdampft ein bestimmter Anteil des Kesselwassers. Die im Wasser
mitgeführten Dampfblasen werden im Inneren der Dampftrommel abgetrennt. Um die prozessbedingt ungleichmäßige
Dampfproduktion auszugleichen, kann optional ein Pufferspeicher installiert werden.
Das Wärmerückgewinnungssystem von Siemens ist speziell für die harten Umgebungsbedingungen im Stahlwerk
konzipiert. Dabei müssen die hohe Staubbeladung und korrosive Komponenten im Abgas ebenso beherrscht werden,
wie die wechselnden Abgastemperaturen und –mengen. Darüber hinaus ist das System mit den nötigen Sicherheitseinrichtungen
entsprechend der Druckgeräterichtlinie ausgerüstet. Das System ist modular aufgebaut und kann an die
verschiedenen Anforderungen im jeweiligen Werk angepasst werden Dies erleichtert die Modernisierung bestehender
Anlagen. Der Anlagenbetreiber hat die Wahl, die in Form von Dampf zurückgewonnene Energie direkt zu nutzen
oder beispielsweise zur Erzeugung elektrischer Energie in Dampfturbinen.
Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie in einem türkischen Stahlwerk wurde die Installation einer Energierückgewinnungsanlage
im Abgassystem eines Elektrolichtbogenofens mit einem Abstichgewicht von 190 Tonnen untersucht. Die Anlage wurde
für die Speisewasser-Vorwärmung im werkseigenen Kohlekraftwerk konzipiert. Die kontinuierliche 50 bar(a)
Hochdruck-Dampfproduktion ermöglicht eine jährliche Einsparung von rund 45.000 Tonnen Kohle im Kraftwerk.
Wird der Dampf direkt zur Stromerzeugung eingesetzt, ließe sich eine Leistung von fünf Megawatt (elektrisch)
erzielen. Dies entspricht einer Reduktion des spezifischen Energiebedarfs von 22,5 Kilowattstunden pro Tonne Rohstahl.
Der Siemens-Sektor Industry (Erlangen) ist der weltweit führende Anbieter innovativer und umweltfreundlicher
Produkte und Lösungen für Industrieunternehmen. Mit durchgängiger Automatisierungstechnik und Industriesoftware,
fundierter Branchenexpertise und technologiebasiertem Service steigert der Sektor die Produktivität, Effizienz
und die Flexibilität seiner Kunden. Der Sektor Industry hat weltweit mehr als 100.000 Beschäftigte und
umfasst die Divisionen Industry Automation, Drive Technologies und Customer Services sowie die Business Unit Metals
Technologies. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter http://www.siemens.com/industry
Die Business Unit Metals Technologies (Linz, Österreich) im Siemens-Sektor Industry ist ein weltweit
führender Lifecycle-Partner für die metallurgische Industrie. Die Business Unit bietet ein umfassendes
Technologie-, Modernisierung-, Produkt- und Serviceportfolio und integrierte Automatisierungs- und Umweltlösungen
für den gesamten Lebenszyklus von Anlagen. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter http://www.siemens.com/metals
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