Energieersparnis in Produktionsanlagen durch heißen Dampf

Siemens hat eine Anlage entwickelt, mit der heißer Dampf aus Abgasen gewonnen werden kann. Lichtbogenöfen können somit einen Teil ihrer Produktionsenergie selbst erzeugen. Die Technik hat ein Einsparpotenzial von 45.000 Tonnen Kohle pro Jahr.

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 Das System besteht aus Dampfkessel, Rohrleitungen, Wassertanks und Pumpen und kann theoretisch die komplette konventionelle Kühlung ersetzen. Das bietet eine immense Energieersparnis. (Foto: Siemens-Pressebild)

Das System besteht aus Dampfkessel, Rohrleitungen, Wassertanks und Pumpen und kann theoretisch die komplette konventionelle Kühlung ersetzen. (Foto: Siemens-Pressebild)

Eine neue Lösung von Siemens nutzt die heißen Abgase von Lichtbogenöfen zur Dampferzeugung. Der Dampf kann dann in anderen Prozessen im Hüttenwerk oder zur Stromproduktion verwendet werden. Bisher werden die Abgase in der Regel nicht weiter verwendet, und deren Energieersparnis bleibt ungenutzt. Das System besteht aus Dampfkessel, Rohrleitungen, Wassertanks und Pumpen und lässt sich direkt in die bestehende Abgaskühlung einbinden. Es kann theoretisch die komplette konventionelle Kühlung ersetzen.

Eine Machbarkeitsstudie in einem türkischen Stahlwerk wies eine mögliche Einsparung von 44,5 Kilowattstunden Strom je produzierte Tonne Stahl nach. Das entspricht etwa 10 Prozent der eingesetzten elektrischen Energie. Verwendet man den Dampf stattdessen zur Vorwärmung des Speisewassers im Kraftwerk des Stahlbetriebs, ließen sich pro Jahr 45.000 Tonnen Kohle einsparen.

Ein Lichtbogenofen schmilzt Stahlschrott unter etwa 3.500 Grad Celsius heißen Lichtbögen, die mittels Hochspannung erzeugt werden. Je nach Betriebsweise entweicht bis zu ein Drittel der eingesetzten Energie über die Abgase. Üblicherweise werden die bis zu 1.800 Grad heißen Abgase über eine wassergekühlte Rohrleitung vom Ofen abgesaugt. Weil das Kühlwasser in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, darf es nicht verdampfen. Kühltürme führen die überschüssige Wärme ab.

An diesem Punkt setzt die Lösung von Siemens Metals Technologies an. Das heiße Abgas wird in einen Dampferzeuger geleitet, wo es Wasserrohre umströmt und dieses Wasser zum Verdampfen bringt. Ein ausgeklügeltes System aus ineinander verschachtelten Heizflächen stellt sicher, dass die Abgaswärme möglichst effizient ausgekoppelt wird. Spezielle Rezirkulations­pumpen stellen eine adäquate Kühlung des Dampfkessels sicher. Das System ist eigens für die hohen Staubmengen im Abgas, die zum Teil auch korrosiv wirken, ausgelegt und es kann schwankende Abgastemperaturen und -mengen verarbeiten.

Eine kontinuierliche Dampferzeugung, wie sie für die Stromproduktion benötigt wird, lässt sich mit optionalen Pufferspeichern, sogenannten Dampfakkumulatoren, erreichen. Um die Abgaswärme und so die Energieersparnis noch effizienter zu verwerten, kann man das Abgas nach dem Dampfkessel durch einen sogenannten Economizer führen. Dort umströmt es ein weiteres Rohrleitungssystem, um mit seiner Restwärme das Speisewasser für den Dampfkessel vorzuwärmen.

Das Dampferzeugungssystem ist modular aufgebaut und lässt sich einfach an die spezifischen Anforderungen jedes Werks anpassen. Das erleichtert besonders die Modernisierung bestehender Stahlwerke.

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