Dampf aus heißen Abgasen spart Energie im Stahlwerk

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 Energie 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 zehn 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 3500 °C 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 1800 °C 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 der Experten 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 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 angepassen. Das erleichtert besonders die Modernisierung bestehender Stahlwerke.

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