Dampf aus heißen Abgasen spart Energie im Stahlwerk

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.

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 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 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.

Kommentare

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  1. jaja sagt:

    super innovativ. Bei kraftwerken haben se ja auch ganze 30 jahre gebraucht um festzustellen, dass man die kühlungswärme auch benutzen könnte.

  2. jadamals sagt:

    Es ist schon erstaunlich, dass dieses System der „Abgasrückrühlung zur Dampf- und Stromerzeugung bei der Elektro- Stahlerzeugung“ erst zu diesem Zeitpunkt hier und
    heute (?) publiziert wird. In Fachaufsätzen sicher bereits früher.
    Für SIEMENS dürfte die hier einfach aber in der Umsetzung sicher nicht ganz unkompli
    zierte Technik der effizienten „Energie- Rückgewinnung“ bereits seit langer Zeit nichts Neues sein. Andrerseits waren die Strompreise in Deutschland noch nie so hoch wie heute, die Gründe sind jedem Interessierten sicher bekannt und nun gehts auch in diesem Bereich gezwungenermaßen vermehrt ans Energie-, CO2- und Kostensparen.
    Als älterer Schiffsingenieur kann ich sagen, dass Siemens und Andere (z. B. AEG)
    bereits vor vielen Jahren grob vergleichbare Systeme bei der Nutzung von Abgaswärme
    zur Gewinnung von Dampf und Erzeugung von el. Strom mittels nachgeschalteter Turbo- Generatoren bei Diesel- und Turbinen angetriebenen Schiffen erfolgreich realisiert haben. Viel Erfolg dem Konzern.
    Den Redakteuren dieses Artikels die Empfehlung, den hier angegebenen Wert der Stromeinsparung pro Tonne Stahl bitte (nach oben) zu korrigieren. Danke…

    • jaja sagt:

      in erster linie haben die doch jahre gebraucht um zu sehen, wie man mit der technologie – die eigentlich selbstverständlich ist – dem bürger geld aus der tasche zeihen kann.
      Umweltbewusstsein oder solche dinge sind denen sowas von egal.