Im Elektrostahlwerk der Stahlwerk Thüringen GmbH in Unterwellenborn ist seit April eine von Siemens Metals Technologies installierte Pilotanlage zur Wärmerückgewinnung in Betrieb.

Wärmeträger ist Salzschmelze.

Als Wärmeträgermedium dient eine Salzschmelze. Die Anlage ist mit dem bestehenden Abgassystem des Elektrolichtbogenofens verbunden. Ziel des zunächst auf ein Jahr befristeten Pilotprojekts ist es, mögliche Werkstoffe für den Einsatz unter hohen Temperaturen zu validieren sowie Bedingungen für eine möglichst hohe Effizienz bei der Energierückgewinnung zu untersuchen. Die von Siemens im Stahlwerk Thüringen installierte Wärmerückgewinnungsanlage verwendet als Trägermedium eine Salzschmelze aus einer eutektischen ternären Salzmischung.

1.500 Kilogramm Salz.

Im Tankbefinden sich rund 1.500 Kilogramm Salz, die Betriebstemperatur der Salzschmelze liegt bei 430 °C. Es können rund 65 kWh Energie zwischengespeichert beziehungsweise freigegeben werden. Dies entspricht einer Speicherfähigkeit von etwa 90 kWh/m3. Schwerpunkt des Pilotprojekts ist die Untersuchung verschiedener Werkstoffe, insbesondere am Wärmetauscher in der Heißgasleitung, da die hier eingesetzten Materialien aufgrund der hohen Gastemperaturen besonderen Belastungen ausgesetzt sind.

Siemens VAI ist verantwortlich für das Engineering der Wärmerückgewinnungsanlage, die Lieferung aller Komponenten einschließlich Elektrik und Automation sowie für die Montage und Inbetriebnahme. Zukünftig soll mit der neuen Technologie Energie auf hohem Temperaturniveau rückgewonnen werden und für Hochtemperaturwärme-Abnehmer oder die Stromproduktion zur Verfügung stehen. Die Erkenntnisse aus den Werkstoffuntersuchungen sind unabhängig vom Wärmeträgermedium und können daher auch für konventionelle Wasser-/Dampfsysteme genutzt werden.

Umweltbilanz eines Stahlwerks.

Die Rückgewinnung von Energie aus Ofenabgasen kann einen signifikanten Beitrag zur Reduzierung der Energiekosten und der Umweltbelastung leisten. Abgase aus Elektrolichtbogenöfen erreichen Temperaturen von bis zu 1600 °C. Rund 40 Prozent der im Schmelzprozess eingesetzten Energie ist im heißen Abgas enthalten. Bei einem Lichtbogenofen mit einem Abstichgewicht von 120 Tonnen sind dies rund 370 kWh/t Flüssigstahl, also mehr als 44 MWh pro Charge. Davon können bis zu 24 Prozent zurückgewonnen und beispielsweise für die betriebsinterne Prozessdampf- oder Stromerzeugung genutzt werden. Dies verbessert die Energie- und Umweltbilanz eines Stahlwerks deutlich: Der Energieverbrauch sinkt um 60 bis 80 kWh je Tonne Flüssigstahl und der CO2-Ausstoß lässt sich um bis zu 45 kg/t reduzieren.

Drucklos.

Da die heißen Abgase am Lichtbogenofen nicht kontinuierlich anfallen, muss die rückgewonnene Energie zwischengespeichert werden. Üblicherweise wird dazu Sattdampf als Wärmeträgermedium verwendet. Dies macht die Installation von Druckgefäßen und -leitungen erforderlich. Anlagen mit Salzschmelzen als Trägermedium arbeiten hingegen drucklos. Außerdem lassen sich hier Medientemperaturen von mehr als 500 °C realisieren, ohne dass eine Verdampfung einsetzt.