AT523552A1

AT523552A1 - Stranggusswärmenutzung für Einsatzmaterial eines E - Ofens

Info

Publication number: AT523552A1
Application number: ATA48/2020A
Authority: AT
Inventors: Falkinger Ing Walter
Original assignee: Falkinger Ing Walter
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-09-15

Abstract

Nutzung der Strangusswärme zur Vorerwärmung des Einsatzmaterials eines Elektroofen in einem Drehrohrofen ermöglicht z.B. bei der Stahlproduktion eine Einsparung von elektrischer Energie bis zum etwa halben Betrag gegenüber einer vollständigen Erwärmung des Einsatzmaterials von Umgebungstemperatur aus.

Description

Bei üblichen Elektroschmelzöfen wird das Einsatzgut in der Regel von Umgebungstemperatur bis zur flüssigen Schmelze mit elektrischer Energie erwärmt / verflüssigt. Die so gewonnene Schmelze wird zumeist in Stranggussanlagen zur weiteren Verarbeitung eingebracht und Brammen erzeugt, die zu Blechen weiterverarbeitet werden. Beim Strangguss wird die flüssige Metallschmelze in einer gekühlten Metallkokille soweit abgekühlt, dass eine Schale aus festem Metall entsteht und unter weiterer Wärmeabfuhr zumeist im Gießbogen durch dosiertes Aufsprühen von Wasser der Strang in den festen Aggregatzustand übergeführt.

Der Wärmeinhalt des hier entstehenden Wasserdampfes entspricht im Wesentlichen der Schmelzenthalpie des Metalls und wird meist ungenutzt in die Umgebung abgeführt. Im Normalfall erfolgt keine weitere künstliche Abkühlung des glühenden Stranges, welcher eine Temperatur z.B. bei Stahl von etwa 1400° C aufweist, oder auch Nutzung der sensiblen Wärme des Stranges. Die Gesamtwärmeleistung von flüssigem Stahl bezogen auf eine Produktion von 1 Mio. Jahrestonnen beträgt etwa 28 MWth., wobei auf die Schmelzwärme etwa 8 MWth. entfallen und ca. 20 MWth. auf die sensible Abkühlung.

Es wäre wünschenswert, wenn die gesamte Produktion nach dem Ablängen heiß direkt im Warmwalzwerk weiterverarbeitet würde, aber ein Teil muss zumeist aus organisatorischen Gründen auf einem Lagerplatz auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden und wird nach abermaligem Aufwärmen im Warmwalzwerk eingesetzt. In vielen Fällen ist auch ein Absenken der Temperatur von den angeführten ca. 1400° C auf unter 1000° C wünschenswert, wo diese Wärme und der Anteil zur vollständigen Abkühlung für

gegenständliche Maßnahme genutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Maßnahmen zu beschreiben, bei welcher die latente und sensible Stranggusswärme für die Einsparung von elektrischer Energie beim E —

Ofen verwendet werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass die Latentwärme durch die Abkühlung des Stranges zur Dampfgewinnung und der Dampf als Wärmeträgermedium verwendet wird und dieser im Wesentlichen auf Sattdampfniveau bei 100° C vorliegt. Dieser Dampf wird durch die sensible Wärme des Stranges bis etwa 1000° C (so hoch wie möglich) überhitzt und erwärmt in einem Drehrohrofen das zerkleinerte Einsatzgut des E — Ofens bis ca. 1000° C. Dadurch ist im Wesentlichen nur noch eine Erwärmung des Einsatzgutes von etwa 1000° € auf ca. 1400° C, sowie die Einbringung der Schmelzwärme erforderlich.

Durch diesen Umstand kann eine elektrische Leistung von etwa 14 MW (bezogen auf 1 Mio Jato) eingespart werden. Die effektive Leistung zur Weitererwärmung von ca. 1000° C bis ca. 1400° C beträgt ca. 6 MW und die Schmelzwärme in der Höhe von ca. 8 MW , in Summe ca. 14 MW. Bei vollständiger Erwärmung des Einsatzgutes / Schrotts ohne Vorerwärmung im E — Ofen beträgt dieser Wert 28 MW (bezogen auf 1 Mio Jato), dies einer Einsparung von

etwa der Hälfte bedeutet.

Vorrichtungen zur Nutzung der sensiblen Wärme des Stranges sind grundsätzlich bekannt, welche zumeist die Form und Funktion eines Strahlungskessels aufweisen, wo der Strang eingehaust wird und die Gehäusewände mit Rohrschlagen ausgestattet ist, wo durch die Strahlungswärme indirekt ein Wärmeträgermedium zumeist auf Umgebungsdruck erhitzt und

dies z.B. für die Wasserdampferwärmung und Nutzung zur Stromerzeugung eingesetzt wird. 1

werden, die eine solche Strömung begünstigen.

Nach der Durchströmung des Drehrohrofens mit der Abgabe der Wärme an das Einsatzmaterial ist noch die Wärmegewinnung durch Kondensation entweder für Heizzwecke oder direkt zur Stromgewinnung in einer Kondensationsturbine oder auch zur Nutzung der Heizwärme zum Betrieb eines ORC — Prozesses möglich. Dies ist vor allem dann angezeigt, wenn das Einsatzmaterial verschmutzt oder mit Lacken behaftet ist, die bei Erhitzung zum Teil ein Gas, teils Staub an das Wärmeträgermedium abgeben, sodass zur Aufrechterhaltung des Vakuums bei der Kondensation große Leistungen zur Absaugung dieser nicht kondensierbaren Anteile erforderlich werden. Eine Vorsehung eines E — Filters zur Abscheidung der Feststoffe ist sicher angezeigt. Das Einsatzmaterial sollte soweit zerkleinert

werden, dass es für den Drehrohofen gängig ist.

Beim ORC — Prozess ist kein Vakuum erforderlich. Die Kondensationswärmeleistung entspricht im Wesentlichen der Schmelzwärme des Einsatzmaterials und der Wirkungsgrad bei Wasserdampfprozess und sehr ähnlich beim ORC — Prozess beträgt bei 100° C und einer Kondensatortemperatur von etwa 30° C etwa 15 %, umgelegt auf 1 Mio Jato Stahlproduktion etwa 1,2 MWel. Die Verwendung könnte auch für einen Ventilator gedacht werden, wenn der Dampfstrom zur Erwärmung mit einem solchen bewegt werden müsste, um die Strömungswiderstände zu überwinden, dies bei Wärmeträgermedium CO2 der Fall wäre, welches im Kreislauf geführt würde. Medium Wasserdampf oder CO2 ist wegen der Vermeidung der Verzunderung des Einsatzmaterials erforderlich.

Es ist zumindest denkbar, dass die abgekühlten Brammen vor dem Einsatz im Warmwalzwerk elektrisch erwärmt werden. In diesem Fall wäre es auch möglich die noch glühenden Blechrollen hier für die Vorerwärmung der kalten Brammen mittels eines kreislaufgeführten Wärmeträgermediums bis etwa 600° C einzusetzen und erst dann elektrisch bis zur

gewünschten Temperatur weiter zu erwärmen.

Claims

1. Nutzung der Strangusswärme zur Vorerwärmung des Einsatzmaterials eines Elektroofen dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzmaterial in einem Drehrohrofen mit einem Wäremträgermedium (Wasserdampf oder CO2) mit der Strangusswärme vorerwärmt wird und die Weitererwärmung und Zufuhr der Schmelzwärme auf

elektrischem Wege erfolgt.

2. Nutzung der Strangusswärme zur Vorerwärmung des Einsatzmaterials eines Elektroofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass bei Wärmeträgermedium Wasserdampf dieser von aufgesprühtem Wasser zur Verfestigung des Stranges verwendet wird und dessen Überhitzung mittels der sensiblen Wärme des glühenden

Stranges erfolgt.

3. Nutzung der Strangusswärme zur Vorerwärmung des Einsatzmaterials eines Elektroofen nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf nach der Wärmeabgabe an das Einsatzgut im Drehrohrofen gereinigt wird und zur Heizwärmegewinnung oder Gewinnung von Strom mittels Wasserdampfprozess oder indirekt für einen ORC — Prozess verwendet wird.

4. Nutzung der Strangusswärme zur Vorerwärmung des Einsatzmaterials eines

Elektroofen nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei Wärmeträgermedium CO2 das Gas mittels Ventilator kreislaufgeführt wird.