Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Effizienzverbesserung des Kupolofens durch inline Sauerstofferzeugung unter Nutzung eigener Prozessabwärme

Der Kupolofen ist ein Schachtofen, in dem Gusseisen aus Roheisen und Schrott mit Hilfe von Koks erschmolzen wird. Der Koksverbrauch liegt bei etwa 100 – 120 kg/t Gusseisen und führt damit zu spezifischen CO2-Emissionen von etwa 330 – 400 kg/t. Die Energie des Gichtgases (rund 40 % der eingesetzten Energie) wird bisher vor allem zur Winderhitzung verwendet. Die Winderhitzung führt zu einer Senkung des Koksverbrauchs und reduziert so den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen des Prozesses. Da nur rund 35 % der Energie im Gichtgas zur Winderhitzung genutzt werden kann, bietet sich Potential für eine Anwendung in weiteren Nebenprozessen. Zur weiteren Erhöhung der Energieeffizienz, der Produktivität sowie zur Verringerung des Koksverbrauchs wird in den Kupolöfen der Eisengießereien Sauerstoff eingesetzt. Die Sauerstoffanreicherung des Windes führt gegenüber der Verwendung von Luft zur weiteren Senkung des Koksbedarfs. Große Eisengießereien beziehen den Sauerstoff über Pipelines, KMU Eisengießereien über den Straßentransport.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Abwärme des Gießereiprozesses zu nutzen, um vor Ort Sauerstoff in line zu erzeugen. KMU Eisengießereien können so ihre Energieeffizienz verbessern und die Sauerstofflogistik einsparen. Im Vorhaben werden die Einsatzmöglichkeiten von keramischen Membranen zur Sauerstoff-Erzeugung untersucht und ihr Potential zur Erhöhung von Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz bzw. Reduktion der spezifischen CO2-Emissionen zu bewerten. Dabei soll die Arbeitshypothese geprüft werden, dass inline hergestellter Sauerstoff einen stabilen Kupolofenbetrieb gewährleistet und durch Wegfall des Transports wirtschaftlicher ist. Dazu soll ein Anlagenkonzept für die Einkopplung einer Sauerstoff-Membrananlage in eine Kupolofenanlage einer Eisengießerei unter Ausnutzung vorhandener Prozessabwärme entwickelt werden.