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Kontakt

Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH
Ehinger Straße 200
47259 Duisburg

Telefon: +49 (0)203 999 01
Telefax: +49 (0)203 999 4411
E-Mail: post@hkm.de

Daten

Energieeinsparung*
ca. 190 GWh pro Jahr
CO2-Einsparung*
106.400 t pro Jahr

*bei Volllastbetrieb des Hochofens
Hüttenwerke Krupp Mannesmann (HKM)

Innovative Wärmetauscherlösung für Winderhitzer

Abwärmenutzung Wärmerückgewinnung

Der Hochofenprozess zur Stahlherstellung benötigt nicht nur Eisenerz und Koks, sondern auch ca. 1.300 Grad heiße Frischluft. Diese in so genannten Winderhitzern aufzuheizen, ist ein notwendiges, aber energieintensives Verfahren. Die Hüttenwerke Krupp Mannesmann (HKM) in Duisburg verbessern die Energieeffizienz der Brennmedienvorwärmung durch moderne Heat Pipe-Wärmetauscher.

Mit einer Produktionskapazität von 5,6 Millionen Tonnen Stahl erzeugen die Hüttenwerke Krupp Mannesmann mit ihrem integrierten Hüttenwerk in Duisburg (HKM) rund zwölf Prozent des in Deutschland hergestellten Rohstahls: Eine breite Palette verschiedener Stahlsorten, überwiegend Brammen- und Rundstrangguss u.a. für die Produktion von Großrohren und Karosserieaußenteilen. Diese gehen als Vormaterial an die HKM-Gesellschafter thyssenkrupp Steel Europe, Salzgitter Mannesmann und Vallourec, die daraus Fertigprodukte herstellen, wie u.a. auch das Stahlskelett der Berliner Reichstags-Kuppel oder Rohre für die North-Stream-Pipeline.

Immenser Energiebedarf zum Aufheizen kalter Luft

In den Duisburger Hochöfen von HKM wird dazu Eisenerz mithilfe von Koks und Einblaskohle reduziert und zu flüssigem Roheisen geschmolzen. Dies geschieht bei Temperaturen von bis zu 2.200°C unter gleichzeitigem Einblasen von 1.200-1.300°C erhitzter Luft (Heißwind) in die Hochofen-Reaktionszone. Das Erhitzen der kalten Umgebungsluft (Kaltwind) erfordert dabei immense Energiemengen und geschieht in kirchturmhohen Winderhitzern durch feuerbeständiger Wärme-Speichersteine. Dazu werden die im Hochofenprozess entstehenden Gichtgase als Brenngas verbrannt und zum Aufheizen über die Speichersteine geleitet. Wenn der Winderhitzer anschließend auf Frischluftzufuhr umgestellt wird, strömt Kaltwind, also Außenluft über die erhitzten Steine im Winderhitzer, wird dabei auf hohe Temperaturen erwärmt und verlässt den Winderhitzer als Heißwind Richtung Hochofen. All dies passiert in einem zeitlichen Wechsel zwischen Heizen und Kühlen (Blasen).

Winderhitzer-Wirkungsgrad um zehn Prozent verbessert

Doch während früher bei HKM das dabei anfallende, immer noch knapp 300 Grad heiße Abgas der Winderhitzer (Rauchgas) ungenutzt durch den Kamin nach außen strömte, entschied man sich, die Energieeffizienz weiter zu optimieren. Heute setzt HKM dazu einen modernen Wärmetauscher ein. Dieser nutzt die Restwärme des Rauchgases zur Vorheizung der dem Winderhitzer zugeführten Brennluft und Brenngas (Gichtgas, Koksofengas oder Erdgas). Ein System aus Wärmerohren (Heat Pipe) mit Wasser als Arbeitsmittel überträgt dabei die Wärme durch Verdampfen, Aufströmen und Kondensieren. Vorteil: Die so ausgetauschte Energie der Rauchgas-Abwärme lässt sich beim Aufheizen der Winderhitzer einsparen. Dadurch verbessert sich der Wirkungsgrad des Winderhitzers um rund zehn Prozent. D.h. beim Volllastbetrieb des Hochofens können immerhin 190 GWh Energie jährlich eingespart werden – etwa soviel, wie knapp 10.000 Einfamilienhäuser zum Heizen benötigen.


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