Thermodynamische Analyse des elektrischen Energiebedarfs von Lichtbogenofen in der Stahlindustrie - Teil 2: Einfluss von Sauerstoff, Abgasnachverbrennung, Eisenschwamm, flussigem Roheisen und Schredderschrott

摘要

Der elektrische Energiebedarf ist neben dem Verbrauchswert fur Elektrodengraphit eine der wichtigen Kostengrossen in der Elektrostahlherstellung. Der Einfluss der verschiedenen Stoffeinsatze (Schrott, Legierungsmittel, Kalk, Kohle, Sauerstoff, flussiges Roheisen etc.) und Energietrager (Kohle, Erdgas, Kohlenstoffgehalt des Schrotts etc.) auf den spezifischen elektrischen Energiebedarf, auf die Produktivitat und auf die Produktionskosten von Lichtbogenofen ist dabei von besonderem Interesse. Die aktuellen Entwicklungen der Kosten fur Stahlschrott, Rohstoffe und Energie verstarken das Bestreben, den kostenoptimalen Energiemix in Abhangigkeit metallurgischer Randbedingungen fur den Lichtbogenofenprozess einzustellen. Zur Berechnung des elektrischen Energiebedarfs und des Gesamtenergieumsatzes wurden empirische Modelle, die auf linearen Regressionen umfangreicher Prozessdaten basieren, von Kohle [1-5] und von Adams [9, 12] vorgeschlagen. Diese Modelle dienen zur Abschatzung der Anderung des spezifischen elektrischen Energiebedarfs bzw. des spezifischen Gesamtenergieumsatzes bei Anderung einzelner Prozessparameter, wie z. B. der Substitution von Schrott durch Eisenschwamm (DRI) oder flussigem Roheisen, dem Einsatz von Erdgasbrennern oder der Erhohung des Kohleeinsatzes und des Sauerstoffeintrags. Wahrend die Anpassungen der Modellgleichungen an zunehmend umfangreichere Datenbanken im Lauf der letzten 13 Jahre zum Teil deutlich unterschiedliche Werte der Regressionskoeffizienten lieferten, basieren die jeweilige Modellbildungen auf der Energieerhaltung im Lichtbogenofenprozess. Daher ist zu erwarten, dass die geeignete Wahl der Modellterme und die Wertebereiche der Modellkoeffizienten aus einer detaillierten Betrachtung der Energiebilanz des Lichtbogenofenprozesses abzuleiten sind. In dieser Arbeit wird der Einfluss des Einsatzes von Sauerstoff, flussigem Roheisen, Eisenschwamm und Schredderschrott und der Einfluss der Nachverbrennung der LBO-Abgase auf den elektrischen Energiebedarf quantifiziert und mit den Koeffizienten der Regressionsmodelle verglichen. In einem ersten Artikel wurde der Einfluss von Ausbringen, Schlackenbildnern, Abstichtemperatur, Chargenzeit und Erdgasbrennern auf den elektrischen Energiebedarf bestimmt [6].