Stahlkonzern ArcelorMittal
„Hochofen Erdgaseinblasung“

Beinahe ein Fünftel der weltweiten CO2-Emissionen entfällt auf die Industrie. Die Verringerung der CO2-Bilanz dürfte spätestens seit der Einführung der CO2-Bepreisung jedem Unternehmen ein Anliegen sein. Der Stahlkonzern ArcelorMittal geht das Thema im Rahmen seiner Nachhaltigkeitsstrategie an, um seine CO2-Emissionen zu senken. Und spart überein gemeinsames Projekt mit NOPA nun jährlich 163.000 Tonnen CO2-Emissionen ein.

Auftraggeber: ArcelorMittal
Projektzeitraum: 2021
Standort: Eisenhüttenstadt

Besonderheiten:

• Projektierung und Auslegung durch NOPA
• Ersatz von Braunkohle durch Erdgas
• Einsparung von CO2-Emissionen
• Erhöhte Anlagenverfügbarkeit

Ansprechpartner NOPA:
Robert Mytzka

+49 (0) 3364-28 32-42

Projekt anfragen

Einsparung von CO2
Erdgaseinblasung in einen Hochofen

Gemeinsam mit NOPA ging ArcelorMittal die Verringerung der CO2-Bilanz an. Ziel des Projekts war die Errichtung einer Erdgaseinblasanlage für den Hochofen HO5A, über die eine dosierte Menge von Erdgas in den Hochofen eingeblasen werden kann.

NOPA unterstützte ArcelorMittal bereits während der Projektierungsphase, optimierte die geplanten Armaturen und trug dank einer Verringerung von Rohrdurchmessern und der Anzahl an Armaturen zu einem enormen Kostenersparnis bei. Zugleich konnten unsere Servicetechniker mit dem Umbau die anvisierte CO2-Einsparung realisieren.

Ersatz von Kohle durch Erdgas
Mehrstufenplan zur CO2-Reduzierung

Der HO5A ist ein moderner Hochofen. Je Tonne hergestelltem Roheisen gibt er rund 1,6 Tonnen CO2-Emissionen an die Atmosphäre ab. Dies resultiert aus dem Hochofenprozess, in dem zur Reduktion des Eisenerzes Kohlenstoff und Kohlenmonoxid zum Einsatz kommen. Um das gewünschte Produkt herzustellen, bläst der HO5A aktuell rund 230 kg/tHM Kohle ein, davon 60 Prozent Steinkohle und 40 Prozent Braunkohle.

Aufgrund der bereits bestehenden Beschränkungen und Umweltauflagen ist es erforderlich, die CO2-Emissionen des Hochofens zu senken. Hierfür hat ArcelorMittal einen Mehrstufenplan geschaffen. Die erste Stufe – der Ersatz von Braunkohle durch Erdgas – setzte NOPA 2021 gemeinsam mit dem Unternehmen um. Damit lässt sich nun jährlich eine signifikante Menge CO2 einsparen.

Die wichtigsten Eckdaten des Projekts im Überblick:

• Einblasung von bis zu 20.000 m³ i.N. Erdgas bei einem Druck von 10 bis 16 bar
• Transport des Erdgases zur Verteilstation und Einspeisung über 26 Lanzen
• Steuerung des Systems über eine SPS-Steuerung für eine dosierte Zuführung
• Regelbereich des Durchflussmengenmessers (MFC) zwischen 30 Nm³/h und 900 Nm³/h
• Abschaltung einzelner Lanzen bei minimaler Einblasrate
• klimatische Bedingungen: Höhe über NN ca. 45 Meter, -25°C bis +45°C angenommene Lufttemperatur
• maximale Verfügbarkeit der Anlage

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Von der Projektierung zur Realisierung
Beratung, Berechnung und Optimierung durch NOPA

Der zu schaffende Prozess sieht vor, dass das Erdgas vom Einblasepunkt des Vorlieferanten zu einer Gasdruckregel- und Messanlage geleitet und dort auf den für den Hochofenprozess erforderlichen Druck von 10 bis 16 bar gebracht wird. Anschließend leitet eine Leitung das Erdgas zur Verteilstation, von wo aus es auf 26 Lanzen aufgeteilt und über eine Rohrbrücke in den Hochofen HO5A eingeblasen wird. NOPA begleitete das Vorhaben bereits während der Projektierungsphase.

Dabei lag der Fokus auf zwei Bereichen:

• Rohrleitungsquerschnitte: NOPA berechnete die erforderlichen Rohrleitungsquerschnitte zur Umsetzung des Vorhabens. Durch die Berechnung der erforderlichen Durchflussmengen und Druckverluste konnten einige Rohrleitungen kleiner umgesetzt werden. Damit sparte ArcelorMittal einerseits Material und Kosten ein, andererseits aber auch wertvollen Platz.
• Optimierung des Armatureneinsatzes: Unsere Ingenieure legten die Armaturen aus, die für die Regelung der Einblasung und die Absperrung verantwortlich sind. An die Stelle der zuvor vorgesehenen drei Armaturen (doppelte Absperrfunktion, Regelfunktion) trat ein einziges Hybridventil, das drei Funktionen in sich vereint: eine Doppelabsperrung und die Regelfunktion. So konnten 26 Armaturen eingespart werden.

NOPA begleitete das gesamte Vorhaben von der Beratung in der Projektphase über die spätere Optimierung aufgrund zwischenzeitlicher Änderungen bis hin zur Lieferung der Armaturen und erneuten Optimierung während der Realisierungsphase.

Nutzen des Projekts
Dank Umrüstung 163.000 Tonnen CO2-Einsparung pro Jahr

Das Projekt Erdgaseinblasung in den Hochofen HO5A hat ArcelorMittal seinem großen Ziel, den CO2-Fußabdruck des Unternehmens zu verbessern, einen großen Schritt näher gebracht. Das Stahlwerk profitiert infolgedessen von diesen Vorteilen:

• Einsparung von 163.000 Tonnen CO2 pro Jahr
• höhere Anlagenverfügbarkeit
• Einsparung von Kosten durch geringeren Materialaufwand
• günstigere Raumverhältnisse