Projektsteckbrief Salzgitter Flachstahl GmbH: Leuchtturm energieeffiziente Abwärmenutzung

Hintergrund

Die Salzgitter Flachstahl GmbH produziert hochwertige Stahlflachprodukte. Mit über 5.000 Mitarbeitern ist sie die größte Einzelgesellschaft der Salzgitter AG.  Im Jahr 2016 erzeugte das Unternehmen etwa 4,5 Millionen Tonnen Rohstahl und erarbeitete einen Umsatz von 2,3 Milliarden Euro. 

Zum Hüttenwerk gehören zwei Koksofenbatterien, eine Sinteranlage, drei Hochöfen, ein Stahlwerk und ein Warm- sowie ein Kaltwalzwerk. Hergestellt werden hier unter anderem Warmbreitband, Kaltfeinblech und oberflächenveredeltes Bandmaterial. Zum Herstellungsprogramm gehören Zieh-, Tiefzieh- und Sondertiefziehstähle, Bau- und Feinkornstähle sowie hoch- und höchstfeste Stähle.

Die Salzgitter Flachstahl GmbH hat das Ziel,  alle Produktionsanlagen möglichst energieeffizient zu bauen und zu betreiben, unter anderem durch Abwärmevermeidung und Abwärmenutzung. Auch bei bestehenden Anlagen wird kontinuierlich geprüft, ob noch Potenziale zu weiteren Verbesserungen in diesem Bereich vorhanden sind.

Rekuperator am Pfannenfeuer

Energieeffizienz im Unternehmen

Einer der größten Energieverbraucher des Standorts in Salzgitter ist das Stahlwerk. Bereits seit vielen Jahren setzen hier speziell geschulte Mitarbeiter Energieeffizienzmaßnahmen im Stahlwerk um, mit großem Erfolg.  Sie können dabei auf eine gute Datenbasis zurückgreifen, denn schon seit 1970 werden die wesentlichen Energieströme im Werk genauestens erfasst. 2009 wurde eigens das Projekt „EnergieEffizienz“ eingeführt. Unter diesem Dach analysieren die Mitarbeiter systematisch alle Anlagenbereiche des Werkes, und stoßen gezielt vielfältige Energieeffizienzmaßnahmen an.  Selbstverständlich ist im Werk ein nach DIN zertifiziertes Energiemanagementsystem implementiert, das die Arbeit des Projekts optimal unterstützt.

Aufgrund seiner Erfolge wurde das Projekt „EnergieEffizienz“ mehrfach von der Deutschen Energie-Agentur (dena) ausgezeichnet, unter anderem mit dem 1. Platz beim Energy Efficiency Award 2013.

Ein wesentliches Projekt zur  Abwärmenutzung im Stahlwerk ist der Umbau der Pfannenfeuer. An insgesamt sieben Pfannenfeuern ohne Abgaswärmenutzung werden dabei Wärmeübertrager (Rekuperatoren) installiert und die Abdichtungssysteme optimiert. Die dadurch ermöglichte Brennluftvorwärmung führt zusammen mit der besseren Abdichtung der Pfannen zu einer erheblichen Energieeinsparung.

Das Projekt

Die Pfannenfeuer des Stahlwerks dienen zur Aufheizung und Warmhaltung von Stahlgießpfannen. Um die Wärmeverluste des flüssigen Rohstahls bei den folgenden Prozessschritten zu begrenzen, ist eine Aufheizung und Warmhaltung der Pfannen notwendig.

Einordnung des Projekts

Vermeidung Prozessintern
InnerbetrieblichAußerbetrieblichVerstromung
          X

Ziel des Projekts ist es, die Abwärmeverluste an diesen Pfannenfeuern deutlich zu reduzieren. Eine bereits in 2012 erfolgte Umstellung an einem Pfannenfeuer hat zu einer deutlichen Energieeinsparung geführt. Daher sollen nun die anderen sieben Pfannenfeuer ohne Abwärmenutzung auf Pfannenfeuer mit Rekuperator umgerüstet und eine bessere Abdichtung umgesetzt werden. Das Abdichtungssystem zu  optimieren, ist  für jede Form der Abwärmenutzung entscheidend, damit ein möglichst großer Teil des Abgasstromes durch die Abwärmenutzung geleitet werden kann.

ProjektUmrüstung der Pfannenfeuer zur besseren Abwärmenutzung
Unternehmen Salzgitter Flachstahl GmbH
Projektentwicklungszeitraum 2015 - 2018
Jahr der Inbetriebnahme2018
BrancheStahlindustrie
Technologie Rekuperatoren an 7 Pfannenfeuern
Energieeinsparung30,3 GWh/a
CO2-Einsparung6.990 t/a
Förderfähige Investitionskosten1.950.000 €

Energiebedarfsmessung

Für alle Pfannenfeuer im Stahlwerk wird der Brennstoffbedarf bereits anhand einer Energieleistungskennzahl beurteilt. Der Koksgasverbrauch der Pfannenfeuer wird indirekt durch ein Wirkdruckverfahren (Blende) mit Messumformer gemessen.

Am Halleneingang des Stahlwerkes befindet sich eine Eingangsmessung für den gesamten Koksgasverbrauch des Stahlwerkes. An dieser Messung kann also der Gesamtbedarf an Koksgas für die beiden Verbraucher Pfannenfeuer und Mischer abgelesen werden.

Der Koksgasbedarf vom Mischer wird durch separate Blendenmessungen ermittelt. Somit ergibt sich bilanziell der Koksgasverbrauch für die Pfannenfeuer. Zusätzlich wird der Koksgasverbrauch der einzelnen Pfannenfeuer über Staudrucksonden im Leitsystem aufgezeichnet. Hiermit kann der Verbrauch an Koksgas für jedes Pfannenfeuer ermittelt werden.

Energieeinsparung

So kann die Energieeinsparung durch die Abwärmenutzung gut prognostiziert werden. Messungen am bereits umgerüsteten Pfannenfeuer haben gezeigt, dass durch die Wärmerückgewinnung eine Brennluftvorwärmung auf ca. 480°C möglich ist. Die dadurch erzielte Energieeinsparung an dem optimierten Pfannenfeuer liegt unter optimalen Betriebsbedingungen bei ca. 54 Prozent.

Der Einspareffekt durch das bessere Abdichtsystem ist abhängig vom Umfang der eisenhaltigen Rückstände am Pfannenrand. Dieser variiert von Pfanne zu Pfanne. Je höher der Grad dieser sogenannten Verbärung ist, desto durchlässiger ist die Abdichtung. 

Vergleich Pfannenfeuer mit und ohne Rekuperator

Auf den folgenden Bildern kann der direkte Vergleich eines Pfannenfeuers mit und ohne Rekuperator betrachtet werden. Das obere Bild zeigt das bereits umgerüstete Pfannenfeuer mit Rekuperator zur Abwärmenutzung und mit optimiertem Abdichtungssystem. Das untere Bild zeigt eines der alten Pfannenfeuer ohne abwärmebezogene Optimierung.

Finanzierung

Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Projekts wird daher eine Energieeinsparung von 48 % herangezogen, um den tatsächlichen Betriebsfall abzubilden. Das führt zu einer prognostizierten Energieeinsparung je Feuer von 4,3 GWh/a (15.600 GJ). Insgesamt würde sich die Einsparung damit auf 30,3 GWh/a (109.200 GJ/a) belaufen. Das entspricht einer CO2-Einsparung von ca. 6.990 t CO2 pro Jahr. Die Investitionskosten für diesen Umbau belaufen sich auf rund 1.950.000 €.
Aufgrund der in den letzten zwei Jahren deutlich gesunkenen Energiepreise werden die wirtschaftlichen Kriterien, die ein Investitionsvorhaben bei der Salzgitter Flachstahl GmbH erfüllen muss, nur mit Hilfe der Förderung durch die KfW erreicht. Somit ist der Zuschuss im Rahmen des Programms 294 der KfW eine wichtige Voraussetzung für die Umsetzung dieser Maßnahmen. Die Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen kommt der Allgemeinheit zu Gute.

Auswahl als Leuchtturm für energieeffizente Abwärmenutzung

Das Projekt weist bedeutende Energieeinsparungen durch die Vermeidung und Nutzung von Abwärme auf und ist gut auf andere Stahlwerke übertragbar. Das umfassende Konzept zur Energieeffizienzsteigerung entlang der gesamten Abwärmekaskade zeigt zugleich, welche Möglichkeiten das systematische Vorgehen unter Berücksichtigung des Gesamtsystems bieten kann. Salzgitter Flachstahl hat kontinuierlich viele Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs umgesetzt und ist damit ein Vorbild für andere Unternehmen. 

 

Sie möchten mehr über das Projekt erfahren?

Ihr Ansprechpartner bei der Salzgitter Flachstahl GmbH:

Ralph Schaper
Leiter Energiewirtschaft

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