Renewable Steel Gases Einbindung erneuerbarer Energie in die Stahlproduktion. Univ.-Prof. DI Dr.-Ing. Markus Lehner

Transkript

1 Renewable Steel Gases Einbindung erneuerbarer Energie in die Stahlproduktion Univ.-Prof. DI Dr.-Ing. Markus Lehner

2 Inhalt Projektpartner 1. Das Konzept Power-to-Gas 2. Kuppelgase eines integrierten Hüttenwerkes 3. Zielsetzungen des Projektes 4. Zweibett-Wirbelschicht-Vergasung (TU Wien) 5. Bilanzierungen und Schaltungsvarianten 6. Zusammenfassung 2

3 Projektpartner Einbindung erneuerbarer Energie in die Stahlproduktion zur Energieeffizienzsteigerung und Reduktion der CO2-Emissionen ( ) Projektpartner: Renewable Steel Gases Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2016 durchgeführt. 3

4 Das Konzept Power-to-Gas

5 Kuppelgase eines integrierten Hüttenwerkes Typische Zusammensetzung von Prozessgassen in einem integrierten Hüttenwerk Gichtgas Kokereigas Tiegelgas Min. Max. Min. Max. Mittel CO [Vol-%] ,4 5,8 60,9 H 2 [Vol-%] ,1 61,7 4,3 CO 2 [Vol-%] ,4 17,2 N 2 [Vol-%] ,5 6 15,5 CH 4 [Vol-%] 15,7 27 0,1 C x H y [Vol-%] 1,4 2,4 Unterer Heizwert Staubgehalt Schwefel gesamt * [kj/nm 3 ] [mg/nm 3 ] 0 10 [mg/nm 3 ] * Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Iron and Steel Production, Industrial Emissions Directive 2010/75/EU Integrated Pollution Prevention and Control,

6 Kuppelgase eines integrierten Hüttenwerkes Typische Zusammensetzung von Prozessgassen in einem integrierten Hüttenwerk Gichtgas Kokereigas Tiegelgas Min. Max. Min. Max. Mittel CO [Vol-%] ,4 5,8 60,9 H 2 [Vol-%] ,1 61,7 4,3 CO 2 [Vol-%] ,4 17,2 N 2 [Vol-%] ,5 6 15,5 CH 4 [Vol-%] 15,7 27 0,1 C x H y [Vol-%] 1,4 2,4 Unterer Heizwert [kj/nm 3 ] Staubgehalt [mg/nm 3 ] 0 10 Schwefel gesamt [mg/nm 3 ] * Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Iron and Steel Production, Industrial Emissions Directive 2010/75/EU Integrated Pollution Prevention and Control,

7 Zielsetzungen Projektinhalte 1. Entwicklung und experimentelle Untersuchung von Prozessketten zur Nutzung von Kuppelgasen unter Einbindung einer Power-to-Gas- Anlage und einer Zweibettwirbelschichtvergasung. 2. Herausarbeitung von Synergien (z.b. O 2 -Nutzung aus der Power-to- Gas -Anlage) im Umfeld eines integrierten Hüttenwerkes. 3. Bewertung der Prozessketten Ziele: Reduktion der CO 2 -Emissionen Steigerung der Energieeffizienz Einbindung erneuerbarer Energien Erzeugung von synthetischem Erdgas oder Schwachgas zur hüttenwerksinternen Verwendung 7

8 Zielsetzungen 8

9 Zweibett-Wirbelschichtvergasung 9

10 Zweibett-Wirbelschichtvergasung Zusammensetzung der Produktgase Vergasung Verbrennung H 2 -Quelle für Methanisierung oder Verwertung im Hüttenwerk biogene CO 2 -Quelle für die Methanisierung Quelle: D. Schweitzer et al., Energy Procedia, 2016, 86,

11 Zweibett-Wirbelschichtvergasung Versuchsanlage an der TU Wien 11

12 Versuchsanlage Methanisierung 3 Festbettreaktoren in Serie Durchflüsse bis 50 NL/min p = 1-20 bar T bis 700 C 12

13 Szenarien zur Einkopplungerneuerbarer Energie Szenario 1: 100 % Erdgas-Ersatz Szenario 2: maximale CO x -Reduktion Szenario 3: Nutzung der gesamten CO 2 -Emissionen des Hüttenwerks Weitere Festlegung: Kokereigas wird hüttenwerksintern genutzt und nicht weiter in die Prozesskettenentwürfe einbezogen. 13

14 Zusammenfassung Die Einbindung erneuerbarer Energie in Form von erneuerbaren Strom (Power-to-Gas) und der Zweibett- Wirbelschichtvergasung von Biomasse ist eine aussichtsreiche Option zur Reduktion des CO 2 - Footprints der Stahlproduktion Signifikante CO 2 -Reduktion erfordert große Mengen an erneuerbarer Energie (Verfügbarkeit, Kosten) Erhebliches Synergiepotential ist gegeben (C-Quellen, interne Nutzung der Produktgase, Sauerstoffnutzung) 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Ana Roza Medved, univ. dipl. inž. kem. Inž Dr. Philipp Biegger Prof. Dr.-Ing. Markus Lehner Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes Departement Energie- und Umweltverfahrenstechnik Montanuniversität Leoben Mail: Tel: +43 (0)