Verbundvorhaben: OptiLBO - Energieeffiziente und CO2-neutrale Stahlproduktion durch Einsatz additiver Fertigung und intelligenter Steuerung im Elektrolichtbogenofen Teilprojekt Küttner: Entwicklung der KI-optimierten Brennersteuerung und Prozessoptimierung
Zeitraum
2021-08-01 – 2025-01-31
Bewilligte Summe
434.060,14 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN2069D
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Eisen- und Stahlindustrie [EA3230]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN2)
Förderprogramm
Energie
Das übergeordnete Ziel ist eine Steigerung der Energieeffizienz eines Elektrolichtbogenofens (LBO) zum Einschmelzen von Stahlschrott durch die Verringerung des Erdgaseinsatzes um 10 - 20'%. Das entspricht einer Einsparung von mindestens 444 – 888 kWh pro Ofengang sowie der Reduzierung des CO2-Ausstoßes um 0,8 - 1,6't pro Schmelze. Dies soll durch die bauliche Optimierung der für den Stoffeintrag zuständigen Komponenten im LBO erfolgen. Eine deutliche CO2-Reduzierung des Gesamtprozesses wird durch die direkte Reduktion des eingesetzten Erdgases und Sauerstoffs, bedingt durch ein flexibles, innovatives Brennersystem und eine effizientere Prozessführung erreicht. Das neu entwickelte, additiv gefertigte Brennersystem wird des Weiteren in der Lage sein, stufenlos H2 als Brenngas einzusetzen. Die mögliche Substitution von Erdgas durch H2 und die Auswirkungen auf die metallurgische Prozesstechnik, den Ofenraum, die Verbrennungseigenschaften, Schadstoffbildung, Flammenform, Strömungsverhalten und Anforderungen an die Arbeitssicherheit sollen in diesem Forschungsvorhaben ebenfalls untersucht werden. Die Möglichkeiten alternative Kohlenstoffträger wie biogene HTC-Kohlen oder Kohlenstoff aus der türkisen Wasserstoffherstellung einzusetzen, und deren Wirksamkeit im metallurgischen Prozess, wird ebenfalls erörtert. Neben der Energieeffizienzsteigerung und der beschriebenen CO2-Einsparung, soll durch die Entwicklung einer KI-optimierten Brennersteuerung gekoppelt mit der Brennerentwicklung eine Reduzierung der Schadstoffemissionen (NOx und CO) und der unverbrannten CxHy erreicht werden. Diese Ziele sollen durch die Kombination von numerischen Simulationen, ausführlichen Untersuchungen an semi-industriellen Versuchsständen, der Implementierung in den Elektrolichtbogenofen, der Erweiterung der Steuerung, der additiven Fertigung der Brennereinheit, Langzeittest sowie Analysen und Aufzeigen von Lösungsmöglichkeiten erreicht werden.