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T1 - Laser-Abgasanalyse als Mittel zur Steuerung des Elektrolichtbogenofens

AU - Krassnig, Hans-Jörg

N1 - nicht gesperrt

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Das am Elektrolichtbogenofen der Stahl- und Walzwerk Marienhütte GesmbH installierte Lasermesssystem LINDARC stellt das erste In-situ-Abgasanalysesystem für eine industrielle Anwendung am Elektrolichtbogenofen dar. Das Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, ob die daraus kontinuierlich erhaltenen Abgasanalysen geeignet sind, die Nachverbrennung der Prozessgase im Elektrolichtbogenofen zu optimieren. In dieser Arbeit ist eine dynamische Steuerung des Nachverbrennungssystems entwickelt worden, welche die jeweils nötige Sauerstoffmenge in Abhängigkeit vom CO/O2-Verhältnis im Abgas über die Nachverbrennungs-Injektoren in den Ofen zuführt. Nachdem jedoch das Lasermesssystem keine Information über den H2- und CH4-Gehalt des Abgases liefert, wurden parallel dazu mit konventioneller Analysetechnik Vergleichsmessungen im Bereich der Lasermessung und am Ende der Heißgasleitung durchgeführt. Dabei konnte eine Übereinstimmung der Messergebnisse hinsichtlich CO und O2 zwischen Laser- und konventioneller Analysetechnik festgestellt werden. Des Weiteren wurde eine enge Korrelation zwischen CO und H2 bzw. CH4 gefunden. Diese Korrelation erlaubte es, auf dem mit dem Lasersystem kontinuierlich gemessenen CO-Gehalt eine dynamische Steuerung aufzubauen. Die Auswertung der Versuchskampagnen hinsichtlich der Beurteilung der Energieeffizienz geschah mit einem statistischen Modell. Die Erstellung einer umfassenden Energie- und Stoffbilanz erfolgte auf Basis des Thermodynamik-Programmes HSC. Die im Zuge dieser Arbeit erfolgte Optimierung des Nachverbrennungssystems sowie der Brenner- und Manipulatorfahrweise führte zu einer nachhaltigen Steigerung der Produktivität um über 5 % und einer Verminderung des Verbrauchs an elektrischer Energie um ca. 6 %.

AB - Das am Elektrolichtbogenofen der Stahl- und Walzwerk Marienhütte GesmbH installierte Lasermesssystem LINDARC stellt das erste In-situ-Abgasanalysesystem für eine industrielle Anwendung am Elektrolichtbogenofen dar. Das Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, ob die daraus kontinuierlich erhaltenen Abgasanalysen geeignet sind, die Nachverbrennung der Prozessgase im Elektrolichtbogenofen zu optimieren. In dieser Arbeit ist eine dynamische Steuerung des Nachverbrennungssystems entwickelt worden, welche die jeweils nötige Sauerstoffmenge in Abhängigkeit vom CO/O2-Verhältnis im Abgas über die Nachverbrennungs-Injektoren in den Ofen zuführt. Nachdem jedoch das Lasermesssystem keine Information über den H2- und CH4-Gehalt des Abgases liefert, wurden parallel dazu mit konventioneller Analysetechnik Vergleichsmessungen im Bereich der Lasermessung und am Ende der Heißgasleitung durchgeführt. Dabei konnte eine Übereinstimmung der Messergebnisse hinsichtlich CO und O2 zwischen Laser- und konventioneller Analysetechnik festgestellt werden. Des Weiteren wurde eine enge Korrelation zwischen CO und H2 bzw. CH4 gefunden. Diese Korrelation erlaubte es, auf dem mit dem Lasersystem kontinuierlich gemessenen CO-Gehalt eine dynamische Steuerung aufzubauen. Die Auswertung der Versuchskampagnen hinsichtlich der Beurteilung der Energieeffizienz geschah mit einem statistischen Modell. Die Erstellung einer umfassenden Energie- und Stoffbilanz erfolgte auf Basis des Thermodynamik-Programmes HSC. Die im Zuge dieser Arbeit erfolgte Optimierung des Nachverbrennungssystems sowie der Brenner- und Manipulatorfahrweise führte zu einer nachhaltigen Steigerung der Produktivität um über 5 % und einer Verminderung des Verbrauchs an elektrischer Energie um ca. 6 %.

KW - Elektrolichtbogenofen

KW - Abgasanalyse

KW - Lasermessung

KW - Nachverbrennung

KW - Energiebilanz

KW - Stoffbilanz

KW - Prozessoptimierung

KW - electric arc furnace

KW - offgas analysis

KW - laser measurement

KW - energy balance

KW - mass balance

KW - post combustion

KW - process optimization

M3 - Dissertation

ER -