Vermeidung von CO2-Emissionen in der Stahlindustrie durch Einsatz von Wasserstoff an kontinuierlich betriebenen Thermoprozessanlagen am Beispiel von Wiedererwärmungsöfen, Teilvorhaben: Untersuchung des Verbrennungsverhaltens und Auswirkungen auf die Produktqualität bei H2-Anreicherung

Description: Ziel des Vorhabens ist es, die energiebedingten CO2-Emissionen an kontinuierlich betriebenen Thermoprozessanlagen zu senken, bzw. vollständig zu vermeiden, indem kohlenstoffhaltige Energieträger durch Wasserstoff substituiert werden. Die nachfolgende Prozess- und Produktqualität, unter den Bedingungen des veränderten Wärmprozesses wird durch die Anpassung der Prozessführung, der Entzunderung und Verwendung von oxidationskonditionierenden Beschichtungen sichergestellt. Der Einsatz von H2 erfordert eine Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung. Zusätzlich müssen Anpassungen der Armaturen, der M&R-Technik sowie der Prozesssteuerung geplant und umgesetzt werden. Hierzu werden mittels Brennerversuche und Simulationen sichere Betriebszustände der aktuell verbauten Brenner untersucht. Die maximale Wasserstoffverträglichkeit wird ermittelt und Anpassungen an der Brennertechnik vorgenommen, die einen dynamischen Betrieb mit Erdgas, H2 und deren Gemischen erlauben. Im Hinblick auf die Produktqualität werden Untersuchungen zum Einfluss der veränderten Ofenatmosphäre und Wärmeübertragung auf die Entkohlung, die Zunderbildung und die resultierenden Zunder- und Entzunderungseigenschaften durchgeführt. Zusätzlich werden oxidationsbeeinflussende Beschichtungen und angepassten Entzunderungsstrategien untersucht. Beim Wechsel der Gassorten muss mindestens eine gleichbleibende Produktionsmenge sowie Produktqualität erreicht werden. Anhand der Voruntersuchungen werden die sicherheitstechnischen Anforderungen, die Prozessteuerung und die Ofenregelung geprüft und angepasst. Ein wesentliches Ziel des geplanten Vorhabens ist die industrielle Umsetzung und Erprobung einer möglichst vollständigen Substitution des aktuell eingesetzten Erdgases durch Wasserstoff. Auf Basis der Ergebnisse werden Potenziale und Hemmnisse beim Umstieg auf Wasserstoff als Energieträger zusammengestellt, um eine höhere Akzeptanz der Technologie zu erreichen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Erdgas ? Stahlindustrie ? Energiebedingte CO2-Emissionen ? Wasserstoff ? Energieträger ? Beschichtung ? CO2-Minderung ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH (Betreiber*in)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Investigation of combustion behavior and effects on product quality with H2 enrichment
  Description: The aim of the project is to reduce or completely avoid energy-related CO2 emissions at continuously operated thermoprocessing plants by substituting carbon-containing energy sources with hydrogen. The subsequent process and product quality, under the conditions of the modified thermal process, will be ensured by adapting the process control, descaling and use of oxidation-conditioning coatings. The use of H2 requires an infrastructure for hydrogen supply. In addition, adaptations of the fittings, the M&R technology and the process control have to be planned and implemented. For this purpose, safe operating conditions of the currently installed burners are investigated by means of burner tests and simulations. The maximum hydrogen compatibility will be determined and adjustments will be made to the burner technology to allow dynamic operation with natural gas, H2 and their mixtures. With regard to product quality, investigations will be carried out on the influence of the changed furnace atmosphere and heat transfer on decarburization, scale formation and the resulting scale and descaling properties. In addition, oxidation-influencing coatings and adapted descaling strategies will be investigated. When changing the gas types, at least a constant production quantity as well as product quality must be achieved. On the basis of the preliminary investigations, the safety requirements, the process control and the furnace control will be examined and adapted. A major goal of the planned project is the industrial implementation and testing of a substitution of the currently used natural gas by hydrogen that is as complete as possible. On the basis of the results, potentials and obstacles for the switch to hydrogen as an energy carrier will be compiled in order to achieve a higher acceptance of the technology. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1127852

Status

Aktiv

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