REVaMP: Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes

Horizon 2020, EU SPIRE, 1 January 2020 to 31 December 2023

Project description

In den europäischen Prozessindustrien werden große Mengen an Energie und Ressourcen verbraucht, um jährlich Millionen von Tonnen von Materialien zu produzieren. Insbesondere bei der Metallerzeugung werden metallische Abfälle aus Altgeräten recycelt und als Sekundärrohstoffe in den Prozessen eingesetzt. Die Verwendung von Schrott ist sowohl ökologisch als auch kommerziell vorteilhaft, da sie die Erschöpfung natürlicher primärer Ressourcen reduziert und Deponien mit Abfallmaterial vermieden werden. Noch wichtiger ist heute, dass der Energieverbrauch und die CO₂-Emissionen der Reduktionsprozesse von Metallerzen gesenkt oder sogar ganz vermieden werden können, wenn recycelte Materialien als Ausgangsmaterial verwendet werden. Die Metallproduktionsanlagen sind jedoch mit einer zunehmenden Variabilität der Material- und Energiezufuhr konfrontiert.

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Zusammenwirken der verschiedenen Nachrüstungslösungen für die Anwendungsfälle in REVaMP

Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, müssen bestehende Metallerzeugungsanlagen mit geeigneten Sensoren für die Schrottanalyse und den Ofenbetrieb nachgerüstet werden, damit die unterschiedlichen Bedingungen des Einsatzmaterials hinsichtlich Material und Energie erfüllt werden können. Darüber hinaus muss die Auswahl des optimalen Einsatzmaterials in Bezug auf Material- und Energieeffizienz durch die Anwendung geeigneter Prozesssteuerungs- und Entscheidungsunterstützungswerkzeuge verbessert werden. Auch Systeme zur Vorwärmung von festem Schrott können die Energieeffizienz der Schmelzprozesse erhöhen. Um das Prozessverhalten optimal zu überwachen und zu steuern, müssen modellbasierte Softwarewerkzeuge entwickelt und angewendet werden.

Das Hauptziel des REVaMP-Projekts ist die Entwicklung, Anpassung und Anwendung neuer Nachrüstungstechnologien, um der zunehmenden Rohstoffvariabilität gerecht zu werden und eine material- und energieeffiziente Nutzung des Ausgangsmaterials zu gewährleisten. Dies soll exemplarisch an drei verschiedenen Anwendungsfällen aus der Metallindustrie demonstriert werden. Aufgrund der industriellen Relevanz wurden die Anwendungsfälle aus der Elektro- und Sauerstoffstahlerzeugung, der Aluminiumraffination und dem Blei-Recycling ausgewählt. Die Leistung der verschiedenen Technologien wird bewertet und die Vorteile werden quantifiziert.

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Übersicht der beteiligten Projektpartner in REVaMP

Das REVaMP-Projekt wird Nachrüstungslösungen für die europäische Prozessindustrie entwickeln und testen, insbesondere für die sehr ressourcen- und energieintensive Metallproduktion. Mit fortschrittlichen prozessspezifischen Werkzeugen für die Charakterisierung von (Sekundär-)Rohstoffen, die Verbesserung der Energieeffizienz sowie die Prozessüberwachung und ‑steuerung werden die Energie- und Rohstoffeffizienz erheblich verbessert. Dies wird im Folgenden durch eine detaillierte Bewertung der erwarteten Auswirkungen auf die verschiedenen Anwendungsfälle der Stahl‑, Aluminium- und Bleiproduktion aufgezeigt. Die Bewertungen basieren auf den beteiligten Produktionsanlagen und werden dann so weit wie möglich auf alle Anlagen der betreffenden Partner und schließlich auf europäischer Ebene entsprechend der gesamten Produktionskapazität in Europa skaliert.

Das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik leitet als Partner des REVaMP-Projektes das Arbeitspaket “Bewertung von Nachrüstlösungen im industriellen Maßstab”. In diesem Rahmen werden umfangreiche Material- und Stoffstromanalysen (MFA) und Lebenszyklusanalysen bzw. Ökobilanzen (LCA) durchgeführt und koordiniert. In enger Zusammenarbeit mit den Partnern SIDENOR, GRUPAL und EXIDE wird das IOB drei Material- und Stoffstromanalysen sowie drei Lebenszyklusanalysen für verschiedene Produktionsszenarien der Stahl‑, Aluminium- und Bleiproduktion entwickeln. Abschließend wird eine Bewertung der entwickelten und implementierten Nachrüstungslösungen hinsichtlich technischer, ökologischer und ökonomischer Aspekte sowie ihrer sektorübergreifenden Übertragbarkeit durchgeführt.