Am 02. Juli 2024 fand das gemeinsame Kick-Off-Meeting zum BMWK-Verbundprojekt „FlexLadleHeat“ in Kehl statt. Neben dem IOB nahm das GHI, der Projektträger Jülich sowie die Projektpartner vor Ort, die Badischen Stahlwerke sowie die Badische Stahl-Engineering GmbH, teil. Das IOB wurde durch Professor Christian Wuppermann, Nico Schmitz, Nicolas Dinsing und Hannah Kaiser vertreten.
In Kooperation mit dem RWTH-Institut für Gesteinshüttenkunde (GHI), den Badischen Stahlwerken (BSW) und der Badische Stahl-Engineering GmbH (BSE) soll im Zuge des Verbundvorhabens „FlexLadleHeat“ ein effizientes Oxyfuel-Verbrennungssystem für die Vorwärmung von Transportpfannen in der Stahlindustrie entwickelt werden. Ziel ist der flexible Einsatz von Wasserstoff und Ammoniak als Brennstoff in Elektrostahlwerken im Bereich der Pfannenwirtschaft mit dem Ziel der Reduktion der CO2-Emissionen. Hierfür werden die Entwicklung und Demonstration eines innovativen Pfannenfeuer-Systems mit einem flexiblen Brenner angestrebt, der mit Sauerstoff als Oxidator und beliebigen Gemischen aus Wasserstoff, Ammoniak und Erdgas betrieben werden kann. Zusätzlich wird ein optimales Feuerfest-Zustellungskonzept für die Pfanne erarbeitet. Neben einer neuen Brenner- und Regelungstechnik sollen digitale Prozessmodelle auf Basis von numerischen Strömungssimulationen erstellt werden. Diese sollen die Effizienz des Pfannenfeuer-Systems zusätzlich steigern. Mit der Substitution fossiler Brennstoffe mit wasserstoffbasierten Brennstoffen leistet das Vorhaben einen fundamentalen Beitrag zur vollständigen Defossilisierung der Stahlproduktion entlang der Elektrostahlroute. Eine Übertragung der technischen Entwicklungen des Projekts auf andere Aggregate im Stahlwerksumfeld nach dem Projektende wird angestrebt.
Aufgabe des IOBs in diesem Projekt ist die Entwicklung digitaler Prozessmodelle auf Basis von numerischen Strömungssimulationen (CFD) und die Durchführung von experimentellen Untersuchungen des Pfannenfeuer-Systems zur Validierung der aufgebauten Prozessmodelle. Numerische Simulationen sind ein bewährtes Werkzeug in der Auslegung und Optimierung von thermoprozesstechnischen Anlagen und ermöglichen es, Parameterstudien zeit- und kosteneffizient durchzuführen. Als solche können sie auch zur Optimierung von Pfannenfeuersystemen und als Basis zur anschließenden Erstellung eines reduzierten Ofenmodells verwendet werden, das einen Beitrag zur effizienten Betriebsweise des Pfannenfeuers leistet. Der Umfang geeigneter Simulationsmodelle erstreckt sich von der Abbildung eigentlichen Fluidströmung über Modelle für Turbulenz, Wärmeübertragung durch Konvektion, Wärmestrahlung und chemische (Verbrennungs-)Reaktionen.
Kick-Off-Meeting bei den Badischen Stahlwerken
Bei dem Kick-Off-Meeting trafen sich die Projektpartner sowie der Projektträger Jülich (PtJ) und läuteten gemeinsam den Start des Verbundprojekts ein. Nach der Begrüßung durch den Geschäftsführer der Badischen Stahlwerke, Andreas Volkert und Professor Christian Wuppermann wurde das Projekt, die Aufgaben der einzelnen Projektpartner sowie die bisherigen Projektfortschritte vorgestellt. Es folgte die feierliche Unterzeichnung des Kooperationsvertrags durch Professor Christian Wuppermann, Andreas Volkert und Sebastian Baumgartner (Geschäftsführer der Badischen Stahl-Engineering GmbH). Anschließend wurde die Produktion und die Pfannenwirtschaft des Elektrostahlwerks der BSW besichtigt. Am Abend trafen sich die Teilnehmer zu einem Abendessen und ließen gemeinsam den Tag ausklingen.
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