Sensortechnologie am Elektroniklichtbogenofen

22. Februar 2017

Wer analysiert gewinnt

Für fast jeden Anwendungsfall in der Metall- und Stahlbranche liefert SICK Sensorlösungen, auch in der Welt der Analysenmesstechnik. Neu ist die Abgasmessung am Elektrolichtbogenofen mit METPAX300, einem kundenspezifischen Analysensystem.

 

DSC05777_4c_Beitragsbild

 

Ob bei der Herstellung von Baustahl, Qualitäts- oder Edelstählen, überwiegend wird Stahlschrott zur neuen Verwendung im Elektrolichtbogenofen (EAF) eingeschmolzen – das verbraucht weniger Energie als die Stahlerzeugung über die Hochofenroute. In beiden Fällen sind die Umgebungsbedingungen allerdings gleich: Schmutz, Hitze, Vibrationen, Lärm. Unter diesen Voraussetzungen hat es die Messtechnik oft schwer, ausfallsicher und genau zu messen. Verlässliche Messtechnik einzusetzen ist jedoch zwingend, um die Produktion kostengünstiger zu fahren, die Klimaschutzziele zu erreichen sowie die Flexibilität und Sicherheit zu erhöhen.

 

Bereits am Elektrolichtbogenofen sind die Messaufgaben vielfältig. Die robuste Sensortechnologie von SICK unterstützt auch hier in vielerlei Anwendungen dabei, Gefahren und Störungen rechtzeitig zu melden: bei der Schrottzufuhr, bei der Ofenbrenneranlage selbst bis hin zum Pfannenhandling. Direkt am Ofen ist u. a. die Kontrolle des Sauerstoffverbrauchs und des Erdgasverbrauchs erforderlich. Die Überwachung des Brennstoffdrucks und der Temperatur sind ebenso gefragt wie das Überwachen der Inertisierung von Brennstoff- und Öltanks. Und ganz wichtig: die Abgasmessung.

 

Abgas mit System analysieren

Erst die genaue Analyse des Abgases am Elektrolichtbogenofen lässt die ökonomische Feinsteuerung bei der Kohleneinblasung, bei der Injektion von Sauerstoff und der Einstellung der Brenner überhaupt zu. In diesem Bereich ist die Gasmatrix recht diffizil zu ermitteln, denn verschiedene Sorten von Schrott, aber auch DRI (Direct Reduced Iron), HBI (Hot Briquetted Iron) und Roheisen werden im Elektrolichtbogenofen eingesetzt. Dieser bunte Mix zeigt sich im Abgas als klebriger Dreck und dicker Staub – und das Ganze bei einer Abgastemperatur von bis zu 1.700 °C. Teamarbeit ist gefordert, um unter diesen Bedingungen die Gaszusammensetzung zu ermitteln: mit dem Prozess-Gasanalysator MCS300P, dem Laser-Sauerstofftransmitter TRANSIC100LP und der Gasentnahmelanze für hohe Staubkonzentrationen, METPRO. Die Analysentechnik ist in einem Edelstahlschrank zu einem robusten und wartungsarmen System eingebaut – zu METPAX300. Dieses kundenspezifische Analysensystem ist neu und von SICK.

 

GA_App_MET-Pro_freistellt_zugeschnittenCO, CO2, H2O, O2 – METPAX300 analysiert gezielt die Abgaszusammensetzung. Aus dem Abgasstrang gleich hinter dem Elektrolichtbogenofen entnimmt die wassergekühlte Sonde METPRO Abgas. Ein Teil des Abgases strömt durch den innovativen Cross-flow-Filter – von SICK speziell für diese Applikation optimiert. Vom Staub befreit fließt das Gas dann über eine beheizte Messgasleitung zum Prozess-Gasanalysator MCS300P und anschließend zur Sauerstoffmessung mit dem robusten TRANSIC100LP. Dank der Heißmesstechnik des MCS300P gibt es keine Kondensationsprobleme und gleichzeitig erkennt er durch die Feuchtemessung Leckagen an wassergekühlten Bauteilen des EAF. Der Prozess-Gasanalysator misst direkt im Originalgas. Der Analysenschrank ist speziell auf „Heavy Duty“-Anforderungen ausgelegt. Druckluftbetriebene Vortex-Kühler kühlen und spülen permanent den Innenraum des Analyseschranks. Der kühlende Luftstrom wird von innen nach außen geleitet. Ein Staubeintrag ist somit ausgeschlossen, ebenso die Überhitzung.

 

METPAX300 bringt Klarheit

Die Analyse des Abgases ermöglicht dem Anlagenbetreiber Rückschlüsse auf die Schlackenqualität bei der Messung des Verhältnisses von CO zu CO2 und O2. Das Analysenergebnis gibt Aufschluss über den Kohlenstoffgehalt der Schmelze durch die Messung des Verhältnisses von CO zu CO2. Sie reduziert den Energieverbrauch durch die optimal abgestimmte O2-Injektion und die optimale Verbrennung des CO im Ofen. Sie erlaubt die Feineinstellung der Brenner für die Sauerstoffinjektion und Kohleneinblasung durch die Einstellung des Verhältnisses von CH4 zu O2 an den Ofenwandbrennern. Und sie hilft bei der Vermeidung von Explosionen und Ofendurchbrüchen, die durch zu hohe CO-Gehalte im Abgas oder durch Wasserleckagen entstehen können.

 

Qualität anerkannt

Nur hochwertige Hardware, die gleichbleibende Messqualität liefert, kann in diesem Umfeld überhaupt bestehen. Um das zu überprüfen, wurde das System bei Hellenic Halyvourgia, einem Stahlwerk in Griechenland, unter harten Betriebsbedingungen in einem Zeitraum von 18 Monaten getestet. Der Test dokumentiert, dass das Analysensystem METPAX300 zuverlässige Messergebnisse liefert und zudem funktionssicher ist. Beide Kriterien, Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit, sind die Basis, Prozesse zu optimieren und feinzusteuern. Und sie sind die Voraussetzung für den dauerhaften und reibungslosen Betrieb.

Der Kunde ist hochzufrieden und übernimmt das System nach dem erfolgreichen Testbetrieb.

 

Print Friendly