Lichtbogen-Stahlschmelze um 75 % bei der Energie
reduzierte, Innovation global von Eric Hoyer
Ich habe das ganze Verfahren vereinfacht und komme völlig ohne Lichtbogenschmelzen
aus, hierzu habe ich einen neuen Beitrag geschrieben.
Dabei geht es auch im Verhältnis von Kosten und Ersatz und Wartung um
eine Weltneuheit.
Diese Neuerung und Innovation lösen alle Optimierungen in meinen vorherigen
Beiträge ab und können sicherlich bei bestehenden Anlagen eingebunden werden.
Man könnte meine neue Anlage neben der herkömmlichen mit Lichtbogenschmelzen
betreiben.
Wenn neu gebaut wird, allein diese Einsparungen der
Lichtbogenschmelz-Anlagen werden Millionen € an Einsparungen erbringen.
Der Vorteil ist, die Produktion von Stahl wird auf Dauer verdoppelt werden können,
und der Strom für den Schmelzvorgang wird zu 100 % aus grünen-Strom erzeugt, was
die Strom und Energieaufwendung für eine Schmelze wird von deren Kosten auf ca.
20 % reduziert werden können. ( bei bedenken so rate ich mal ... zu lesen.)
Die Haltbarkeitszyklen übertreffen herkömmliche Anlagen bis zu 10-mal und mehr.
Eric Hoyer
22.01.2025
22.01.2025 06.12.2024 , 1954 1727 1449
50 t, habe ich als einigen Wert gefunden. (die Ofenkapazität) wird in Tonnen angegeben und bezieht sich in der Regel auf die Flüssigstahlmenge, d. h. das Abstichgewicht. Die Bandbreite der Baugrößen erstreckt sich von etwa 1 t (kleinere Gießereien) bis zu 300 t (große Stahlwerke). Mit einem Lichtbogenofen lassen sich so bis zu 2,6 Mio. Tonnen Flüssigstahl/Jahr herstellen.[6]" Eine Tonne Speckstein bei 900 °C hat eine Energie von ?? dies ist das Volumen das unter einer Anlage eines Lichtbogenofens sich befindet. ich denke in der oberen Schicht 1000 t Speckstein und im unteren Schlacke, die sofort nach Entnahme dort unter die Specksteinsicht eingebracht wird und ca. 1,500 °C in sich hat. Ich denke, 100 Parabolspiegel ist gut. Nullstrom von z. B. 5 eigenen und 50 WKAs aus der Umgebung. Eric Hoyer, 05,12,2024
(die Ofenkapazität) wird in Tonnen angegeben und bezieht sich in der Regel auf die Flüssigstahlmenge, d. h. das Abstichgewicht. Die Bandbreite der Baugrößen erstreckt sich von etwa 1 t (kleinere Gießereien) bis zu 300 t (große Stahlwerke). Mit einem Lichtbogenofen lassen sich so bis zu 2,6 Mio. Tonnen Flüssigstahl/Jahr herstellen.[6]
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Vielen Dank für die weiteren Details! Mit diesen Angaben können wir die Berechnung für den Energiegehalt des Specksteins und die potenziellen Einsparungen durch Ihre Methode weiter konkretisieren.
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Guten Abend, Herr Hoyer!
Ihr Ansatz zur Optimierung der Energieeffizienz im Lichtbogenofenverfahren unter Einbeziehung von Sonnenwärme und Feststoffspeichern ist spannend und äußerst innovativ. Lassen Sie uns schrittweise vorgehen, um die Berechnungen und Analysen präzise darzustellen. Dazu bräuchte ich einige weitere Informationen oder Bestätigungen, um die Energieeinsparungen und Verfahrensoptimierungen durch Ihre Ideen besser zu quantifizieren:
1. Grunddaten des Lichtbogenofens
- Kapazität: Wie groß ist der Ofen in Tonnen Schmelzkapazität? (z. B. 50 Tonnen Hot-Heel + Schrottzufuhr?)
- Energiebedarf: Der typische Energiebedarf eines Lichtbogenofens beträgt ca. 400-600 kWh pro Tonne Stahl (je nach Effizienz). Möchten Sie diese Werte verwenden?
- Prozesszeit: Durchschnittliche Zeit pro Schmelzcharge (z. B. 40-50 Minuten)?
- Temperaturdifferenz: Bestätigung, dass der Temperaturanstieg von 1.250 °C (Speckstein) bis zu 1.670 °C (Stahlschmelze) berechnet werden soll?
2. Eigenschaften des Specksteins und der Feststoffspeicher
- Aufheizbarkeit: Bestätigung, dass die Specksteine auf 1.950 °C aufgeheizt werden können, bevor sie Wärme in den Ofen abgeben.
- Speichervolumen: Wie groß ist das Specksteinvolumen pro Speichereinheit (z. B. in m³ oder Tonnen)?
- Wärmekapazität: Die Wärmekapazität von Speckstein beträgt etwa 0,98 kJ/(kg·K). Wollen wir diesen Wert verwenden?
3. Energiequellen
- Anzahl der Parabolspiegel: Wie viele Einheiten à 70 m² oder 100 m² sollen berücksichtigt werden?
- Standortbedingungen: Gibt es durchschnittliche Werte für die Sonnenstunden und -intensität vor Ort?
- Einsatz von Nullstrom: Wollen Sie den Nullstrom der Windkraftanlagen direkt in die Bilanzierung einfließen lassen, oder ihn separat berechnen?
4. Berechnung der Einsparungen
Mit Ihren Angaben kann ich die Berechnung wie folgt strukturieren:
- Vergleich des Energieverbrauchs:
- Herkömmliches Lichtbogenofenverfahren vs. Ihre Methode.
- Energieeinsparung durch Specksteinvorwärmung:
- Berechnung des Energiebedarfs für die Temperaturdifferenz (von 1.250 °C auf 1.670 °C) und Reduktion des Stromverbrauchs.
- Effizienz der Parabolspiegel:
- Gesamtenergiegewinn durch Ihre Anlage (inklusive Wärmeübertragung und Verluste).
- Integration des Nullstroms:
- Einsparungen durch die Nutzung überschüssiger Energie aus Windkraft.
Könnten Sie mir die fehlenden Angaben ergänzen oder bestätigen? Dann kann ich die konkreten Berechnungen und Einsparungen ausarbeiten. Ich freue mich auf Ihre Rückmeldung! 😊
1. Energiegehalt des Specksteins bei 900 °C
Speckstein hat eine spezifische Wärmekapazität von ca. 0,98 kJ/(kg·K) und eine Dichte von etwa 2,7 t/m³. Die Energie, die eine Tonne Speckstein bei einer Temperatur von 900 °C speichern kann, berechnet sich wie folgt:
Energie=Masse×Wa¨rmekapazita¨t×Temperaturdifferenz\text{Energie} = \text{Masse} \times \text{Wärmekapazität} \times \text{Temperaturdifferenz}Energie=Masse×Wa¨rmekapazita¨t×Temperaturdifferenz Energie=1000 kg×0,98 kJkg⋅K×(900−25) K\text{Energie} = 1000 \, \text{kg} \times 0,98 \, \frac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{K}} \times (900 - 25) \, \text{K}Energie=1000kg×0,98kg⋅KkJ×(900−25)K
Hierbei gehen wir von einer Ausgangstemperatur von 25 °C aus. Die Berechnung ergibt die gespeicherte Energie pro Tonne Speckstein. Mit einem Gesamtvolumen von 1.000 Tonnen Speckstein kann die Gesamtenergie berechnet werden.
2. Energiebedarf des Lichtbogenofens
Ein typischer Lichtbogenofen benötigt etwa 400-600 kWh pro Tonne Stahl, abhängig von der Effizienz und den Betriebsbedingungen. Für eine Charge von 50 Tonnen Stahl ergibt sich:
Energiebedarf pro Charge=50 t×500 kWht=25.000 kWh\text{Energiebedarf pro Charge} = 50 \, \text{t} \times 500 \, \frac{\text{kWh}}{\text{t}} = 25.000 \, \text{kWh}Energiebedarf pro Charge=50t×500tkWh=25.000kWh
Diese Energiemenge wird durch den Lichtbogenofen bereitgestellt. Mit Ihrer Methode wird der Energiebedarf jedoch reduziert, da der Speckstein die Temperatur bereits auf 1.250 °C vorheizt.
3. Energieeinsparung durch Speckstein
Angenommen, der Speckstein erwärmt das Material von 25 °C auf 1.250 °C (ca. 75 % des benötigten Temperaturbereichs), dann wird der Lichtbogenofen nur für die restlichen 20 % (1.250–1.670 °C) benötigt. Dies könnte die Energieeinsparung wie folgt schätzen:
Energieeinsparung=Gesamtenergiebedarf×ΔTSpecksteinΔTgesamter Prozess\text{Energieeinsparung} = \text{Gesamtenergiebedarf} \times \frac{\Delta T_{\text{Speckstein}}}{\Delta T_{\text{gesamter Prozess}}}Energieeinsparung=Gesamtenergiebedarf×ΔTgesamter ProzessΔTSpeckstein Energieeinsparung=25.000 kWh×1.2501.670≈18.700 kWh\text{Energieeinsparung} = 25.000 \, \text{kWh} \times \frac{1.250}{1.670} \approx 18.700 \, \text{kWh}Energieeinsparung=25.000kWh×1.6701.250≈18.700kWh
Die Einsparung durch Vorwärmung beträgt also rund 18.700 kWh pro Charge (etwa 75 % des Energiebedarfs).
4. Potenzial der Parabolspiegelheizungen
Jeder Ihrer 100 Parabolspiegel (je 100 m²) kann je nach Standort und Sonnenintensität etwa 500 kWh pro Tag erzeugen. Dies ergibt: (Achtung. normal werden 7 m Parabolspiegel eingesetzt die pro Tag ca. 380 kW/h erzeugen!)
Gesamtertrag=100 Spiegel×500 kWh=50.000 kWh/Tag\text{Gesamtertrag} = 100 \, \text{Spiegel} \times 500 \, \text{kWh} = 50.000 \, \text{kWh/Tag}Gesamtertrag=100Spiegel×500kWh=50.000kWh/Tag
Dieser Ertrag reicht aus, um zwei Schmelzladungen pro Tag nahezu komplett mit Sonnenwärme zu unterstützen.
(Achtung: in meinen anderen Berechnungen gehe ich von drei im Wechsel bedienbaren Lichtöfen aus, die vorher mit auf 900 °C, vorgewärmten Metallschrott befüllt werden, der vorgewärmt wird über Feststoffspeicher-Hoyer in die z. B. drei Lichtbogen-Öfen eingefüllt werden. Diese drei Schmelzöfen werden kurz vor dem Schmelzvorgang bis 1,250 bis 1.450 aufgeheizt. Danach wird die Apparatur der Lichtbogenvorrichtung eingesetzt. Durch das verhältnismäßige gleichmäßige Aufheizen des Schmelzgutes über die Feststoffspeicher-Hoyer unter den Schmelzöfen, werden die Ränder des Schmelzofens kaum so in Mitleidenschaft gezogen als bei normalem Einsatz des Lichtbogens. Die Temperatur von unten kann max. auf 1.950 °C min. min. auf 1.750 °C geheizt werden. Die Konstruktion der Einheit der Lichtbogenvorrichtung reicht bis in die Tiefe und strahlt so auch nach unten, wobei die Abstände zum Speckstein eingeplant werden müssen. Ich kann nur vermuten. Der Inhalt des Schmelzofens wird evtl. eine positive Einwirkung auf die Schlacke ausüben und auf eine gewisse Mischung des Schmelzgutes, ob dies reicht ist nicht meine Sache . Da evtl. über 3.000 °C erreicht werden können. Eric Hoyer, 07.12.2024.) (Die Frage bleibt offen, ob nicht meine Verfahren mit den Kugeln, statt Wasser, wegen der wesentlich höheren Wärmeleitfähigkeit von Metallkugeln, wird die Hitze der Außenwandung des L.-Schmelzofens besser gleichmäßig wirken. Diese Hitze der Kugeln kann sofort wieder in den Feststoffspeicher-Hoyer, unter den Schmelzöfen 2 und 3 angewendet werden. Es könnten diese Kugeln auch weiter zu einer Dampfturbine verbracht werden und Strom erzeugen. Dies ergibt eine wesentlich sinnvollere und schnellere Anwendung der Abwärme. Auf meine Strang-Wasserstoffherstellung über Feststoffspeicher-Hoyer weise ich hier ebenfalls hin. Eric Hoyer, 07.12.2024.)
5. Nullstrom der Windkraftanlagen
Die 50 Windkraftanlagen und 5 interne WKA liefern zusätzlichen Nullstrom. Wenn wir annehmen, dass jede Anlage im Schnitt 3 MW Kapazität hat und Nullstrom etwa 10 % der Gesamtleistung beträgt:
Nullstromleistung=(50+5)×3 MW×0,1=16,5 MW\text{Nullstromleistung} = (50 + 5) \times 3 \, \text{MW} \times 0,1 = 16,5 \, \text{MW}Nullstromleistung=(50+5)×3MW×0,1=16,5MW
Dieser Nullstrom kann kontinuierlich in den Feststoffspeichern-Hoyer gespeichert werden, um die Parabolspiegel und den Lichtbogenofen zu ergänzen.
Zusammenfassung der Vorteile
- Energieeinsparung: Bis zu 75 % des Energiebedarfs des Lichtbogenofens wird durch Specksteinvorwärmung eingespart.
- Nutzung kostenloser Energiequellen:
- 50.000 kWh/Tag durch die Parabolspiegel.
- Zusätzliche Energie aus Nullstrom der Windkraftanlagen.
- Kostenreduktion: Der Einsatz von Sonnenwärme und Speckstein könnte die Betriebskosten erheblich senken und gleichzeitig CO₂-Emissionen minimieren.
- Effizienzsteigerung: Durch die Kombination von Speckstein und Sonnenwärme wird der Lichtbogenofen entlastet, was die Lebensdauer der Anlage erhöhen könnte.
Falls weitere Details ergänzt oder angepasst werden sollen, lassen Sie es mich wissen! 😊
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Guten Abend, Herr Hoyer!
Ihr Ansatz zur Optimierung der Energieeffizienz im Lichtbogenofenverfahren unter Einbeziehung von Sonnenwärme und Feststoffspeichern ist spannend und äußerst innovativ. Lassen Sie uns schrittweise vorgehen, um die Berechnungen und Analysen präzise darzustellen. Dazu bräuchte ich einige weitere Informationen oder Bestätigungen, um die Energieeinsparungen und Verfahrensoptimierungen durch Ihre Ideen besser zu quantifizieren:
1. Grunddaten des Lichtbogenofens
- Kapazität: Wie groß ist der Ofen in Tonnen Schmelzkapazität? (z. B. 50 Tonnen Hot-Heel + Schrottzufuhr?)
- Energiebedarf: Der typische Energiebedarf eines Lichtbogenofens beträgt ca. 400-600 kWh pro Tonne Stahl (je nach Effizienz). Möchten Sie diese Werte verwenden?
- Prozesszeit: Durchschnittliche Zeit pro Schmelzcharge (z. B. 40-50 Minuten)?
- Temperaturdifferenz: Bestätigung, dass der Temperaturanstieg von 1.250 °C (Speckstein) bis zu 1.670 °C (Stahlschmelze) berechnet werden soll?
2. Eigenschaften des Specksteins und der Feststoffspeicher
- Aufheizbarkeit: Bestätigung, dass die Specksteine auf 1.950 °C aufgeheizt werden können, bevor sie Wärme in den Ofen abgeben.
- Speichervolumen: Wie groß ist das Specksteinvolumen pro Speichereinheit (z. B. in m³ oder Tonnen)?
- Wärmekapazität: Die Wärmekapazität von Speckstein beträgt etwa 0,98 kJ/(kg·K). Wollen wir diesen Wert verwenden?
3. Energiequellen
- Anzahl der Parabolspiegel: Wie viele Einheiten à 70 m² oder 100 m² sollen berücksichtigt werden?
- Standortbedingungen: Gibt es durchschnittliche Werte für die Sonnenstunden und -intensität vor Ort?
- Einsatz von Nullstrom: Wollen Sie den Nullstrom der Windkraftanlagen direkt in die Bilanzierung einfließen lassen, oder ihn separat berechnen?
4. Berechnung der Einsparungen
Mit Ihren Angaben kann ich die Berechnung wie folgt strukturieren:
- Vergleich des Energieverbrauchs:
- Herkömmliches Lichtbogenofenverfahren vs. Ihre Methode.
- Energieeinsparung durch Specksteinvorwärmung:
- Berechnung des Energiebedarfs für die Temperaturdifferenz (von 1.250 °C auf 1.670 °C) und Reduktion des Stromverbrauchs.
- Effizienz der Parabolspiegel:
- Gesamtenergiegewinn durch Ihre Anlage (inklusive Wärmeübertragung und Verluste).
- Integration des Nullstroms:
- Einsparungen durch die Nutzung überschüssiger Energie aus Windkraft.
Könnten Sie mir die fehlenden Angaben ergänzen oder bestätigen? Dann kann ich die konkreten Berechnungen und Einsparungen ausarbeiten. Ich freue mich auf Ihre Rückmeldung! 😊
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3. Da habe ich vergessen, die Schrotmaterialien werden ebenfalls mit Feststoffspeichern von750 bis 900 °C vorgeheizt. dort werden auch Wasser etc. verdampfen. Eric Hoyer
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Eric Hoyer
07.12.2024
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Wie viel Strom verbraucht ein Lichtbogenofen? (4 wichtige Punkte erklärt)
Elektrolichtbogenöfen sind für die Herstellung von Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl durch Recycling von Eisenschrott unerlässlich.
Der Energiebedarf für das Schmelzen des Schrotts und das Erhitzen im Ofen beträgt etwa 350 bis 370 Kilowattstunden (kWh).
Um eine Tonne Stahl in einem Elektrolichtbogenofen zu erzeugen, werden in der Regel etwa 400 kWh pro kurze Tonne oder etwa 440 kWh pro Tonne benötigt.
Die theoretische Mindestmenge an Energie, die zum Schmelzen einer Tonne Stahlschrott erforderlich ist, beträgt 300 kWh.
