Projekt: Abwärmenutzung in einer Erdgasentspannungsanlage

    Technologie
  • Abwärmenutzung
    Branche
  • Metallerzeugung und -bearbeitung, Herstellung von Metallerzeugnissen
    Anbieter
  • keiner
    Bundesland/Land
  • Berlin


Die Buderus Edelstahl GmbH mit Sitz in Wetzlar produziert Edelstähle. Von der Erschmelzung bis zum Endprodukt erfolgt die Fertigung durch alle Produktionsstufen im Unternehmen. Das für die Produktion benötigte Erdgas bezieht Buderus direkt aus dem Hochdruckleitungsnetz mit einem Druck von ca. 44 bar. Um das Erdgas in den Produktionsprozess einzuspeisen, muss es für einen reibungslosen Betrieb der Anlage auf 0,5 bar entspannt werden. Beim Entspannen dehnt sich das Gas aus. Dieser Effekt wird genutzt, um mechanische Energie zu erzeugen, die wiederum einen Generator zur Stromgewinnung antreibt. Dem Unternehmen gelingt es so, durch die Entspannung des Erdgases zusätzlichen Strom zu erzeugen, der unternehmensintern genutzt wird und die Strombezugsmenge reduziert.
Für diesen Entspannungsprozess ist allerdings eine sehr energieintensive Vorwärmung des Erdgases notwendig. Um den Wärmebedarf energieeffizient zu decken, hat die Buderus Edelstahl GmbH Wärmeübertrager installiert. Sie gewinnen die in den Produktionsprozessen anfallende Abwärme zurück und nutzen diese für die Vorwärmung des Erdgases in der Entspannungsanlage. Da die Abwärmemenge dabei größer ist als der Wärmebedarf für die Erdgasentspannung, wird die überschüssige Wärmeenergie für Raumwärme und Warmwasser im Unternehmen genutzt.

Optimierungsmaßnahmen

Abwärmenutzung in einer Erdgasentspannungsanlage

    Weitere Informationen zum Projekt

    • Projektstatus
    • abgeschlossen. Die ein-prozentige Energieeinsparung bezieht sich auf den Energieverbrauch des gesamten Unternehmens.

    • Jahr der Einführung
    • 2012

    • Absolute Endenergieeinsparung pro Jahr
    • 12.477.000 KWh/a

    • Prozentuale Endenergieeinsparung pro Jahr
    • 1 %

    • Kosteneinsparung pro Jahr
    • 434.400 €

    • Investionen
    • 2.000.000 €

    • CO2 - Reduktion pro Jahr
    • 3529 t

    • Evaluation
    • k.A.

    Das Stahlwerk der Buderus Edelstahl GmbH erzeugt im Elektrolichtbogenofen bei Temperaturen bis 3.000°C aus Schrott Rohstahl. Am Standort betreibt das Unternehmen außerdem ein Warmwalzwerk, eine Kaltwalzwerk, eine Freiformschmiede, eine Gesenkschmiede und diverse weitere Wärmebehandlungen. Für diese energieintensiven Anwendungen wird das Unternehmen aus einem Hochdruckleitungsnetz mit ca. 44 bar Druck mit Erdgas versorgt. Der Netzdruck im Unternehmen liegt bei 0,5 bar. Vor der Anwendung muss das Erdgas entsprechend entspannt werden. Die Entspannung von Gasen kann sowohl durch Drosselung als auch durch arbeitsleistende Entspannung in Kraftmaschinen durchgeführt werden. Bisher wurde bei Buderus das Erdgas entspannt, indem es gedrosselt wurde.
    Die Entspannung von Gasen kann zur Energierückgewinnung in Kraftmaschinen unter Bereitstellung von mechanischer Energie genutzt werden. Die so erzeugte mechanische Energie kann beispielsweise  für den Antrieb von Arbeitsmaschinen oder eines Stromgenerators eingesetzt werden. Die technische Arbeit, die dem Gas bei der Entspannung in einer Kraftmaschine entzogen wird, reduziert seinen Wärmeinhalt, sodass es abkühlt. Diese Abkühlung ist wesentlich stärker als diejenige, die bei der Drosselung auftritt. Sie stört die weiteren Betriebsprozesse und führt beispielsweise zu einem Einfrieren der Leitungen. Dadurch ist bei der arbeitsleistenden Entspannung grundsätzlich eine vorausgehende Erwärmung des Gases notwendig.
    In einer Untersuchung im Jahr 2010 wurde analysiert, ob eine arbeitsleistende Entspannung im Rahmen der Erdgas-Entspannungsanlage zusätzlich wirtschaftlich zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Daraufhin wurde 2012 eine Gasexpansionsanlage der Firma Spilling errichtet. Das Erdgas wird in dieser Anlage durch einen Erdgasentspannungsmotor entspannt. Die als Druck gespeicherte Energie treibt den Motor an. Dieser ist wiederum an einen Generator angeschlossen, der Strom erzeugt. Der Gasentspannungsprozess kann jedoch nur wirtschaftlich zur Stromerzeugung eingesetzt werden, da für die im Prozess notwendige Erwärmung des Erdgases Abwärme genutzt wird.
    Für die Abwärmenutzung wurde u. a. an Herdwagen-Durchstoßöfen im Walzwerk ein Wärmeübertrager (sogenannter Economiser) im Abgassystem integriert. Diese gewonnene Wärmeenergie wird im Heißwassernetz des Unternehmens zur Erdgasentspannungsanlage transportiert und dort für die Vorwärmung des Erdgases genutzt. Die im Gesamtsystem der Wärmeübertrager gewonnene Abwärme ist dabei so groß, dass sie neben der Vorwärmung des Erdgases auch für die Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser eingesetzt werden kann. Die für diese Wärmeerzeugung benötigte Erdgasmenge konnte so ebenfalls reduziert werden.
    Die Gasexpansionsanlage erzeugte im Jahr 2013 2,5 GWh Strom, so dass eine entsprechend geringere Menge an Strom bezogen werden musste. Zusätzlich konnte mithilfe des Economisers neben der Vorwärmung des Erdgases der Erdgasverbrauch für die Wärmeerzeugung für Raumwärme und Warmwasser der Buderus Edelstahl GmbH im Jahr 2013 um 10 GWh gesenkt werden.

    Buderus | Edelstahl GmbH

    Anwenderprofil

    Die Buderus Edelstahl GmbH ist stahlerzeugendes und -verarbeitendes Unternehmen mit einer Jahrestonnage von ca. 370.000 Tonnen Stahl. Neben dem Stahlwerk, wo aus Schrott im Elektrolichtbogenofen bei Temperaturen bis 3.000°C wieder Rohstahl erzeugt wird, g

    Kontaktdaten

    Buderus | Edelstahl GmbH
    Buderusstraße 25
    35576 Wetzlar

    Tel.: +49 (6441) 3742719
    Fax: +49 (6441) 374902719
    Email: Sebastian.Sinkel@buderus-steel.com
    Internet: www.buderus-steel.com

    Projektbilder

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    Über uns

    Initiative EnergieEffizienz

    Informationen zu allen Themen rund um Energieeffizienz und Strom sparen.
    Bundesministerium für Wirtschaft und energie
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