Die Reduzierung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid steht im Fokus der Klimaziele. Die Dekarbonisierung richtet sich gezielt auf die Verringerung der Abgase oder auf deren Umnutzung, indem das CO2 im Rohgasstrom aufkonzentiert und abgeschieden wird. Speziell Hochtemperaturanwendungen in der Stahlindustrie, der Zementherstellung und der Glasfertigung erfordern hohe Wärmemengen und verursachen dadurch erhebliche CO2- und Stickoxid-Emissionen. Durch gezielten Einsatz von technischen Gasen lassen sich die Abluftmengen reduzieren oder das CO2 im Abgasstrom kann abgeschieden und einer neuen Verwendung zugeführt werden. Unternehmen im Bereich der energieintensiven Industrie können durch den Einsatz von technischem Sauerstoff erfolgreich die Reduzierung des Company Carbon Footprint gemäß ISO 14064 vorantreiben.
Dekarbonisierung mit Sauerstoff für Hochtemperaturanwendungen
In Hochtemperaturanwendungen wird die Brennerflamme konventionell durch ein Brennstoff-Luft-Gemisch erzeugt. Dabei dient der Sauerstoff in der Luft als Oxidationsmittel. Der enthaltene Stickstoff der Luft muss ebenfalls erwärmt werden und erhöht das Abgasvolumen. Beim Einsatz von technischem Sauerstoff im Oxy-Fuel-Verfahren werden höhere Flammentemperaturen erzeugt und dadurch ein schnelleres Aufheizen erzielt. Es wird weniger Brennstoff benötigt, um die gleiche Prozesswärme zu erzeugen. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der CO2-Emissionen. Die Abgase beim Einsatz von Oxy-Fuel sind hoch konzentriert und eignen sich für die effiziente Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid. Stickoxide werden ohne den in der Luft enthaltenen Stickstoff bei der Verbrennung weitgehend vermieden.
Die Anreicherung mit Sauerstoff stellt eine Möglichkeit dar, die fast vollständige Verbrennung beim Auftreten unverbrannter Abgase zu verbessern. Eine Sensorik, die von Air Liquide entwickelt und patentiert wurde, kann auftretende Pyrolysegase erkennen. Durch eine spezielle Steuerung werden die Pyrolysegase direkt im Ofen verbrannt und der Brennstoffbedarf wird reduziert. Nachgeschaltete Filteranlagen werden dadurch geschützt und Grenzwerte können eingehalten werden.
Für die Nachrüstung einer thermischen Nachverbrennung bietet sich die Oxy-Fuel Verbrennung ebenfalls aufgrund der kompakten Bauweise und des geringen zusätzlichen Abgasstroms an. Wird dann Wasserstoff statt Erdgas und klimaneutraler Sauerstoff bei der Verbrennung eingesetzt, ist das gut für die Umwelt und das Klima.
Insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen über 800 °C überwiegt die Strahlungswärme gegenüber der Konvektion. Stickstoff trägt nicht zu diesem Prozess bei. Deshalb kann bei Verbrennung mit reinem Sauerstoff ein bessere Wärmeübertragungund somit eine höhere Effizienz des Prozesses erzielt werden. Damit bietet die saubere Verbrennung mit technischem Sauerstoff eine deutliche Leistungssteigerung.
Dekarbonisierung in der Glasindustrie
In der Glasindustrie erfolgt das Schmelzen konventionell durch Verbrennung von Erdgas mit Luft, um die notwendige Wärme zu erzeugen. Durch die Sauerstoff-Anreicherung beim Verbrennungsprozess können höhere Temperaturen der Brennerflammen erzielt werden. Dies trägt dazu bei, dass die erforderliche Enthalpie für die Glasschmelze in kurzer Zeit und gleichmäßiger bereitgestellt wird. Das schnellere Aufschmelzen der Glasbestandteile in den Glaswannen durch die effiziente Oxy-Fuel-Verbrennung senkt den Verbrauch an Erdgas und reduziert dadurch Kosten.
Air Liquide hat ein Verfahren entwickelt, bei dem Erdgas und Sauerstoff vor der Verbrennung durch die Ofenabgase vorgewärmt werden. Damit können Energiekosten und Emissionen noch einmal gesenkt werden. Weitere etwa 10% Ersparnis sind mit diesem Verfahren von Air Liquide realisierbar.
Anwendung technischer Gase in der Metallindustrie
Das Oxy-Fuel-Verfahren wird in der Metallindustrie zum Einschmelzen häufig eingesetzt, um Kosten für Brennmaterial wie Erdgas zu sparen. Die Abwesenheit von Stickstoff bei der Verbrennung ermöglicht bei Hochtemperaturanwendungen in der Metallindustrie eine höhere Flammentemperatur. Gleichzeitig wird der Abgasstrom deutlich veringert und weniger Wärme geht verloren. Dadurch profitieren Sie als Unternehmen von einer Beschleunigung des Schmelzprozesses und somit einem höheren Produktionsausstoß. Gleichzeitig reduziert sich der Brennstoffverbrauch für eine Produktionscharge und die NOX-Emissionen sinken. Der Einsatz von reinem Sauerstoff bietet in folgenden Prozessen deutliche Vorteile:
- Roheisenproduktion im Schachtofen oder im Kupolofen
- Eisenindustrie beim Erwärmen zum Walzen oder Schmieden
- Pfannenfeuer in der Eisen- und Stahlindustrie für Erdgas oder Wasserstoff
- Aufschmelzen von Metallen in der Gießereitechnik
- Aufschmelzen zum Recycling von Metallen
- Ausrüsten einer thermischen Nachverbrennung
Technische Gase in der Zementindustrie
Die Zementindustrie gehört zu den größten Emittenten des Treibhausgases Kohlendioxid. Für die Herstellung von Zement werden die Ausgangsstoffe fein gemahlen und anschließend im Zementdrehrohrofen bei Temperaturen bis 1500 °C zu Zementklinker gebrannt. Aus Kostengründen werden für die Klinker-Herstellung im Drehrohrofen häufig Ersatzbrennstoffe eingesetzt. Durch die Zugabe von Sauerstoff zur Verbrennung können auch mit Ersatzbrennstoffen höhere Flammentemperaturen und bessere Zündeigenschaften erzielt werden.
Die CO2-Konzentration im Abgas kann bis auf 90% gesteigert werden. . Der hohe Anteil ermöglicht den effektiven Einsatz eines Gasabscheiders, um CO2 aus den Abgasen des Ofens abzuscheiden und zu speichern (Carbon Capture Storage).
Rauchgasunterdrückung durch technische Gase
Rauch und Staub stellen beim Umfüllen von Roheisen eine Gesundheitsgefahr dar. Zur Vermeidung dieses Effekts kann der flüssige Gießstrahl mit festem Kohlendioxid in Form von Trockeneisschnee besprüht werden. Dadurch wird eine Schutzatmosphäre geschaffen, die Wartungen im laufenden Betrieb ermöglichen. Als zusätzlichen Schritt können die Pfannen mit Trockeneis vorbehandelt werden. Dadurch werden die Rauchentwicklung und der Auftrieb der Metalldämpfe vermieden.
Produkte von Air Liquide für die Dekarbonisierung
Air Liquide bietet Ihnen ein umfassendes Portfolio für die Dekarbonisierung der energieintensiven Verfahren in Ihrem Unternehmen. Dies umfasst neben den technischen Gasen auch die benötigte Hardware für die Prozesse.
Lieferformen technischer Gase für Hochtemperaturanwendungen
Die Versorgung mit Sauerstoff erfolgt ganz nach Ihren Bedürfnissen. Neben der Bereitstellung von Gasflaschen und Flaschenbündeln bietet Air Liquide auch die Lieferung großer Mengen Sauerstoff an. Hoher Bedarf kann durch eine Flüssigsauerstoffversorgung (LOX) und die Installation von geeigneten Tanks gedeckt werden. Alternativ ist die Erzeugung von gasförmigem Sauerstoff vor Ort (Floxal Sauerstoff) in Ihrem Unternehmen möglich. Damit Sie den gesamten CO2-Fußabdruck Ihrer Fertigungskette reduzieren, bietet Ihnen Air Liquide die Lieferung von klimaneutralem Sauerstoff. Unter der Produktgruppe Eco Origin erhalten Sie „grünen“ Sauerstoff aus Luftzerlegungsanlagen, die mit Ökostrom betrieben werden. Dadurch reduzieren Sie den Product Carbon Footprint gemäß ISO 14067.
Equipment für die Dekarbonisierung von Hochtemperaturprozessen
Für die optimale Ausführung des Oxy-Fuel-Prozesses bei Ihrer Anwendung bietet Air Liquide die passende Ausstattung. Unsere Brenner sind jeweils auf den Einsatz in der Metall-, Glas-, Keramik- oder Zementindustrie ausgelegt. Dazu erhalten Sie verschiedene Bauformen für flüssige und gasförmige Brennstoffe sowie unterschiedliche Leistungsklassen. Als Neuentwicklung bieten wir für einige Einsatzbereiche Brenner mit geringem NOX-Ausstoß an. Unser Komplettpaket umfasst den Sauerstoffbrenner, die Mess- und Regeltechnik für die erforderlichen Medien sowie die elektronische Brennerregelung.
Auf Anfrage bieten wir auch Systeme für Wasserstoff und Sauerstoff an.
Unser Service für die Dekarbonisierung Ihrer Hochtemperaturanwendung
Sie planen die CO2-Reduzierung Ihrer Fertigung im Sektor Glasherstellung, Metallverarbeitung, Baustofferzeugung oder Keramikindustrie. Wir beraten Sie umfassend über die Potenziale einer Verbrennung mit Sauerstoff und die daraus resultierenden Abgas- und Energieersparnis. Unser Anwendungsteam steht Ihnen für die Konzeption und Umsetzung Ihrer Anwendung zur Verfügung. Sprechen Sie uns über das nebenstehende Kontaktformular zu Fragen der Dekarbonisierung für Ihre individuelle Anwendung an.