En ny metod för energieffektiv produktion av järn - JoSEn 2014

IRONARC

Från konferensen Framtidens Metalliska material 16-17 mars 2016.



Från konferensen "Fler idéer om metaller" 4-5 mars 2015.

Projektets idé

Preliminära beräkningar visar att en IRONARC-process som producerar 500 000 ton råjärn/år skulle motsvara en årlig energibesparing på 489 GWh jämfört med produktion i masugn, en minskning av 382 000 ton CO2 samt ett minskat behov av 160 000 ton koks. Den elenergi som krävs för driva en IRONARC-process med denna kapacitet är i samma storleksordning som den energi som krävs i en medelstor till stor ljusbågsugn.

Projektet syftar till att utvärdera de tekniska förutsättningarna att skala upp IRONARC till 500 000 ton/år, genom att teoretiskt skala upp befintliga processer baserade på plasmateknik med hjälp av driftsdata (on-line samt off-line) och med numerisk modellering av de flödesmönster som kan uppkomma i den uppskalade processen. De data som insamlas från befintliga pilot- och demoanläggningar kommer användas som validering av den numeriska modellen som i sin tur används för att ge designförslag till och undersöka fenomen i IRONARC-processen.

Projektets bidrag till programmålen

Energibesparingspotentialen för en storskalig industriell anläggning är betydande. I Sverige produceras årligen ca. 3 Mton råjärn i masugnsprocessen. Produktion av 500 000 råjärn i IRONARC skulle motsvara en årlig energibesparing på 489 GWh jämfört med produktion i masugn, en minskning av 382 000 ton CO2 samt ett minskat behov av 160 000 ton koks som ersätts med ett ökat behov av 50 000 ton kol (baserat på en masugn som förbrukar 320 kg koks och 150 kg injektionskol per ton järn).

Uppskalning kommer naturligtvis ske stegvis och vara beroende av andra förutsättningar än enbart tekniska. Ett rimligt nästa steg från demoskalan är en kapacitet på 150 000 ton per år, vilket innebär en årlig energibesparing på 147 GWh och förväntas ske inom 5-10 år från projektstart. Anläggningar som närmar sig 500 000 ton/år är nåbara inom tidshorisonten för programmets vision.

Leveranser

Projektets mål är att utvärdera de tekniska förutsättningarna att tillhandahålla en storskalig järnprocess som i förlängningen kan ersätta befintlig masugnsbaserad järnproduktion och innebär en energibesparing på 977 kWh/ton råjärn. Preliminära beräkningar och projektets ansats är att en produktionskapacitet på 500 000 ton per år är nåbart utifrån effektbehov och reaktordesign, vilket skulle innebära en årlig energibesparing på 489 GWh.

Delmålen är:

• Leverera nödvändig data till uppskalningsberäkningar samt till validering av de strömningstekniska numeriska modeller som undersöker omrörningsbilden i reaktorn.
• Leverera en validerad strömningsteknisk numerisk modell som kan beskriva omrörningsförhållanden i pilotskala och demoskala.
• Leverera designförslag för en industriell anläggning, med kapacitet på 500 000 ton/år, som utnyttjar befintlig teknologi gällande plasmageneratorer. Designförslaget kommer att baseras på analys av strömningsteknisk numerisk modellering samt insamlad kunskap från pilot och demoskala.
• Leverera en analys av energibesparingspotentialen hos en industriell anläggning, med kapacitet på 500 000 ton/år.

Projektdeltagare

Projektledare

Mikael Ersson, KTH

Forskningsutförare

Kungliga Tekniska högskolan (KTH)

Tid

Startdatum

2015-01-01  

Slutdatum

2017-12-31

Miljönytta.se: Klimatsmart och resurseffektiv järnframställning. Miljönytta besöker Hofors, där företaget ScanArc Plasma Technologies står för ett tekniksprång inom järnframställning som på sikt kan halvera utsläppen av koldioxid.