Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Konzeptes für die Abgaswärmenutzung für die Elektrostahlerzeugung. Die Abgaswärmerückgewinnung in Elektrostahlwerken ist derzeit nicht der etablierte Stand der Technik in der Bundesrepublik Deutschland und so gehen bis zu 30 % des Energieeinsatzes des Lichtbogenofens verloren. Die korrosiven und erosiven Eigenschaften des Abgases erschweren den Einsatz von Abgaswärmeübertragern. Die batchweise Produktion erfordert zudem die Integration eines Wärmespeichers. Es ist aus diesen Gründen kein System zur wirtschaftlichen Rückverstromung der Abgaswärme verfügbar.
In dieser Arbeit wird daher ein neuartiges Konzept zur Abgaswärmeauskopplung und -speicherung erarbeitet. Zur Vermeidung des Einsatzes von Abgaswärmeübertragern wird die thermochemische Dehydrierung von Ca(OH)2-Partikeln im Flugstrom genutzt. Die Dehydrierung von Ca(OH)2 erfolgt endotherm, wobei Kalk und Wasserdampf gebildet werden. Die Auskopplung der Abgaswärme soll über das Einbringen des Ca(OH)2 in die Nachbrennkammer des Lichtbogenofens erfolgen. Das bestehende Abgassystem wird als Reaktionsstrecke für die Dehydrierung im Flugstrom genutzt. Die anschließende Abscheidung der heißen Kalkpartikel soll mit einem Zyklonabscheider realisiert werden. Ein Schüttgutbehälter dient zur Wärmespeicherung und dem Ausgleich von Schwankungen im Abgaswärmestrom. Zur exothermen Kalkhydrierung und Erzeugung von überhitztem Dampf zum Antrieb einer Entnahmekondensationsturbine wird eine blasenbildende Wirbelschicht verwendet. Die neugebildeten Ca(OH)2-Partikel werden anschließend gespeichert, bevor ein erneutes Einbringen in die Nachbrennkammer erfolgt.
Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Auslegung der Anlagen des Flugstromkonzeptes und deren Integration in das Referenzstahlwerk. Die thermochemische Zersetzung von Ca(OH)2 im Flugstrom ist bisher noch nicht untersucht worden, weshalb Versuche zur Bestimmung der Umsatzraten durchgeführt und mit anderen Arbeiten verglichen worden sind. Zum Vergleich des Flugstromkonzeptes mit anderen Konzepten zur Abgaswärmenutzung in der Elektrostahlherstellung und der Beurteilung des ökonomischen Potentials wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Es wird bei einer Förderung der Anlage mit einer Amortisationszeit von 6,1 Jahren gerechnet. Jedoch sind noch viele Forschungsfragen bis zur Marktreife des Prozesses unbeantwortet, welche in weiteren Projekten untersucht werden müssen.