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34 actualización tecnológica Introducción En su más de un siglo de existencia, los hornos eléctricos de arco han evolucio- nado radicalmente, tanto en los aspectos tecnológicos como en la función que cumplen y los tipos de acero que produ- cen. Desarrollados para producir aceros especiales, con requerimientos de altas temperaturas para la fusión de ferroalea- ciones, penetraron luego en la década del ’60 en las miniacerías, acompañan- do a las máquinas de colada continua de palanquillas, para la producción de barras de refuerzo de hormigón y alam- brones de aceros al carbono. En las dé- cadas del ‘80 y el ’90 se produce un nue- vo salto, acompañando la introducción de las máquinas de colada continua de planchones delgados, para la fabricación de productos planos de aceros al carbo- no y de alta aleación. Paralelamente a la ampliación de su campo de aplicación, se los fue dotando de tecnologías que permitieron acercar sus tiempos de proceso a los de las ace- rías al oxígeno. La escoria espumosa y los paneles refrigerados hicieron posible el uso de ultra alta potencia. Se incorporó la energía química, inicialmente median- te lanzas y actualmente mediante inyec- tores. Los métodos de control se fueron haciendo cada vez más sofisticados. Con la incorporación de la metalurgia de cu- chara, la función del horno se centró en la fusión de la carga, siendo el eje de la productividad de las acerías. Actualmen- te los hornos eléctricos de arco son po- derosas máquinas de reciclar acero, que hacen la tercera parte de la producción mundial, con una menor emisión de ga- ses de efecto invernadero con respecto a la ruta basada en altos hornos y acería al oxígeno. Pero es inherente al proceso una signifi- cativa pérdida de energía, principalmen- te a través de los gases de escape. En la Figura 1 se presenta un balance de ener- gía típico de un horno eléctrico moderno [1]. Se observa que cerca de un tercio de la energía ingresada se pierde en los gases de escape, en forma de calor sensible y energía química. Una distribución simi- lar ocurre en las acerías al oxígeno. En este campo, el tema está más avanzado y hay una cantidad importante de acerías, sobre todo en Europa y Japón, que recu- peran el calor de los gases para generar vapor. En la actualidad, el esfuerzo en los hor- nos eléctricos, desde el punto de vista energético, se centra en disminuir el consumo total de energía más que en recuperar la energía perdida. Es mejor Sustentabilidad: Recuperación de energía en hornos eléctricos de arco En la medida que los hornos eléctricos de arco se acercan a su eficiencia energética teórica, disminuyendo su consumo específico de energía eléctrica y química, empieza a presentar interés la posibilidad de recuperar la energía que se pierde en los gases de escape. Se están comenzando a discutir las posibles alternativas tecnológicas y surgen las primeras experiencias industriales. Por Jorge Madías * * Gerente de la empresa Metallon, Argentina.

Recuperación de energía en hornos eléctricos de arco

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actualización tecnológica

Introducción

En su más de un siglo de existencia, los hornos eléctricos de arco han evolucio-nado radicalmente, tanto en los aspectos tecnológicos como en la función que cumplen y los tipos de acero que produ-cen. Desarrollados para producir aceros especiales, con requerimientos de altas temperaturas para la fusión de ferroalea-ciones, penetraron luego en la década del ’60 en las miniacerías, acompañan-do a las máquinas de colada continua de palanquillas, para la producción de barras de refuerzo de hormigón y alam-brones de aceros al carbono. En las dé-cadas del ‘80 y el ’90 se produce un nue-vo salto, acompañando la introducción de las máquinas de colada continua de planchones delgados, para la fabricación de productos planos de aceros al carbo-no y de alta aleación.

Paralelamente a la ampliación de su campo de aplicación, se los fue dotando de tecnologías que permitieron acercar sus tiempos de proceso a los de las ace-rías al oxígeno. La escoria espumosa y los paneles refrigerados hicieron posible el uso de ultra alta potencia. Se incorporó la energía química, inicialmente median-te lanzas y actualmente mediante inyec-tores. Los métodos de control se fueron haciendo cada vez más sofisticados. Con

la incorporación de la metalurgia de cu-chara, la función del horno se centró en la fusión de la carga, siendo el eje de la productividad de las acerías. Actualmen-te los hornos eléctricos de arco son po-derosas máquinas de reciclar acero, que hacen la tercera parte de la producción mundial, con una menor emisión de ga-ses de efecto invernadero con respecto a la ruta basada en altos hornos y acería al oxígeno.

Pero es inherente al proceso una signifi-cativa pérdida de energía, principalmen-te a través de los gases de escape. En la Figura 1 se presenta un balance de ener-gía típico de un horno eléctrico moderno [1].

Se observa que cerca de un tercio de la energía ingresada se pierde en los gases de escape, en forma de calor sensible y energía química. Una distribución simi-lar ocurre en las acerías al oxígeno. En este campo, el tema está más avanzado y hay una cantidad importante de acerías, sobre todo en Europa y Japón, que recu-peran el calor de los gases para generar vapor.

En la actualidad, el esfuerzo en los hor-nos eléctricos, desde el punto de vista energético, se centra en disminuir el consumo total de energía más que en recuperar la energía perdida. Es mejor

Sustentabilidad:

Recuperación de energía en hornos eléctricos de arco

En la medida que los hornos

eléctricos de arco se acercan a

su eficiencia energética teórica,

disminuyendo su consumo

específico de energía eléctrica

y química, empieza a presentar

interés la posibilidad de recuperar

la energía que se pierde en

los gases de escape. Se están

comenzando a discutir las

posibles alternativas tecnológicas

y surgen las primeras experiencias

industriales.

Por Jorge Madías*

* Gerente de la empresa Metallon, Argentina.

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usar 1 kWh menos que recuperar 1 kWh [2]. Sin embargo, esto tiene un límite. En la medida que los hornos se modernizan, se acercan a ese límite. Esto hace que se empiece a poner la mirada en la posibili-dad de recuperar la energía.

Este problema no es sencillo de resolver, dado que la liberación de calor a los ga-ses de escape es muy variable a lo largo de la colada (Figura 2).

Se ha introducido la recuperación del ca-lor de los gases para el precalentamiento de la chatarra en los procesos con car-ga continua (Consteel) y en los procesos con cubas por sobre la bóveda (finger shaft furnace) [1].

Se están proponiendo soluciones para la recuperación de la energía de los ga-ses en la generación de vapor, median-te diversos esquemas que comienzan a aplicarse industrialmente en hornos eléctricos.

En este trabajo se detallan los diversos esquemas propuestos para resolver el problema.

Figura 1 Balance de energía para un horno eléctrico con prácticas modernas [1]

Figura 2 Pérdidas instantáneas de energía a los gases de escape a lo largo de dos coladas [1]

Total: 704 kWh/t

Energía eléctrica

Oxidación del carbono

Quemadores de gas natural

Oxidación del metal

Volátiles de la chatarra

Consumo de electrodos

391

kWh/t

159

35

59

47

13

56%

23%

5%

8%

7%

2%

Energía calorífica y sensible de los humos

Bóvedas y paneles

Escoria

Acero

Misceláneo

254

kWh/t

45

51

350

4

36%

6%

7%

50%

1%

Pér

dida

inst

antá

nea

(kW

)

0

20

40

60

80

100

120

Pér

dida

inst

antá

nea

(kW

)

Tiempo

4/23/2008 1:40 4/23/2008 1:55 4/23/2008 2:09 4/23/2008 2:24 4/23/2008 2:38 4/23/2008 2:52 4/23/2008 3:07 4/23/2008 4:48 4/23/2008 4:55 4/23/2008 5:02 4/23/2008 5:09 4/23/2008 5:16 4/23/2008 5:24 4/23/2008 5:31 4/23/2008 5:38

Tiempo

0

20

40

60

80

100

120

Recuperación para el precalentamiento de la chatarra

Se ha estimado por una fuente indepen-diente, sobre una base de datos de fun-cionamiento de una cantidad importante de hornos eléctricos, que la energía recu-perada debido al precalentamiento de la chatarra está entre 30 y 50 kWh/t [3]. Se analiza separadamente la recuperación de energía en la carga continua de cha-tarra y en cubas.

Recuperación en carga continua de chatarra

Es el proceso más extendido industrial-mente para recuperar parcialmente la energía perdida en los gases de escape chatarra. Conocido bajo el nombre de Consteel, fue inventado por el Ing. Juan Vallomy, ex Gerente de acería de Siderca, Campana, Argentina. Se han celebrado recientemente los primeros 20 años de su aplicación. A la fecha de la celebra-ción había 36 hornos en operación, con

una capacidad instalada de más de 30 Mt anuales [4].

El proceso Consteel ha sido descrito en diversas oportunidades [5]. La chatarra se carga mediante grúas directamente dentro del transportador y se mueve ha-cia el horno a través de un movimiento de deslizamiento y pegado. En la última sección del transportador, la chatarra in-gresa al túnel de precalentamiento, don-de los gases que salen del horno fluyen sobre la carga metálica y le transfieren parcialmente su calor. Luego la chatarra sólida cae sobre el acero líquido y se fun-de; el pie líquido se mantiene en tempe-ratura mediante la acción del arco eléc-trico, que trabaja siempre sobre un baño plano cubierto por escoria espumosa (Figura 3).

Para recuperar parte de la energía quí-mica de los gases de escape, quemando el CO, se inyecta aire en forma controla-da en el túnel precalentador [7] (Figura 4). Parte de la energía química derivada de la poscombustión de CO se produce dentro del horno y el resto dentro del túnel. Es esencial definir cómo dividir la

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poscombustión entre el horno y el túnel, para obtener la máxima recuperación de la energía del gas.

Una investigación realizada en el marco de la Unión Europea, con participación de la siderúrgica Ori Martin, Techint y el Centro Sviluppo Materiali (CSM), se abor-dó en detalle el tema de la recuperación de calor en este proceso. Se modelaron las relaciones entre las condiciones operativas y el perfil de temperatura de la chatarra dentro del túnel; luego se usaron los modelos para diseñar prácti-cas operativas óptimas con vistas a au-mentar la relación de energía química a energía eléctrica. Finalmente se evaluó el impacto ambiental de las nuevas prácti-cas [8].

La instalación Consteel estándar tiene termopares en diferentes localizaciones dentro del túnel, un analizador de oxíge-no en la salida de gas del túnel de pre-calentamiento y medidores de flujo para cada inyector de aire. A los efectos de la investigación, se modificó en la planta de Ori Martin la conexión entre el horno eléctrico y el túnel para limitar el ingreso de aire. Se analizó el gas a la entrada y salida del túnel mediante sensores y con un espectrómetro de masa. Además, se midió la temperatura de la chatarra a dis-tintas alturas en el transportador, usando termopares fijados a un marco que se cubría con chatarra. En la Figura 5 se presenta un ejemplo de esta medición.

Entre los factores que favorecieron el au-mento de la temperatura de la chatarra durante el precalentado estuvieron:

• La inyección de aire en el lado horno eléctrico del túnel, en lugar de distri-buida a lo largo del mismo;

• El mantenimiento de un nivel de oxí-geno mínimo en el gas que sale del túnel (6% al 8%);

• El aumento del flujo de gas que ingre-sa al túnel;

• El aumento en la concentración de CO en el gas de escape del horno eléc-trico hasta un valor máximo corres- pondiente a una relación CO2/(CO+CO2) de 0,25.

Es evidente la interrelación existente en-tre la operación del horno y el precalen-tamiento en el túnel. Una poscombustión parcial en el horno y una poscombustión final en el precalentador permiten mini-mizar el consumo de energía eléctrica. En la Figura 6 se presenta el balance de energía para el sistema horno eléctrico-precalentador sin poscombustión en el horno eléctrico y en la Figura 7 con poscombustión en el horno. La recupera-ción de energía en el primer caso es de 25 kWh/t y en el segundo de 38 kWh/t,

actualización tecnológica

Figura 3 Instalación Consteel típica [6]

Gas deescape

Chatarra

Arrabio

FundentesCarbón

Chatarra

24 m

Chatarracalentada

GasGas

Oxígeno

Argón

Aire nocontrolado

Pérdidas de calor

Aire nocontrolado

HORNO

HORNO

Aire delsello

dinámico

Aire inyectado

Figura 4 Diagrama de flujo del proceso Consteel [9]

0

0 5 10 15Distancia desde la entrada de chatarra en el túnel (m)

Superficie

10 cm deprofundidad

30 cm deprofundidad

20 25 30

100

200

300

400

500

Tem

pera

tura

(°C

)

600

700

800

900

1.000

Figura 5 Medición de la temperatura a diferentes profundidades en la camada de

chatarra durante el pasaje por el túnel de precalentamiento [8]

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cifras que están en el orden de las men-cionadas anteriormente, obtenidas como promedio de diversos hornos.

El primer horno Consteel en América Latina está siendo instalado en Jecea-bá, Estado de Minas Gerais, Brasil, en la planta de Vallourec Sumitomo [10].

Recuperación en cuba

Otro proceso de precalentamiento de chatarra aprovechando el calor de los gases de escape que alcanzó cierta difu-sión es el de los denominados shaft fur-nace, desarrollado por Fuchs e instalado por primera vez en 1988 en Danish Steel Works, Dinamarca. Hasta mediados del año 2000 se habían instalado 30 hornos [11]. Hay también una variante japonesa desarrollada por JFE Engineering, bajo la denominación ECOARC, que opera en la planta de Kishiwada Steel Co. [12].

A título de ejemplo, se presenta en la Figura 8 el aspecto externo de un horno Fuchs [13], y en la Figura 9 un esquema de un horno de este tipo instalado en NatSteel, Singapur [14].

Mientras se está afinando el acero en el horno, se carga la cuba con chatarra para su precalentado. Luego se realiza el sangrado, se prepara el horno para la si-guiente colada y se introduce la primera carga precalentada. Se hace una segun-da carga en la cuba, que se precalienta a medida que se funde la primera carga, luego se introduce en el horno la segun-

Ninguna poscombustiónde CO a CO2 en el horno

Optimización de lainyección de aire

34 kWh/t

256 kWh/t

O2 libre concreto

O2

Carbono

181 kWh/t

Chatarra

Gas (CO)Chatarra24 kWh/t

Arc

o43

0 kW

h/t

Energíaquímica

290 kWh/t

Gas

Figura 6 Balance de energía para el sistema horno - precalentador,

sin poscombustión de CO en el horno y alta eficiencia en el precalentado de la chatarra [8]

Figura 7 Balance de energía para el sistema horno - precalentador,

con poscombustión de CO en el horno y alta eficiencia en el precalentado de la chatarra. El nivel de poscombustión en el horno es de 0,33 [8]

Con poscombustiónde CO a CO2 en el horno

Optimización de lainyección de aire

34 kWh/t

214 kWh/t

O2 libre concreto

O2

Carbono

139 kWh/t

Chatarra

Gas (CO+CO2)Chatarra38 kWh/t

Arc

o43

0 kW

h/t

Energíaquímica

290 kWh/t

Gas

Sistema de retenciónde chatarra compuesto

por 11 dedos refrigeradospor agua

Electrodo de 28“,500 V 80 KA

Humos calientes

Ánodo inferior

Figura 9 Esquema de shaft furnace instalado en NatSteel, Singapur [14]

Figura 8 Horno eléctrico de arco con cuba de precalentamiento de chatarra

(shaft furnace) [13]

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da carga precalentada y se hace su fu-sión y el afino de la colada (Figura 10).

Dos aspectos discutidos de esta tecnolo-gía son los dedos que sostienen la cha- tarra en la cuba, mientras es precalen-tada y la posibilidad de formación de dioxinas en los gases de salida. Mien-tras la tecnología de los dedos ha ido evolucionando favorablemente, el tema ambiental parecería requerir inversiones adicionales y/o limitaciones en los tipos de chatarra utilizable [16].

En América Latina se han instalado dos hornos de estas características, en la plantas de Ternium México de Puebla y Monterrey [17].

Recuperación para producción de vapor

Se estima que la producción de vapor es la mejor alternativa para la recuperación de calor. Entre otras razones están las si-guientes [2]:

• El vapor puede usarse para diversos propósitos (vapor de proceso, calen-tamiento, operación de compresores, generación de energía eléctrica).

• Puede tener un rango amplio de tem-peraturas (como las temperaturas del gas de escape, las temperaturas del vapor pueden ser variables).

• Es relativamente fácil de transportar.

• El agua es una base barata y no tóxi-ca.

• Se trata de una tecnología probada.

Para transformar la energía del gas de escape a alta temperatura en vapor se utiliza la tecnología ECS, sistema de en-friamiento por evaporación. El conducto de salida de gases es de construcción tubular, muy similar al conducto con-vencional. La diferencia principal es que se conduce en las cañerías agua pre-surizada a una temperatura cercana al punto de ebullición correspondiente a la presión que tiene. La combinación de temperatura y presión elegida está de-terminada por los parámetros del vapor requerido en la planta; los valores típicos están entre 13 bar/192°C y 28 bar/230°C. Las presiones más altas son para la ope-ración de turbinas a vapor [2].

El agua cercana al punto de ebullición absorbe la energía del gas de escape por evaporación. El proceso físico de evapo-ración consume mucha más energía que calentar agua, por ejemplo a 20°C más. El sistema ECS se diseña para la evapo-ración parcial del agua; típicamente, del 5% al 12% se evaporará bajo condicio-nes de operación normales. Un sistema

ECS con el 12,5% de vapor en peso en la corriente de regreso, requiere 35% me-nos de agua fría de enfriamiento, lo que implica cañerías y bombas menores.

Los conductos de gas de escape del sis-tema ECS trabajan con transferencia de calor por radiación, que es eficiente por arriba de los 600°C. Por debajo de esta temperatura, la transferencia por con-vección es más eficiente. En otras pala-bras, por debajo de 600°C conviene utili-zar una caldera de calor residual (waste heat boiler) (Figura 11). Para un horno eléctrico, debido a la gran carga de pol-vo de los gases del horno, el diseño de la caldera debería ser muy cuidadoso.

Este concepto se ha aplicado a dos hor-nos eléctricos de arco sumergido, para la producción de ferrocromo, en una empresa de Turquía (Figura 12). El vapor generado se destina a la producción de electricidad vía generadores, con una ca-pacidad total de unos 5 MW [18].

La tecnología ECS se ha aplicado desde la década del ’80 en los convertidores al oxígeno y en los hornos de precalenta-miento de vigas galopantes. En el campo de los hornos eléctricos hay una sola ex-periencia publicada, que es la de Georgs-marienhütte en Alemania (Figura 13). Esta planta operaba con alto horno y ace-ría al oxígeno y disponía de un sistema de recuperación de calor en el convertidor. En 1996 pasó a operar con un horno eléc-trico de arco. El sistema de recuperación

existente en el convertidor fue instalado en el horno eléctrico. Debido a la produc-ción semicontinua, el vapor producido no era reutilizado.

En al año 2007 el sistema fue reemplaza-do por uno más moderno, a los efectos de utilizar el vapor en la operación de un desgasificador y otros usos menores, re-emplazando el producido en una caldera alimentada con gas natural [2]. El princi-pal desafío era obtener una producción de vapor regular, manejando eficiente-mente los peaks de energía. En la Figura 14 se presenta la producción de vapor a lo largo de cuatro coladas. Los peaks de producción de vapor, de 75 t/h, triplican la producción promedio, de 20 t/h.

La operación normal del horno crea es-pacios de 10 a 20 minutos sin aplicación de energía eléctrica, lo que lleva a una producción de vapor prácticamente nula. El desgasificador, a su vez, sigue al hor-no eléctrico con una demora de un ciclo; cuando el horno deja de producir, todavía queda una colada esperando para ser procesada en el desgasificador.

Este problema se resolvió con las si-guientes particularidades en el diseño:

• El sistema ECS fue diseñado levemen-te más grande que lo necesario para el enfriamiento de los gases; por lo tanto, el agua adicional tenía un exce-so de capacidad de almacenar ener-gía.

actualización tecnológica

Figura 10 Ciclo operativo de un horno eléctrico de arco con cuba con dedos [15]

1ra carga

2da carga

Fusión

Afino yprecalentado

Sangrado

Preparacióndel horno

39

Figura 11 Esquema de la recuperación de calor en dos etapas para un horno eléctrico [2]

Figura 12 Recuperación de calor mediante caldera de calor residual en dos hornos eléctricos

de arco sumergido de la planta de Eti Krom, Turquía [19]

Salida de vaporTambor de vapor

~200°C ~600°C máx. 1.500°C - 1.800°C

Horno eléctrico de arco

Caldera de calorresidual

Mezcla vapor-agua

Agua presurizada a punto de ebullición, por ejemplo 220°C

Caño de gas de escape consistemade enfriamiento evaporativo

Alimentador de agua

SAF2 x 23 MW

Caldera decalor residual

HidrociclónH.E.L.P.D.

Filtros debolsas

Extractor ychimenea

Alcance y objetivo:

• Modernización de Hornos SAF

• Nuevo sistema de recuperación de energía

• Nuevo sistema de limpieza de gases

Uso de vapor:

• Generación de energía eléctrica con dos turbinas

H.E.L.P.D.: Cámara de mezclado con baja caída de presión y alta eficiencia, más apagachispas.

• Período de amortización 3,5 años

• Reducción de emisiones de Co2, 25.000 m3 por añoUnidad de generación de potencia

Vapor2 x 15 t/h

Potencia:2 x 2,5 MWT G

• Se construyeron dos acumuladores Ruth (son grandes recipientes a pre-sión que almacenan el agua caliente, convirtiendo el agua en vapor cuando cae la presión).

• Presión de deslizamiento de entre 23 y 30 bar. Mientras se aplica potencia al horno la presión aumenta, con el efec-

to que una parte de la energía absor-bida calienta el agua que evaporaría a la temperatura más baja. Durante el tiempo sin potencia, la presión baja llevando a la evaporación, aunque no se incorpore energía en el sistema.

• Temperatura variable del agua de ali-mentación. Para calderas, esta tem-

peratura es de 105°C, pero en Georgs-marienhütte se mueve entre 105°C y 59°C. Se usa la energía para calentar el agua de alimentación, llevando a que se requiera menos energía para evaporar el agua de alimentación en el tambor de vapor durante el período de baja salida de energía del horno.

40

actualización tecnológica

0

10

Tiempo (min)

Vapo

r (t

/h)

5 20 35 50 65 80 95 110

125

140

155

170

185

200

215

230

245

260

275

290

20

30

40

50

60

70

80

Figura 13 Conducto de salida de gases de escape con sistema de enfriamiento

evaporativo (ECS) en Georgsmarienhütte, Alemania [2]

Figura 14 Producción de vapor a lo largo de cuatro coladas [2]

Como resultado de estas acciones, se almacenan 8 t de vapor al final de cada colada. Hay un exceso de producción de vapor, ya que la demanda es en promedio de 7 t/h y la producción de 20 t/h. Esta situación sería típica para cualquier ace-ría eléctrica con desgasificador. Con las 13 t/h de vapor se podría generar electri-cidad, pero hay una serie de factores a tener en cuenta, válidos para cualquier planta [2]:

• La cantidad de vapor disponible es fluctuante.

• La demanda de vapor de proceso es la prioridad; el uso de vapor de proceso es más económico que la generación de energía y la activación de una cal-dera para vapor de proceso. Esto lle-va a una disponibilidad impredecible del exceso de vapor, en tanto que las turbinas a vapor necesitan una ope-ración constante para garantizar su eficiencia.

• Un horno eléctrico se detiene más fre-cuentemente, comparado con centra-les eléctricas, plantas para procesos petroquímicos e incineradores de ba-sura. Las turbinas de vapor estándar para generación de energía requieren mucha energía para el arranque y la parada.

• El vapor puede almacenarse, pero el vapor sobrecalentado no. Las turbinas eficientes requieren vapor sobreca-lentado; esto implica que se necesita-ría un sobrecalentador externo a gas, fuel oil o carbón, cuando el horno está parado.

Una alternativa posible para resolver estos problemas son las turbinas llama-das ORC (Ciclo Orgánico de Rankine). Utilizan un concepto similar al de una caldera que produce vapor a partir de agua, excepto que el fluido usado para la transmisión de calor es orgánico, de alto peso molecular y bajo punto de ebu-llición, como el butano o el pentano [20]. Se han utilizado ampliamente para la recuperación de calor de bajo grado en aplicaciones varias. Trabajan bien con gases por encima de 175°C.

Para esta aplicación el gas de escape pasaría a través de intercambiadores de calor del tipo carcaza y tubo, con el líquido orgánico del otro lado. El calor se transferiría al líquido orgánico, vapo-rizándolo. El fluido orgánico vaporizado pasa a través de un turboexpansor de gas o de una turbina con un generador, para producir electricidad. El fluido sería lue-go enfriado y condensado y bombeado nuevamente al intercambiador de calor, completando el ciclo (Figura 15).

En la Figura 16 se presenta un esquema que está proponiendo la empresa espe-cializada Turboden, del grupo Pratt & Whitney, para las acerías eléctricas [21].

Conclusiones

Los hornos eléctricos de arco utilizados en la siderurgia están acercándose a su máxima eficiencia energética, a medida que se modernizan. Eso hace que se em-piece a ver con interés la posibilidad de recuperar la energía perdida en los gases de escape, que es alrededor de un tercio de la energía puesta en juego para pro-ducir el acero por esta vía.

En los últimos veinte años se han insta-lado numerosos hornos que recuperan parte de esa energía para precalentar la chatarra, por la vía de la carga continua o de la cuba con dedos.

También se están analizando aplicacio-nes de sistemas de enfriamiento evapo-rativo, calderas de calor residual y gene-ración de energía vía ciclo orgánico de Rankine para su aplicación en hornos eléctricos, a los fines de producir vapor para desgasificadores y otros usos y, eventualmente, generar energía eléctri-ca.

41

Figura 16 Ejemplo de esquema para recuperación de calor de gases de escape de horno eléctrico de arco y generación de energía eléctrica mediante ciclo

orgánico de Rankine, propuesto por Turboden [21]

Agradecimientos

Se agradece a los Dres. Antonello Di Donato (CSM, Roma, Italia) y Jeremy Jones (WorleyParsons, Irving, EE.UU.) y a los Ingenieros William Emling (SMS-Siemag, Pittsburgh, EE.UU.) y Hidenori Kurosu (Kamagaya, Japón), la colabora-ción prestada para la preparación de este artículo.

Referencias

[1] Jones, J.A.T.; «Opportunities and tech-nologies for energy recovery in the mini-mills». Iron & Steel Technology February 2010, pp. 38-46.

[2 ] Schliephake, H.; Born, C.; Granderath, R.; Memoli, F.; Simmons, J.; «Heat reco-very for the EAF of Georgsmarienhütte, Germany». AISTech 2010 Proceedings Volume I pp. 745-752.

[3] Adams, W.; Alameddine, S.; Bowman, B.; Lugo, N.; Paege, S.; Stafford, P.; «Fac-tores que afectan el consumo total de energía en los hornos de arco eléctrico».

[4] «Tenova celebrates 20 years of Conste-el». Tenova’s press release, Milan Italy, November 13, 2009.

[5] Tang, J.; Bianchi Ferri, M.; Argenta, P.; «EAF technology evolution by conti-nuous charging». Ironmaking and Steel-making 2005 Vol 32 N° 3 pp. 191-194.

[6] Memoli, F.; Giovani, C.; Guzzon, M.; «The influence of Consteel EAF practice on the reduction of N2 pick-up and the in-crease of metallic yield». 40th Steelma-king Seminar - International, May 2009, Sao Paulo, Brazil, pp. 420-431.

[7] Bianchi Ferri, M.; Cozzi, G.; Lombardi, E.; «Energy and Graphite Electrodes Saving in ORI Martin, Brescia, Italy,» ISSTech 2003 Conference Proceedings, pp. 1101-1110.

[8] De Miranda, U.; Argenta, P.; Pozzi, M.; Di Donato, A.; Volponi, V.; Zanusso, U.; «Scrap continuous charging to EAF». 30/06/2002 ECSC Steel RTD Programme, pp. 1-41.

[9] Di Donato, A.; Volponi, V.; De Miranda, U.; Argenta, P.; «Flexible operation of the Consteel process at Ori Martin». MPT In-ternational 6/2002 pp. 52-55.

[10] Memoli, F.; Villares de Freitas, J.; «The newest Consteel projects and the pers-pectives of scrap & hot metal continuous charge in the EAF». 17th IAS Steelmaking Conference, Campana, Argentina, Nov-ember 2009, pp. 89-96.

[11] Knapp, H.; Ehle, J.; Müller, H.; «Finger shaft furnace technology - The latest idea in electric steelmaking». ABM Ste-elmaking Seminar 2001, Salvador, Bra-sil, pp. 273-282.

[12] «Ecologically-Friendly and Economical Arc Furnace ECOARC». JFE Steel Tech-nical Report N° 3 July 2004 pp. 70-71.

[13] http://www.industrysolutions.siemens.com/metals-mining/en/Steelmaking/eaf_steelmaking/eaf_shaft.htm, visitado en junio 2010.

[14] Min, Ch.W.; «Operating experience of finger shaft Electric Arc Furnace in

Salida de potencia

Turbina oturbo expansor

Bomba delíquido orgánico

Intercambiador de calor

Salida de gasde escape

Ingreso de gasde escape

Enfriador/condensadorcon aire o agua

Figura 15 Esquema de la generación de electricidad mediante ORC

(ciclo orgánico de Rankine) [20]

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