Akronim: SINARC
Nr projektu: FENG.01.01-IP.01-A1CU/25
Cel projektu:
opracowanie i przetestowanie w warunkach przemysłowych technologii produkcji stopów krzemu z żelazem (Si ≥75% mas.) z wykorzystaniem łuku plazmowego w piecu rezystancyjno-łukowym. Rozwiązanie to umożliwi intensyfikację procesu, poprawę warunków cieplnych stref reakcyjnych i zwiększenie szybkości reakcji chemicznych, co przełoży się na zmniejszenie jednostkowego zużycia energii, wzrost wydajności pieca i redukcję śladu węglowego produktu.
Projekt realizowany jest w konsorcjum – przedsiębiorstwa (Re Alloys S.A. – Lider) z organizacją badawczą (Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy).
WARTOŚĆ
PROJEKTU
39 733 057,02 zł
KOSZTY KWALIFIKOWANE
PROJEKTU:
27 665 923,31 zł
WYSOKOŚĆ WKŁADU
Z FUNDUSZY EUROPEJSKICH:
13 187 338,72 zł
TERMIN
REALIZACJI
Przedmiot projektu:
Przedmiotem projektu jest opracowanie i przetestowanie innowacyjnej technologii wytwarzania żelazokrzemu FeSi75, umożliwiającej zwiększenie efektywności energetycznej i wydajności procesu produkcyjnego w piecach rezystancyjno-łukowych.
Innowacyjność rozwiązania polega na zastosowaniu strumienia gazów plazmotwórczych wprowadzanych bezpośrednio do stref podelektrodowych pieca w celu stabilizacji łuku elektrycznego, poprawy rozkładu energii cieplnej oraz intensyfikacji reakcji metalurgicznych. Technologia ma umożliwić bardziej efektywne wykorzystanie energii elektrycznej przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia materiałów eksploatacyjnych i zmniejszeniu emisji CO₂ przypadającej na tonę wyprodukowanego żelazokrzemu.
Projekt obejmuje realizację kompleksowych prac badawczo-rozwojowych, w tym opracowanie modeli matematycznych i procesowych, badania właściwości łuku elektrycznego w atmosferze gazów plazmotwórczych, opracowanie metod diagnostyki plazmy oraz przeprowadzenie eksperymentów laboratoryjnych i prób technologicznych w skali przemysłowej.
Kluczowym elementem przedsięwzięcia będzie weryfikacja opracowanej technologii w warunkach rzeczywistej produkcji żelazokrzemu z wykorzystaniem pieca rezystancyjno-łukowego o mocy 20 MVA.
Etapy realizacji:
Moduł B+R
Zadanie 1. Opracowanie zintegrowanego modelu procesowego wytwarzania wysokoprocentowych stopów krzemu z wykorzystaniem łuku plazmowego poprzez introdukcję strumienia gazów plazmotwórczych w przestrzeń podelektrodową pieca rezystancyjno-łukowego.
Zadanie 2. Opracowanie matematycznego modelu palenia się łuku elektrycznego w strefie podelektrodowej pieca rezystancyjno-łukowego do produkcji żelazokrzemu FeSi75 z uwzględnieniem temperatury oraz składu atmosfery gazowej.
Zadanie 3. Opracowanie metody precyzyjnego wprowadzania wybranych gazów plazmotwórczych do przestrzeni podelektrodowej pieca rezystancyjno-łukowego na potrzeby sterowania atmosferą łuku elektrycznego podczas wytopu wysokoprocentowych stopów krzemu (FeSi75).
Zadanie 4. Zaprojektowanie i wykonanie stanowiska laboratoryjnego do badań nad wpływem składu mieszaniny gazowej na charakterystyki łuku elektrycznego.
Zadanie 5. Wykonanie układu pomiarowego i przeprowadzenie pomiarów spektralnych na stanowisku testowym w celu oszacowania temperatury i składu chemicznego plazmy.
Zadanie 6. Przeprowadzenie prób laboratoryjnych wytwarzania żelazokrzemu o zaw. Si min. 75% mas. w piecu rezystancyjno-łukowym z wykorzystaniem łuku plazmowego.
Zadanie 7. Pomiary spektroskopowe i walidacja modeli w laboratoryjnym piecu rezystancyjno-łukowym.
Zadanie 8. Budowa kompleksowego systemu introdukcji gazów plazmotwórczych do przestrzeni podelektrodowej pieca rezystancyjno-łukowego o mocy 20 MVA przeznaczonego do wytwarzania wysokoprocentowych stopów krzemu.
Zadanie 9. Opracowanie technologii wytwarzania wysokoprocentowych stopów krzemu z wykorzystaniem łuku plazmowego poprzez introdukcję strumienia technicznych gazów plazmotwórczych do przestrzeni podelektrodowej pieca rezystancyjno-łukowego.
Zadanie 10. Wykonanie podłączenia aparatury pomiarowej i przeprowadzenie pomiarów w trakcie realizacji prób przemysłowych w piecu rezystancyjno-łukowym (20 MVA) w procesie wytopu żelazokrzemu.
Rezultaty projektu i jego odbiorcy:
Zastosowanie innowacyjnego rozwiązania pozwoli na zwiększenie rezystancji łuku, zwiększenie objętości stref reakcyjnych oraz poprawę warunków cieplnych prowadzących do intensyfikacji reakcji chemicznych.
Rezultatem będzie obniżenie jednostkowego zużycia energii elektrycznej (z poziomu 8,353 MWh/t do ok. 8,150 MWh/t), wzrost wydajności dobowej jednostki piecowej 20 MVA (z 46,65 t/d do 48,16 t/d), obniżenie wskaźnika zużycia masy elektrodowej z 40 kg/t na 32 kg/t, poprawa stabilności parametrów elektrycznych łuku oraz redukcja emisji CO₂ przypadającej na tonę stopu (z ok. 3 510 do ok. 3 377 kg CO₂/t FeSi75). Efektem końcowym będzie opracowana, sprawdzona w warunkach przemysłowych i gotowa do wdrożenia technologia, którą będzie można zastosować w kolejnych piecach zakładu, co zwiększy konkurencyjność i efektywność produkcji Re Alloys.
Pośrednimi odbiorcami będą przedsiębiorstwa przemysłu stalowego i odlewniczego, wykorzystujące żelazokrzem FeSi75 w procesach metalurgicznych, w szczególności odbiorcy zainteresowani surowcami wytwarzanymi w sposób bardziej energooszczędny i o niższym śladzie węglowym.
Rezultaty projektu będą również istotne dla środowiska naukowego i badawczego, przyczyniając się do rozwoju wiedzy w zakresie fizyki plazmy oraz technologii procesów metalurgicznych.
Źródła finansowania:
Projekt jest współfinansowany ze środków unijnych w ramach Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki (FENG), działanie FENG.01.01 – Ścieżka SMART
#FunduszeEuropejskie #FunduszeUE