La domanda di mercato e la visione di Kanthal

Le industrie, in particolare nel settore siderurgico, richiedono riscaldatori elettrici per gas di processo con taglie di MW, altamente efficienti e affidabili, per ridurre in modo significativo l'impronta di carbonio. Da quando un processo come la riduzione diretta del ferro (DRI) sta gradualmente passando dal gas naturale all'idrogeno, la richiesta di soluzioni di riscaldo elettriche per gas di processo è in aumento nelle applicazioni industriali e in pressione. Tuttavia, le taglie MW non dispongono di soluzioni elettriche comprovate, robuste e sicure per il riscaldo di vari gas di processo ad alte temperature (800-1.100°C).

Per affrontare questa sfida, nel 2021, Kanthal e Nycast AB hanno stipulato un accordo di licenza esclusiva per la tecnologia di riscaldo dei gas in modo da sviluppare riscaldatori elettrici ad alta efficienza su scala MW.

Test riuscito a Swerim

Thomas Helander, R&D specialist, Kanthal.Queste soluzioni, che prenderanno il nome di Prothal® TH, si rivolgono a diversi settori industriali, offrendo versatilità per adattarsi ai diversi parametri di processo come composizioni di gas, pressione operativa e portate.

Un recente test svolto presso Swerim AB, un importante istituto di ricerca industriale, a Luleå, in Svezia, ha interessato un riscaldatore per gas di processo Prothal® TH di medie dimensioni. I test, condotti con diverse composizioni di gas come aria, azoto e idrogeno, hanno prodotto risultati impressionanti. La soluzione di riscaldo ha raggiunto temperature in uscita del gas di processo fino a 1.050°C senza problemi, mostrando prestazioni importanti nella gestione delle fluttuazioni in ingresso e rispettando nel contempo i limiti di sicurezza.

"I risultati dei test del nostro riscaldatore elettrico per gas di processo nel design attuale sono molto promettenti, mostrando una notevole efficienza energetica, stabilità operativa costante e il potenziale per raggiungere elevate temperature del gas in uscita . Inoltre, il nostro riscaldatore si basa su componenti essenziali, come gli elementi riscaldanti elettrici, che sono frutto della nostra vasta esperienza nella loro progettazione, fabbricazione e funzionamento", spiega Thomas Helander del team di ricerca e sviluppo Kanthal.

Il portafoglio Kanthal, in continua evoluzione, ha il potenziale per decarbonizzare un'ampia gamma di applicazioni e settori industriali.

Sebbene siano necessarie ulteriori convalide per i parametri operativi su installazioni più grandi, questi test segnano un importante passo avanti. Indicano che il portafoglio Kanthal, in continua evoluzione, ha il potenziale per decarbonizzare un'ampia gamma di applicazioni e settori industriali. Il grafico della temperatura di ingresso e uscita del gas, insieme alla potenza elettrica e alle portate, dimostra l'efficacia del riscaldatore Prothal® TH.

The graph shows the gas outlet temperature along with electric power and flow rates.

Collaborazione con Nycast

Jesse White, Strategic Area Manager, Business Development Steel, Kanthal.Kanthal e Nycast, con il supporto di Swerim, collaborano da oltre dieci anni per sviluppare e testare il riscaldatore elettrico per gas . Il riscaldatore, testato in diverse applicazioni e composizioni di gas, sarà disponibile per installazioni commerciali su larga scala nei prossimi anni. Questo sviluppo è in linea con l'impegno di Kanthal nel fornire soluzioni innovative di riscaldatori per gas su larga scala in settori industriali come quello dell'acciaio e del cemento.

"Collaborare con Nycast è stata un'esperienza molto appagante. La sinergia tra la nostra esperienza nelle soluzioni di riscaldo elettrico su scala industriale e l'innovativa tecnologia di riscaldo gas di Nycast ci consentirà di superare sfide significative nello sviluppo di riscaldatori elettrici ad alta efficienza su scala MW. I recenti test condotti a Swerim confermano l'efficacia del concetto di riscaldo gas e il potenziale delle nostre tecnologie combinate per rivoluzionare i processi di riscaldo industriale", sottolinea Jesse White, Strategic Area Manager, Business Development Steel in Kanthal.

Il ruolo della lega Kanthal® APM:

Un elemento cruciale nello sviluppo di soluzioni di riscaldo dei gas di processo da parte di Kanthal è l'uso di Kanthal® APM come lega per la resistenza centrale di riscaldo. Kanthal® APM è una lega ferritica avanzata di ferro-cromo-alluminio , a dispersione rafforzata, nota per le sue eccellenti proprietà di ossidazione e stabilità di forma a temperature elevate. Questa lega, unica nal suo genere, fornisce da oltre 30 anni una soluzione efficace per le applicazioni di riscaldo elettrico industriale.

Kanthal® APM presenta un'eccellente resistenza alla corrosione ad alta temperatura per la maggior parte delle atmosfere operative. La figura seguente mette a confronto le proprietà di ossidazione di Kanthal® APM con altre comuni leghe ad alta temperatura.

Gross mass gain due to oxidation at 1,200°C (2192°F) in the air for Kanthal® APM and common high-temperature alloys.

Elettrificazione per la riduzione dell'impronta di carbonio

Thomas Olsson and Ralph Nyström from the Nycast team.L’elettrificazione è riconosciuta come un modo efficace con cui l'industria siderurgica può ridurre le emissioni di CO2. Il riscaldatore per gas di processo Prothal® consente all'industria di utilizzare l'elettricità in vari processi di riscaldo invece di bruciare gas, contribuendo all'efficienza energetica e alla riduzione delle emissioni di carbonio. L’uso di idrogeno per i processi industriali evidenzia ulteriormente la necessità di riscaldatori gas affidabili ed efficienti dal punto di vista energetico.

Crediamo nel potere innovativo del riscaldo elettrico per gas di processo, supportati dal suoi innegabile valore aggiunto.

"Per quanto riguarda le prospettive di mercato per la decarbonizzazione dei processi di riscaldo, vediamo una prospettiva promettente per il futuro. Crediamo nella forza di cambiamento del riscaldo elettrico per gas di processo, grazie alle sue innegabili potenzialità", affermano Ralph Nystrom e Thomas Olsson del team Nycast.

Prospettive future e risultati della collaborazione

L'efficace collaborazione tra Kanthal e Nycast si concretizza in un impatto sostanziale del riscaldatore di gas di processo Prothal® in diversi settori industriali. Con il progredire della tecnologia, Kanthal prevede di introdurre riscaldatori di processo entro i prossimi anni, con un incremento nelle possibilità di test e dimostrazioni che sono previste per il 2024. Questa innovazione non si limita all'industria siderurgica; altri settori, tra cui la produzione del cemento, trarranno vantaggio da questa tecnologia innovativa.

In conclusione, il recente successo del test del riscaldatore per gas di processo Prothal® rappresenta una pietra miliare significativa nel percorso verso soluzioni di riscaldo elettrico del gas di processo che siano sostenibili ed efficienti. L'impegno di Kanthal per l'innovazione, la collaborazione con i partner industriali e l'uso di leghe avanzate collocano l'azienda in prima linea nella rivoluzione dell'industria pesante, aprendo la strada a un futuro più verde e sostenibile.