A Demanda do Mercado e a Visão de Kanthal

As indústrias, especialmente no setor do ferro e aço, necessitam de aquecedores elétricos a gás de processo altamente eficientes e confiáveis ​​à escala de MW para reduzir significativamente a sua pegada de carbono. À medida que um processo como a Redução Direta de Ferro (DRI) está gradualmente em transição do gás natural para o hidrogênio, a procura por soluções de aquecimento elétrico de gás de processo para aplicações industriais e pressurizadas está aumentando. No entanto, a escala MW carece de soluções elétricas comprovadamente robustas e seguras para aquecer vários gases de processo a altas temperaturas (800-1.100 °C ou 1.472-2.012 °F).

Para enfrentar esse desafio, em 2021, Kanthal e Nycast AB celebraram um contrato de licença exclusivo para tecnologia de aquecimento a gás para desenvolver aquecedores elétricos de alta eficiência em escala MW.

Teste bem-sucedido em Swerim

Thomas Helander, R&D specialist, Kanthal.Essas soluções, que terão o nome de Prothal® TH, atendem a diversas indústrias, oferecendo versatilidade para acomodar diversos parâmetros de processos, como composições de gases, pressão operacional e vazões.

Um teste recente no Swerim AB, um importante instituto de pesquisa industrial, em Luleå, Suécia, envolveu um aquecedor de gás de processo Prothal® TH de média escala. Os testes, realizados com diversas composições de gases, como ar, nitrogênio e hidrogênio, demonstraram resultados impressionantes. A solução de aquecimento atingiu temperaturas de saída de gás de processo de até 1.050 °C (1.922 °F) sem problemas, apresentando desempenho robusto no tratamento de flutuações de entrada e ao mesmo tempo garantindo limites de segurança.

“Os resultados dos testes do nosso projeto atual de aquecedor elétrico a gás de processo são altamente promissores, apresentando notável eficiência energética, estabilidade operacional consistente e potencial para atingir temperaturas elevadas na saída de gás. Além disso, nosso aquecedor depende de subcomponentes críticos, como elementos de aquecimento elétrico, beneficiando-se de nossa ampla experiência em seu projeto, fabricação e operação", explica Thomas Helander, das equipes de P&D da Kanthal.

O portfólio em evolução da Kanthal tem o potencial de descarbonizar uma ampla gama de aplicações e segmentos industriais.

Embora seja necessária validação adicional para parâmetros operacionais em instalações maiores, esses testes representam um avanço significativo. Eles indicam que o portfólio em evolução da Kanthal tem potencial para descarbonizar uma ampla gama de aplicações e segmentos industriais. O gráfico de temperatura de entrada e saída de gás, juntamente com a potência elétrica e as vazões, demonstram a eficácia do aquecedor Prothal® TH.

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

Colaboração com Nycast

Jesse White, Strategic Area Manager, Business Development Steel, Kanthal.Kanthal e Nycast, com o apoio do Swerim, colaboram há mais de dez anos para desenvolver e testar o aquecedor elétrico a gás. O aquecedor, testado em diversas aplicações e composições de gases, estará disponível para instalações comerciais em grande escala nos próximos anos. Este desenvolvimento está alinhado com o compromisso da Kanthal em fornecer soluções inovadoras para aquecedores a gás em grande escala em indústrias como siderurgia e cimento.

“Colaborar com a Nycast tem sido uma experiência altamente gratificante. A sinergia entre nossa experiência em soluções de aquecimento elétrico em escala industrial e a inovadora tecnologia de aquecimento a gás da Nycast nos permitirá superar desafios significativos no desenvolvimento de aquecedores elétricos de alta eficiência em escala MW. Os testes recentes no Swerim validam a eficácia do conceito de aquecimento a gás e o potencial de nossas tecnologias combinadas para revolucionar os processo de aquecimento industrial”, destaca Jesse White, Gerente de Área Estratégica, Business Development Steel da Kanthal.

O papel da liga Kanthal® APM:

Um elemento crucial no desenvolvimento de soluções de aquecimento de gás de processo da Kanthal é o uso da Kanthal® APM como liga de resistência ao aquecimento do núcleo. Kanthal® APM é uma liga ferrítica ferro-cromo-alumínio avançada da metalurgia do pó, reforçada por dispersão, conhecida por suas excelentes propriedades de oxidação e estabilidade de forma em temperaturas elevadas. Esta liga exclusiva fornece uma solução robusta para aplicações de aquecimento elétrico industrial há mais de 30 anos.

Kanthal® APM possui excelente resistência à corrosão em alta temperatura para a maioria das atmosferas gasosas relevantes. A figura abaixo compara as propriedades de oxidação do Kanthal® APM com outras ligas comuns de 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.

Eletrificação para redução da pegada de carbono

Thomas Olsson and Ralph Nyström from the Nycast team.A eletrificação é reconhecida como uma forma eficaz de a indústria siderúrgica reduzir as emissões de CO2. O aquecedor a gás de processo Prothal® permite que a indústria utilize eletricidade em diversos processos de aquecimento em vez de queimar gás, contribuindo para a eficiência energética e redução da pegada de carbono. A utilização de gás hidrogênio para processos industriais enfatiza ainda mais a necessidade de aquecedores a gás confiáveis ​​e energeticamente eficientes.

Acreditamos no poder transformador do aquecimento elétrico para gases de processo, impulsionados pelas suas inegáveis ​​propostas de valor.

“Em relação às perspectivas de mercado para a descarbonização dos processos de aquecimento, vemos uma trajetória promissora pela frente. Acreditamos no poder transformador do aquecimento elétrico para gases de processo, impulsionado por suas propostas de valor inegáveis”, afirmam Ralph Nystrom e Thomas Olsson, da equipe Nycast.

Perspectivas Futuras e Impacto da Colaboração

A colaboração bem-sucedida entre Kanthal e Nycast abre portas para que o aquecedor a gás de processo Prothal® cause um impacto substancial em vários setores. À medida que a tecnologia avança, a Kanthal prevê o lançamento de aquecedores de processo nos próximos anos, com capacidades expandidas para testes e demonstração planejadas para 2024. Esta inovação não se limita à indústria siderúrgica; outros setores, incluindo a produção de cimento, poderão se beneficiar desta tecnologia inovadora.

Concluindo, o recente teste bem-sucedido do aquecedor a gás de processo Prothal® representa um marco significativo na jornada em direção a soluções de aquecimento elétrico a gás de processo sustentáveis ​​e eficientes. O compromisso da Kanthal com a inovação, a colaboração com parceiros industriais e o uso de ligas avançadas posicionam a empresa na vanguarda da revolução das indústrias pesadas, abrindo caminho para um futuro mais verde e sustentável.