Energieeffizienz und Abwärmenutzung in komplexen Energiesystemen der Stahlindustrie

Bei integrierten Hüttenwerken ist der (prozessbedingte) energetische Aufwand in Abhängigkeit der Umwandlungsstufen unterschiedlich hoch. Die umfassende Analyse dieser energetischen Strukturen und die umfassende Prüfung der Verwertungsmöglichkeiten auf Basis zahlreicher Analysen ist Inhalt dieses Projektes. Im Rahmen des Arbeitspaktes Werksentwicklung und Energiemonitoring werden für die Veredelungsanlagen des integrierten Hüttenwerkes wie Kaltwalzwerke, Beizen, Glühanlagen, Feuerverzinkungsanlagen und Bandebeschichtungsanlagen geeignete Kennzahlen zur Bewertung der Energieeffizienz definiert. Dies geschieht auf Basis der IPPC- Dokumente und der IISI- Studie, wobei ein Zusammenhang des Energieverbrauchs und den, in den einzelnen Anlagen hergestellten, Produkten und deren Spezifikationen hergestellt werden soll. Die entwickelten Kennzahlensätze sollen in weiterer Folge als Benchmarks für das Energiemonitoring dienen. Für eine genauere Betrachtung der Energieeffizienz wird der Hubbalkenofen, einer der größten Energieverbraucher, modelliert und wärmetechnisch analysiert. Für den Bereich Werksentwicklung werden unterschiedliche Konzepte für eine Neuaufstellung des Hüttenwerks hinsichtlich der Erzreduktionsverfahren, wie z.B: die Integration eines COREX- Verfahrens, und dessen Einfluss auf den Energiehaushalt untersucht. Weiters wird der Einfluss einer Kokstrockenkühlung in der Kokerei auf das integrierte Hüttenwerk und deren Wirtschaftlichkeit betrachtet. Es werden auch kleiner Einheiten wie Turbinen, Pumpen, Motoren und deren Regelungskonzepte hinsichtlich der Energieeffizienz betrachtet. Im Zuge der Untersuchung des Gasverbundes sollen die vier großen Hüttengasnetzwerke dynamisch betrachtet werden. Zu diesem Zweck werden nacheinander die vier Gasnetze (Gichtgas, Tiegelgas, Erdgas, Kokereigas) mittels eines dynamischen Simulationstools modelliert. In diesen Modellen wird auch Augenmerk auf die Regelung dieser Systeme gelegt. Mittels der dynamischen Modelle können in Folge verschiedene Betriebszustände sowie Szenarien untersucht werden. Ein Hauptaugenmerk liegt hier darauf betriebsbedingte Fackelverluste weitgehend zu vermeiden. Hierfür müssen die Gasometer und deren Dynamik, sowie andere wesentliche Anlagenkomponenten des jeweiligen Netzwerkes berücksichtigt werden. Weiters gilt es, mögliche kritische Engstellen des Systems ausfindig zu machen, und durch geeignete Maßnahmen zu verbessern. Im Weiteren können auch Störfälle sowie zukünftige Werksentwicklungen in die Simulation mit aufgenommen werden, um die Auswirkungen werkstechnischer Veränderung bereits im Vorfeld zu untersuchen. Das Arbeitspaket Dampf und Wärmeverbund soll, unter der Berücksichtigung heutiger und zukünftiger Betriebsbedingungen, durch unterschiedliche Untersuchungen und Simulationen, Lösungen identifizieren, bewerten und letztendlich damit eine Strategie entwickeln, um die Energieeffizienz des Hüttenwerks Linz zu verbessern. Anfangs wird eine Optimierung des aktuellen Energiesystems durch dynamische Simulationen von Dampf- und Wärmeverbund durchgeführt. Lösungen, die auf die Prozessregelung, die Betriebsparameter und die Lastverteilung wirken, sind unter anderem zu erforschen. In einer zweiten Phase werden Ideen erfasst und Konzepte definiert, um das Abwärmepotenzial sinnvoll zu nützen (z. B. Absorptionskältemaschinen, ORC / Kalina Prozesse, AHK Stoßofen u. FVZ, bessere exergetische Nutzung im Dampfverbund). Ein Modell soll erlauben, den Einfluss auf 68 das aktuelle Dampfnetz darzustellen insbesondere die Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz. Anschließend sollen die geänderten Randbedingungen des zukünftigen Energiesystems (mit allen laufenden Projekten: Block 7, Maßnahmen der Werkserweiterung und Kapazitätssteigerung) betrachtet werden, um damit deren Einfluss auf die Gesamteffizienz und die Wirtschaftlichkeit darzustellen.