Institut für Energietechnik und Thermodynamik
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Energieeffizienz in integrierten Hüttenwerken

(FFG-Projekt AEKIS: Abwärmenutzung und Energieeffizienz in komplexen industriellen Systemen)

1. Im Zuge dieses Projektes wurden in Zusammenarbeit mit voestalpine Stahl folgende Themen schwerpunktsmäßig bearbeitet:

Erstellung dynamischer Modelle der Hüttengasnetze (Gichtgas, Tiegelgas, Kokereigas und Erdgas).

Erzeuger (Hochöfen, Kokerei, LD-Konverter) und Verbraucher (Kraftwerk, Wiederer­wärmungsaggregate…) werden als zeitliche Randbedingungen vorgegeben oder in das Modell einbezogen. Durchführung von Analysen zur Fahrweisenoptimierung von Teilanlagen, Entwicklung von Regelungskonzepten für Teilanlagen und Armaturen. Minimierung von Verlusten (Fackeln), Entwicklung von Kennzahlen die den energetisch optimalen Netzbetrieb beschreiben

Gasverbund: Quellen, Leitungsnetz und Verbraucher

2. Erstellung dynamischer Modelle des Prozessdampf- und Fernwärmenetzes für voestalpine Stahl. Durchführung von Simulationsrechnungen zur Optimierung des Netzbetriebes:

  • Bestimmung von Kondensationsverlusten,
  • Ermittlung des Anfahrverhaltens von Leitungsteilen,
  • Verringerung von Druckschwankungen,
  • Einhalten von geforderten Dampfparametern (p, T) bei unterschiedlichen Betriebszuständen vor wichtigen Aggregaten,
  • Analysen zur Abwärmenutzung und Dampfproduktion
  • Aussagen zur optimalen Größe von Dampfspeichern
Prozessdampfnetz schematisch

2.   Erstellung von Tools für das Energiemonitoring bestimmter Produktionsanlagen:

  • Feuerverzinkungsanlagen
  • Beize
  • Schubbeize
  • Kaltwalzwerk
  • Kontiglühe
  • Bandbeschichtungsanlagen
  • Haubenglühanlagen

3.   Entwicklung eines Energiekatasters zur Bewertung der Abwärmepotentiale am Werksgelände. Bewertung der Enthalpieströme aus Abgas und Abwasser für energetische Zwecke (Elektrizitätsproduktion, Brauchwasserbereitung und Heizung). Bestimmung der thermomechanischen Exergie der Stoffströme, Finden geeigneter Energiewandlungsprozesse (ORC, Kalina, Dampfkraftprozess) zur Nutzung der Potentiale unter Berücksichtigung der örtlichen Voraussetzungen.

4.   Aufbau einer Modellbibliothek zur dynamischen Simulation von Wiedererwärmungs­aggregaten und Industrieöfen mit Hilfe von Modellica. Validierung der Modelle am Beispiel eines Hubbalkenofens. Erstellung von Modellen für die Strahlungswärmeübertragung zwischen Flächen, sowie Flächen und Gas, Entwicklung dynamischen Modellen für:

  • Rostbewegungen
  • Aufwärmgut (z. B. Brammen)
  • Ofenwänden
  • Materialtransport
Wärmeübergangsmodell für Industrieöfen