TY - THES

T1 - Wärmetechnische Untersuchungen und Aufzeigen von Energieeinsparpotenzialen an einem Hubbalkenofen der voestalpine Stahl GmbH Linz

AU - Zoglauer, Daniel

N1 - gesperrt bis 29-04-2019

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen hinsichtlich Energieeffizienz, Umweltschutz und Ressourcenverbrauch wird in der Industrie seit einigen Jahren vermehrt ein Augenmerk auf eben diese Thematiken gelegt. Diese Arbeit hat das Ziel, einen Hubbalkenofen der voestalpine Stahl GmbH Linz wärmetechnisch zu untersuchen und mögliche Energieeinsparpotenziale aufzuzeigen. Der erste Abschnitt dieser Arbeit beschreibt die Funktion und den Betrieb eines Hubbalkenofens und gibt des Weiteren einen Überblick an Maßnahmen, um eine energieeffiziente Betriebsweise von Industrieöfen nach dem heutigen Stand der Technik zu ermöglichen. Als Basis der energetischen Bewertung der Wärmeanlage soll eine Energiebilanzierung dienen, welche mit weiteren Berechnungsmethoden ergänzt und verfeinert wird. Grundsätzlich können drei Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz genannt werden, wobei der Fokus dieser Arbeit auf den erhöhten Sauerstoffgehalt im Abgas gelegt wird. Neben den Berechnungen befasst sich der praktische Teil dieser Arbeit mit Versuchen, die zur Ursachenerkundung herangezogen werden. Durch eine Versuchsreihe, in welcher der Ofendruck in seiner Höhe variiert wurde, konnte ein Falschlufteintritt in den Ofenraum ausgeschlossen werden. Mit Hilfe eines weiteren Experiments wurde ein Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffgehalt und der Größe des Verbrennungsluftdrucks ersichtlich. Aufgrund vorliegender sicherheitstechnischer Grenzwerte ist die Wahl des Luftvordrucks und somit der Betrieb der Wärmeanlage nur in einem bestimmen Bereich möglich. Durch eine ideale Anpassung des Ofensystems besteht die Möglichkeit, die Sauerstoffkonzentrationen abzusenken. Aufgrund einer Berechnung der in den Ofeninnenraum einströmenden Verbrennungsluftmengen kann auf eine Verbrennung mit hohem Luftüberschuss geschlossen werden. Dies führt in weiterer Folge zu erhöhten Sauerstoffkonzentrationen in der Ofenatmosphäre, welche durch eine Optimierung der Brenner reduziert werden können. Aus diesem Grund ist eine Justierung der Feuerungsstellen zu empfehlen, da ein effizienterer Betrieb der Wärmeanlage die Folge sein sollte. Zuguterletzt wird neben einer kurzen wirtschaftlichen Betrachtung die Vorgehensweise eines möglichen zukünftigen Versuchs zur Optimierung der Brenner des Hubbalkenofens gegeben.

AB - Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen hinsichtlich Energieeffizienz, Umweltschutz und Ressourcenverbrauch wird in der Industrie seit einigen Jahren vermehrt ein Augenmerk auf eben diese Thematiken gelegt. Diese Arbeit hat das Ziel, einen Hubbalkenofen der voestalpine Stahl GmbH Linz wärmetechnisch zu untersuchen und mögliche Energieeinsparpotenziale aufzuzeigen. Der erste Abschnitt dieser Arbeit beschreibt die Funktion und den Betrieb eines Hubbalkenofens und gibt des Weiteren einen Überblick an Maßnahmen, um eine energieeffiziente Betriebsweise von Industrieöfen nach dem heutigen Stand der Technik zu ermöglichen. Als Basis der energetischen Bewertung der Wärmeanlage soll eine Energiebilanzierung dienen, welche mit weiteren Berechnungsmethoden ergänzt und verfeinert wird. Grundsätzlich können drei Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz genannt werden, wobei der Fokus dieser Arbeit auf den erhöhten Sauerstoffgehalt im Abgas gelegt wird. Neben den Berechnungen befasst sich der praktische Teil dieser Arbeit mit Versuchen, die zur Ursachenerkundung herangezogen werden. Durch eine Versuchsreihe, in welcher der Ofendruck in seiner Höhe variiert wurde, konnte ein Falschlufteintritt in den Ofenraum ausgeschlossen werden. Mit Hilfe eines weiteren Experiments wurde ein Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffgehalt und der Größe des Verbrennungsluftdrucks ersichtlich. Aufgrund vorliegender sicherheitstechnischer Grenzwerte ist die Wahl des Luftvordrucks und somit der Betrieb der Wärmeanlage nur in einem bestimmen Bereich möglich. Durch eine ideale Anpassung des Ofensystems besteht die Möglichkeit, die Sauerstoffkonzentrationen abzusenken. Aufgrund einer Berechnung der in den Ofeninnenraum einströmenden Verbrennungsluftmengen kann auf eine Verbrennung mit hohem Luftüberschuss geschlossen werden. Dies führt in weiterer Folge zu erhöhten Sauerstoffkonzentrationen in der Ofenatmosphäre, welche durch eine Optimierung der Brenner reduziert werden können. Aus diesem Grund ist eine Justierung der Feuerungsstellen zu empfehlen, da ein effizienterer Betrieb der Wärmeanlage die Folge sein sollte. Zuguterletzt wird neben einer kurzen wirtschaftlichen Betrachtung die Vorgehensweise eines möglichen zukünftigen Versuchs zur Optimierung der Brenner des Hubbalkenofens gegeben.

KW - walking beam furnace

KW - energy efficiency of industrial furnaces

KW - energy balance

KW - variation of combustion air pressure

KW - burner optimization

KW - Hubbalkenofen

KW - Energieeffizienz von Industrieöfen

KW - Energiebilanzierung

KW - Ofendruck-Variation

KW - Verbrennungsluftdruck-Variation

KW - Brenner-Optimierung

M3 - Masterarbeit

ER -