TY - THES

T1 - Erstellung eines Rechenmodells zur Optimierung der Tiegelgasverwertung bei voestalpine Stahl Donawitz

AU - Puster, Martin

N1 - gesperrt bis 14-05-2017

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - • Ziel der Arbeit: Die Optimierung der Tiegelgasverwertung im Rahmen des Kraftwerksbetriebes der voestalpine Stahl Donawitz. Dabei sollte die Ist-Situation erhoben, ein Modell des Anfalles und der Verwertung des Tiegelgases erstellt, und mit dessen Hilfe eine optimale Regelstrategie gefunden werden. • Methodik: Da der status quo bezüglich nutzbarer Tiegelgasmenge pro Tiegelcharge und Fackelverlusten nicht im Detail bekannt war, wurde dieser an Hand von aufgezeichneten Daten aus Kraftwerksbetrieb und Stahlwerk analysiert. Daran anschließend wurde ein detailliertes Simulink-Modell des Verwertungsweges von der Übernahme vom Stahlwerk über die Speicherung im Tiegelgasbehälter bis zum Einsatz im Dampfkessel 01 erstellt. Es wurden dabei die thermodynamischen Veränderungen des Tiegelgases zur akkuraten Abbildung der Speichervolumina berücksichtigt. Auf der Abnahmeseite wurde der Zielkonflikt zwischen schnellem Leeren des Tiegelgasbehälters und Vorratshaltung analysiert. Darauf aufbauend wurden verschiedene Verwertungsstrategien im erstellten Modell mit Hilfe von Echtdaten einer Analysewoche simuliert, und deren Auswirkungen quantifiziert. Abschließend wurden Anlagentechnische Verbesserungspotentiale, welche im Lauf der Arbeit offensichtlich wurden, analysiert und beurteilt. • Ergebnis: Neben einer fundierten Kenntnis der nutzbaren Tiegelgasmengen pro Charge und der Fackelverluste ergeben sich folgende grundlegende Erkenntnisse: – Die Abnahmekapazität vom Tiegelgasbehälter zum Kraftwerk ist zu klein. Knapp die Hälfte der momentanen Fackelverluste sind dadurch unvermeidbar. – Die aktuelle Fahrweise des Gasbehälterstandes ist zu defensiv, es wird zu viel Vorrat an Tiegelgas gehalten. Auch wenn bei einer offensiveren Tiegelgasnutzung Mehrkosten durch Erdgaseinsatz wegen Tiegelgasknappheit entstehen, überwiegen die Opportunitätskosten für abgefackeltes Tiegelgas. – Eine Kapazitätserhöhung der Tiegelgasabnahme ist durch eine Querschnittserhöhung zwischen Tiegelgasbehälter und Tiegelgasgebläse relativ einfach möglich. Eine Amortisation eines solchen Umbaues sollte in maximal zwei Jahren möglich sein.

AB - • Ziel der Arbeit: Die Optimierung der Tiegelgasverwertung im Rahmen des Kraftwerksbetriebes der voestalpine Stahl Donawitz. Dabei sollte die Ist-Situation erhoben, ein Modell des Anfalles und der Verwertung des Tiegelgases erstellt, und mit dessen Hilfe eine optimale Regelstrategie gefunden werden. • Methodik: Da der status quo bezüglich nutzbarer Tiegelgasmenge pro Tiegelcharge und Fackelverlusten nicht im Detail bekannt war, wurde dieser an Hand von aufgezeichneten Daten aus Kraftwerksbetrieb und Stahlwerk analysiert. Daran anschließend wurde ein detailliertes Simulink-Modell des Verwertungsweges von der Übernahme vom Stahlwerk über die Speicherung im Tiegelgasbehälter bis zum Einsatz im Dampfkessel 01 erstellt. Es wurden dabei die thermodynamischen Veränderungen des Tiegelgases zur akkuraten Abbildung der Speichervolumina berücksichtigt. Auf der Abnahmeseite wurde der Zielkonflikt zwischen schnellem Leeren des Tiegelgasbehälters und Vorratshaltung analysiert. Darauf aufbauend wurden verschiedene Verwertungsstrategien im erstellten Modell mit Hilfe von Echtdaten einer Analysewoche simuliert, und deren Auswirkungen quantifiziert. Abschließend wurden Anlagentechnische Verbesserungspotentiale, welche im Lauf der Arbeit offensichtlich wurden, analysiert und beurteilt. • Ergebnis: Neben einer fundierten Kenntnis der nutzbaren Tiegelgasmengen pro Charge und der Fackelverluste ergeben sich folgende grundlegende Erkenntnisse: – Die Abnahmekapazität vom Tiegelgasbehälter zum Kraftwerk ist zu klein. Knapp die Hälfte der momentanen Fackelverluste sind dadurch unvermeidbar. – Die aktuelle Fahrweise des Gasbehälterstandes ist zu defensiv, es wird zu viel Vorrat an Tiegelgas gehalten. Auch wenn bei einer offensiveren Tiegelgasnutzung Mehrkosten durch Erdgaseinsatz wegen Tiegelgasknappheit entstehen, überwiegen die Opportunitätskosten für abgefackeltes Tiegelgas. – Eine Kapazitätserhöhung der Tiegelgasabnahme ist durch eine Querschnittserhöhung zwischen Tiegelgasbehälter und Tiegelgasgebläse relativ einfach möglich. Eine Amortisation eines solchen Umbaues sollte in maximal zwei Jahren möglich sein.

KW - Tiegelgas

KW - Kraftwerkseinsatzplanung

KW - Stahlwerk

KW - Kraftwerk

KW - Kuppelgas

KW - Optimierung

KW - power plant

KW - optimization

KW - crucible gas

KW - steel plant

M3 - Masterarbeit

ER -