Energibalans av två glödgningsugnar inom ett integrerat stålverk

Av den globala energianvändningen så upptar stålindustrin hela 5 % och sett till CO2 – utsläppen som orsakats av mänskliga faktorer så upptar stålindustrin hela 7 %. Stålindustrin är en energikrävande industri och därför är det viktigt att se över dess energianvändning för en nutida och framtida hållbarhet. Ugnar är en av de bidragande faktorerna till den höga energianvändningen och de drivs på icke förnybara bränslen, därför är studier kring detta av hög relevans. Moderna tekniker gällande ugnar i dagens läge riktar sig mycket åt förbränningstekniken, d.v.s. förbränningen av bränslet som ugnarna drivs på. Oxyfuel-tekniken innebär att bränslet förbränns med ren syrgas istället för luft, vilket i huvudsakligt syfte är för att höja förbränningsverkningsgraden. Att använda brännare som kan återvinna rökgaser är också en modern teknik för energieffektiv ugnsdrift. Outokumpu är ett världsledande företag inom tillverkningen av rostfritt stål och anläggningen i Avesta är ett integrerat verk, det betyder att ståltillverkningen i Avesta omfattar hela processen från råmaterial och skrot till färdig produkt. Anläggningen består av tre huvudsakliga verk som kallas stålverket, varmbandsverket och slutligen Linje 76 & Z-High vilket är avdelningen som dessa två glödgningsugnar befinner sig. Det huvudsakliga syftet med denna rapport är att uppvisa en energibalans av två glödgningsugnar inom Outokumpus anläggning i Avesta, avgränsningarna är också tydliga då energibalansen drar sig ifrån den första ugnens inlopp till den andra ugnens utlopp. Och det är den termiska energieffektiviteten som har studerats, d.v.s. hur mycket energi man får ut av den olja som sätts in. Framtagandet av data har genomförts med hjälp av historiska data gällande ugnarnas drift under ett tidsspann på 3 månader tillbaka i tiden, även manuella temperaturmätningar har genomförts. En verkningsgrad har tagits fram för varje ugn och ugnarna tillsammans, verkningsgraderna har beräknats genom att väga förhållandet mellan hur mycket energi som det glödgade materialet har tagit upp, med hur mycket olja som har använts under samma tidsspann. De huvudsakliga resultaten till denna studie tyder sig på att ugnarna är effektiva till att värma stålet och har relativt små transmissionsförluster från ugnarnas omslutande areor. Däremot så finns potential att kunna återvinna mer värme ifrån rökgaser i avgaspannan.The steel industry occupies the whole 7 % of the global carbon dioxide emissions caused by human factors and 5 % of the global energy usage. The steel industry is an energy intense industry and it’s therefore important to analyze its energy use for its future sustainability. Furnaces are driven on non-renewable fuels and are one of the devoting components to the high energy consumption, so studies of this are of high relevance. Regarding modern techniques of furnaces in today’s mode are much concentrated on the combustion, which means the combustion of the fuel that supplies the furnaces with heat. Oxy-fuel technology means that the fuel is combusted with pure oxygen instead of air, and its purpose is to increase the combustion efficiency. A second modern technology is the usage of burners that are able to recycle flue gases as an increase of energy efficiency. Outokumpu is a world leading company in the manufacture of stainless steel and the plant in Avesta is an integrated steel mill, which means the steel production cover the entire process from scrap and raw material to finished product. The plant consists of three main works called the steel mill, hot rolling mill and KBR L76 which is the department for these annealing furnaces. The main objective of this report is to present an energy balance of two annealing furnaces at the Outokumpu plant in Avesta. The boundary of the study is clear, the energy balance will take part from the inlet of the first furnace to the outlet of the second one. It’s the thermal energy efficiency that has been studied, that is to say how much energy you get from the fuel that is added. Information has been collected using historical data on the operation of the furnaces during a three month period of time, also manual temperature measurements has been carried out. By calculations an efficiency has been developed for each furnace and the furnaces together. This has been carried out by weighing the proportion of the amount of heat that all material have accumulated, with the amount of oil used during the same time. The results of this study mainly indicate that the furnaces are effective in heating the steel, and its heat losses from the surrounding areas are small. On the other hand, there is potential for recycling more heat regarding the use of flue gases in the exhaust-boiler