Energistyrningsmodell för koksverket vid SSAB Special Steels i Oxelösund
Examensarbetet som presenteras i denna rapport är utfört som ett samarbetsprojekt mellan SSAB Special Steels i Oxelösund, Swerea Mefos och Luleå tekniska universitet. Examensarbetet är den avslutande delen på Civilingenjörsprogrammet Hållbar Energiteknik med inriktning mot energieffektivisering och bioenergi.Arbetets mål var att bygga, demonstrera och testa en operatörsstyrningsmodell för koksverket i Oxelösund. Syftet med modellen var att kunna simulera olika driftsituationer och ta fram förslag på driftparametrar som operatörer kan använda för att hantera den dagliga driften. Som stöd för operatörer utarbetades även en operatörsmanual till modellen.I inledningen av arbetet identifierades fyra huvudområden som ansågs allra viktigast för SSAB och mest fokus lades på dessa i byggandet av modellen. Dessa var koksningsprocessen, värmeledning i ugnar, flödet av koksgas och masugnsgas till verket samt tillförsel av luft till förbränningsprocessen. Koksningsprocessen bygger framför allt på existerande teoretiska och empiriska samband. Värmeledningen bygger på teoretiska samband. Sambanden som används för gas- och luftflöden är framtagna främst genom att ta fram nya empiriska samband från loggade driftdata och separata mätningar.Modellen är byggd i beräkningsprogrammet Matlab. Det har möjliggjort användning av de fördelaktiga funktioner som finns i Matlab i byggandet och designen av operatörsfönstret som slutligen levererades till SSAB. Temperaturändringen i kolet under koksningsprocessen beräknades med metoden för finita differenser med en explicit lösning.Modellen har kalibrerats mot processdata under perioden augusti 2014 till januari 2015.Svårigheter med att kalibrera och validera mot redan genomförda produktionsfall är att alla parametrar ej går att få lika i modell och det verkliga fallet. Därför har en viss avvikelse kunnat ses för många av driftfallen, dock ej större än ett par procent i merparten av fallen. Oxelösund bedömde att den erhållna noggrannheten var tillfredsställande.För att bättre kunna validera modellen för framtida arbete är det viktigt att logga data, både från modellen och från SSAB:s processdata för att identifiera parametrar som behöver kalibreras. I operatörsfönstret finns kalibreringsverktyg som kan användas för intrimningssyfte under denna process. Nyttan med modellen då den har tagits i drift är att fler personer har möjlighet att vara med i beslutstagande och att driften ska kunna göras jämnare vid ändrade driftsituationer. En annan nytta är att SSAB får möjlighet att minska behovet av olja internt om mer koksgas kan frigöras från koksverket genom att kunna planera driften och behov av gaser bättre.