Regular Article

Assessing the efficiency of the off-gas network management in integrated steelworks^★

Évaluation de l’efficacité de la gestion de réseau de gaz dans des aciéries intégrés

¹ Scuola Superiore Sant’Anna, TeCIP Institute ICT-COISP, Pisa, Italy
² ArcelorMittal Maizières Research S.A., Maizières Les Metz, France
³ ArcelorMittal Bremen, Bremen, Germany
⁴ VDEh-Betriebsforschungsinstitut BFI, Düsseldorf, Germany
⁵ Tata Steel B.V., IJmuiden, The Netherlands
⁶ ArcelorMittal Italia, Taranto, Italy

^* e-mail: valentina.colla@santannapisa.it

Received: 21 June 2018
Accepted: 17 December 2018

Abstract

The European Steel industry is spending considerable efforts in order to improve the socio-economic and environmental sustainability of its processes by promoting any development, which can increase efficiency and lower the environmental impact of the steel production processes. In particular, the European iron and steel sector is strongly committed toward the reduction of energy consumptions and CO₂ emissions. Process gases are a very valuable resource: possibilities exist to consider these gases as an intermediate by-product for the production of other valuable energy carriers or products with an associated environmental benefit. Therefore, the process gas networks, especially inside the integrated steelworks, have a fundamental function, as they allow meeting the demand of many processes and producing energy through dedicated facilities. They can also support the production processes by internal electric energy generation and often by supplying energy outside the plant boundaries. On the other hand, such networks are very complex systems interacting with many different production steps and the management of such complex systems is a very difficult task, where many often-counteracting factors need to be jointly taken into account. This paper presents the first outcomes of the research project entitled “Optimization of the management of the process gas network within the integrated steelworks (GASNET)”, which aims at developing a Decision Support System helping the energy managers and other concerned technical personnel to implement an optimized off-gases management and exploitation considering environmental and economic objectives. A series of Key Performance Indicators has been elaborated, in order to monitor the efficiency of the gas management and the objectives of the optimization have been defined. The overall structure of the project and the ongoing work will also be outlined in the paper.

Résumé

L’industrie sidérurgique européenne consacre des efforts considérables à l’amélioration de la durabilité socio-économique et environnementale de ses procédés en promouvant tout développement susceptible d’accroître l’efficacité et de réduire l’impact des procédés de production d’acier sur l’environnement. En particulier, le secteur européen de l’acier est fortement engagé dans la réduction des consommations d’énergie et des émissions de CO₂. Les gaz sidérurgiques sont une ressource très précieuse : il est possible de considérer ces gaz comme un sous-produit intermédiaire pour la production d’autres vecteurs énergétiques ou de produits présentant un avantage environnemental associé. Par conséquent, les réseaux de gaz, en particulier à l’intérieur des usines intégrées de production d’acier, ont une fonction fondamentale car ils permettent de répondre à la demande de nombreux procédés et de produire de l’énergie via des installations dédiées. Ils peuvent, par exemple, répondre aux besoins en électricité des procédés ou fournir souvent de l’électricité en dehors des limites du site. Cependant, ces réseaux sont des systèmes très complexes qui interagissent avec de nombreuses étapes de production et leur gestion est une tâche très difficile dans laquelle de nombreux facteurs, souvent contradictoires, doivent être pris en compte conjointement. Cet article présente les premiers résultats du projet de recherche intitulé « Optimisation de la gestion du réseau de gaz dans des sites sidérurgiques intégrés (GASNET) », qui vise à développer un système d’aide à la décision pour les gestionnaires de l’énergie et le personnel technique concerné afin d’optimiser la gestion et l’exploitation des gaz sidérurgiques compte tenu des objectifs environnementaux et économiques. Une série d’indicateurs de performance clés a été élaborée afin de contrôler l’efficacité de la gestion du gaz et les objectifs de l’optimisation ont été définis. La structure générale du projet et les travaux en cours seront également décrits dans l’article.