Analysis and improvement of an industrial heat recovery system at TenarisDalmine

This essay analyzes an industrial heat recovery system situated inside a tube manufacturing plant and its integration within the rest of the production process starting from the melting of scraps inside the steel shop up until the finished product. The project is conducted on a real case study in conjunction with TenarisDalmine and its aim is to improve the production process from an energy efficiency perspective by optimizing not its single components but how they work together in the plant’s environment. The first part of the work is focused on analyzing the system in its current form and on performing a complete mass and energy balance considering all energy carriers. This is fundamental to lay a solid groundwork for the following steps and also helps to understand the system’s weaknesses in terms of energy use. Afterwards in the second stage the focus is on creating a model using a suitable software capable of simulating all mass and energy flows inside the system and their interaction. This model has then to be validated by replicating a number of real world cases and checking some key energy system parameters such as its emissions. For the final step of this project realistic operational modifications are applied to the model in order to analyze its response and formulate possible implementations on the actual system. This chapter represent the core of this project that is brought forward in conjunction with the hosting company not only to have a better understanding of the system inner workings but also to lay out some concrete proposals for future development in terms of energy efficiency.

Questo progetto si incentra sull’analisi di un sistema di recupero termico industriale situato all'interno di un impianto di produzione tubi e sulla sua integrazione all’interno del processo produttivo a partire dalla fusione del rottame in acciaieria fino al prodotto finito. La tesi è stata svolta su un caso studio reale in collaborazione con TenarisDalmine e il suo scopo è migliorare il processo produttivo dal punto di vista dell’efficienza energetica ottimizzando non i suoi singoli componenti ma il modo in cui interagiscono nell’ambiente dello stabilimento. La prima parte del lavoro si è focalizzata sull'analisi del sistema nella sua forma attuale e sull'esecuzione di un bilancio completo di massa ed energia considerando tutti i vettori energetici. Questo passaggio è fondamentale per gettare solide basi per i passaggi successivi e aiuta anche a comprendere i punti deboli del sistema in termini di consumo energetico. Successivamente ci si concentrerà sulla creazione di un modello utilizzando un software idoneo in grado di simulare tutti i flussi di massa ed energia all'interno del sistema e la loro interazione. Questo modello deve poi essere validato replicando una serie di casi reali e controllando alcuni parametri chiave per un sistema energetico come le emissioni. Per la fase finale di questo progetto vengono applicate modifiche operative realistiche al modello al fine di analizzare come risponde e formulare possibili miglioramenti al sistema reale. Questo capitolo rappresenta il fulcro di questo progetto che è stato portato avanti in collaborazione con l'azienda ospitante non solo per comprendere meglio il funzionamento interno del sistema ma anche per elaborare alcune proposte concrete per lo sviluppo futuro in termini di efficienza energetica.