Ofen in Hochform
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Hochöfen laufen 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr — jahrelang. Jeder Stillstand ist höchst aufwendig und kostet eine Menge Geld. Für eine grundlegende Modernisierung der Steuerungs- und Leittechnik wären die turnusmäßigen Abschaltungen zu kurz. Die thyssenkrupp AG und ABB entschieden sich daher dafür, die Technik des Hochofens 2 in Duisburg-Schwelgern über einen längeren Zeitraum hinweg im laufenden Betrieb zu erneuern.
Mit einer Tagesproduktion von bis zu 12.700 t Roheisen ist der Hochofen 2 von thyssenkrupp in Duisburg-Schwelgern der größte seiner Art in Europa und einer der größten weltweit. 1993 wurde er in Betrieb genommen und im vergangenen Jahr von Grund auf modernisiert. Dies gilt auch für weite Teile der Steuerungs- und Leittechnik. ABB modernisierte sowohl die Hard- als auch die Software gemäß den Life-Cycle-Empfehlungen und brachte so den Hochofen wieder auf den neuesten Stand der Technik.
„Unser Ansatz, die Steuerung des Ofens in mehreren Schritten während des laufenden Betriebs zu modernisieren, hat sich auch diesmal bewährt“, betont Projektleiter Wilfried Baumann. ABB besitze mit dieser Vorgehensweise in der Branche ein klares Alleinstellungsmerkmal. Die Produktion laufe weiter, wenn auch mit verringerten Kapazitäten. Modernisierungsarbeiten während großer Umbaustillstände erfolgten meist unter hohem Zeitdruck. Stress für alle Beteiligten und damit verbundene Fehlerquellen ließen sich dadurch kaum vermeiden. Gestaffelte Modernisierungsumbauten verhindern diesen Stress. Erneuert werden musste die gesamte Netzwerk- und Kommunikationstechnik sowie die Stromversorgung.
Zeitfenster mit Zeitpuffern
Für ABB öffneten sich am Hochofen 2 für die Umbaumaßnahmen insgesamt elf Zeitfenster, jeweils zwischen 16 und 72 Stunden lang. Häufig wurden diese Fenster erst wenige Tage vorher bekannt, zeitliche Flexibilität war also Pflicht.
Sicherheitshalber habe man immer mit Zeitpuffern gearbeitet, um die geplanten Produktionszyklen unter allen Umständen einhalten zu können, so Baumann. Im Zweischichtbetrieb und eng abgestimmt mit thyssenkrupp wurde abgeschaltet, gearbeitet, getestet, wieder zugeschaltet. Während die Produktion weiterlief, konnten die ABB-Spezialisten an den technischen Redundanzen arbeiten. Von drei Winderhitzern beispielsweise, die ein mehr als 1.000 °C heißes Luft-Sauerstoff-Gemisch in den Hochofen einblasen, waren dann nur zwei in Betrieb; am dritten konnte gearbeitet werden. ABB kennt den Hochofen in- und auswendig. „Ihn umzubauen, während der Betrieb lief, hätte wohl keiner außer uns geschafft“, so Baumann. Bis zu acht ABB-Mitarbeiter waren im Einsatz, dazu etliche mit den Örtlichkeiten und der Technik vertraute weitere Dienstleister.
In einem ersten Teilprojekt modernisierte ABB die „Remote Input & Output (RIO)“-Ankopplungen in der Leit- und Steuerungstechnik. Derzeit wird der Hochofen über das ABB-Leitsystem Symphony Plus Harmony gesteuert. Die RIO-Datenübertragung an ungefähr 100 Steuerungsrechnern erfolgt über moderne Lichtwellenleiter. Komplett neu sind auch die Netzwerke und Kommunikationsbaugruppen. Seit der Inbetriebnahme des Hochofens vor gut 20 Jahren hat sich besonders im Bereich der Automatisierungstechnik sehr viel verändert — mit dem Ergebnis, dass der Datendurchsatz in den Kommunikationsnetzwerken nicht mehr auf dem aktuellen Stand der Technik war. Die alten MFP-Controller machten Platz für die aktuelle Baureihe BRC, die eine größere Speicherkapazität besitzt und deutlich leistungsfähiger ist. Ein Großteil der 40.000 digitalen und analogen Ein- und Ausgangssignale musste in der Software neu angebunden werden. Zudem wurden die Ein-/Ausgangs-Module oder Komponenten ausgetauscht und angepasst.
Ein eingespieltes Team
Die Spannungsversorgung erfolgt jetzt mit dem extrem robusten Modular Power System MPS III. Die Schaltschränke wurden mit Wärmetauschern ausgerüstet. Sie sind notwendig, weil die Schränke wegen der rauen Umgebungsbedingungen mit vielen Stäuben komplett abgedichtet sind. Die Abwärme der Elektronik wird jetzt über die Wärmetauscher nach außen abgeführt. Diese Lösung entspricht zugleich erhöhten Anforderungen an den Brandschutz.
Trotz des großen Arbeitsumfangs und der engen Taktung verlief das Projekt der eingespielten Teams von thyssenkrupp und ABB absolut stressfrei. „Dies ist nicht zuletzt damit zu begründen, dass sich alle Projektbeteiligten schon über 20 Jahre kennen und wissen, wie die anderen ‚ticken‘“, sagt Thorsten Seefeldt, Leiter E-MSR der Erhaltungsbetriebe Hochofen 1 und 2 bei thyssenkrupp. „Besonders betont sei hier, dass – bei egal welchen Schwierigkeiten – alle an einem Strang gezogen haben, um möglichst rasch eine Lösung zu finden. Diese Arbeitsweise zog sich durch das gesamte Projekt und ließ es deswegen so erfolgreich werden.“
