بعد از دو شوک نفتی در دهه ۱۹۸۰ میلادی، امروزه پس از حدود چهل سال، اهمیت انرژی از جنبه صرفا فنی به جنبه‌های اقتصادی، زیست‌محیطی، سیاسی، اجتماعی، فرهنگی و حتی امنیتی تسری یافته است، به طوری که می‌توان مشاهده کرد که بسیاری از مشکلات، درگیری‌ها و مهاجرت‌ها در داخل و بین کشورها ریشه در انرژی دارد؛ ضمن اینکه عواملی مانند افزایش شهرنشینی، افزایش مبادلات و حمل‌ونقل جهانی، کاهش منابع و توان مخازن هیدروکربنی و جهانی‌سازی بر مشکلات مرتبط با انرژی افزوده‌اند. از طرف دیگر، تغییر اقلیم و گرم شدن زمین مستقیما ریشه در مصرف سوخت‌های فسیلی دارد و نتایجی مانند خشکسالی، سیل، ذوب شدن یخ‌های قطبی، ناپدید شدن یخچال‌های چندین هزار ساله آب‌های شیرین، کاهش منابع و در نتیجه تغییر ترکیب آب‌های شیرین، بالا آمدن سطح آب اقیانوس‌ها و پیش‌بینی زیر آب رفتن برخی شهرها انقراض گونه‌های گیاهی و جانوری را در پی دارد.
ابعاد مختلف مصرف انرژی در صنعت فولاد
صنعت فولاد جزو صنایع پرمصرف انرژی در سطح جهان به شمار می‌آید و حدود ۲۰ درصد از انرژی بخش صنعت را مصرف می‌کند. هزینه‌های انرژی در صنعت فولاد از سه جنبه قابل‌بررسی است. نخستین جنبه، سهم آن در بهای تمام‌شده فولاد است که در ایران، به خاطر بهای ارزان انرژی، این میزان در روش کوره قوس کمتر از ۱۰ درصد است. مثلا برای شرکتی که خطوط گندله‌سازی، احیا و فولادسازی را در یک زنجیره تولید دارد، برای تولید هر تن گندله حدود ۲۰ متر مکعب گاز و حدود ۵۰ کیلووات ساعت برق و برای تولید هر تن آهن‌اسفنجی از گندله حدود ۳۵۰متر مکعب گاز و حدود ۱۲۰ کیلووات ساعت برق و برای هر تن شمش از آهن‌اسفنجی حدود ۱۵ متر مکعب گاز و حدود ۸۳۵ کیلووات ساعت برق مصرف می‌شود که با در نظر گرفتن ضرایب تبدیل، می‌توان به عدد ۷ درصد از کل هزینه تولید رسید.
جنبه دوم مصرف انرژی در صنعت فولاد، مقدار مطلق مصرف آن است که از نظر مالی و سهم آن از مصرف کشور و یا در مقایسه با مناطق شهری، عدد بزرگی محسوب می‌شود و هر یک درصد صرفه‌جویی در انرژی می‌تواند عدد مطلق بسیار بزرگی باشد. برای مثال، در مورد کارخانه‌ای با تولید سالانه یک میلیون تن فولاد، میزان مصرف آن فقط در واحد فولادسازی حدود ۸۵۰ میلیون کیلووات ساعت یا ۸۵۰ هزار مگاوات ساعت و بیش از ۷۰۰ میلیارد ریال است که این میزان در مقایسه با مناطق مسکونی، معادل مصرف انرژی جمعیتی بسیار زیاد خواهد بود. البته میزان مصرف در زنجیره تولید فولاد عدد بسیار بزرگ‌تری است.
جنبه سوم و یکی از بزرگ‌ترین تاثیرات مصرف انرژی در صنعت فولاد، تاثیر آن بر گرمایش زمین و تغییرات اقلیمی است. هر متر مکعب گاز هنگام سوختن حدود سیصد گرم دی‌اکسید کربن و تولید هر کیلووات ساعت برق در نیروگاههای گازی حدود ۷۵۰ گرم CO2 آزاد می‌کند. بنابراین، برای مثال، برای یک کارخانه با تولید حدود یک میلیون تن فولاد در سال، میزان انتشار دی‌اکسید کربن ناشی از مصرف گاز طبیعی به علاوه انرژی الکتریکی حدود ۶۵۰ میلیون کیلوگرم است. پس با فرض صرفه‌جویی حداقل یک درصد مصرف انرژی، می‌توان از انتشار حدود ۶٫۵ میلیون کیلوگرم CO2 جلوگیری کرد.
اهمیت این اعداد از آنجا آشکار می‌شود که بدانیم میزان تولید کل دی‌اکسید در جهان حدود ۱۴ میلیارد تن است که از ظرفیت بازیابی کره زمین شامل جذب توسط درختان و اقیانوس‌ها بیشتر است و در نتیجه موجب اسیدی و گرم شدن اقیانوس‌ها می‌شود که فقط یکی از نتایج این امر، کوچک شدن ماهی‌ها و به خطر افتادن منابع غذایی جهان و منبع درآمد مستقیم میلیون‌ها نفر است.
حرکت صنعت فولاد به سمت کاهش مصرف
به طور کلی، از حدود چهار دهه قبل تاکنون، میزان مصرف انرژی به ازای هر تن فولاد به خاطر تحقیقاتِ انجام‌شده و تکنولوژی‌های جدیدِ به کار گرفته‌شده روند نزولی داشته و حدود ۵۰ درصد کاهش یافته است. البته میزان انرژی مصرفی در واحدهای فولادسازی به نوع روش تولید یعنی کوره بلند یا کوره قوس الکتریکی بستگی دارد. روش کوره بلند نسبت به روش قوس الکتریکی انرژی بیشتری مصرف می‌کند. در ایران اگرچه آمارها کمی دچار پراکندگی هستند، این اختلاف به حدود ۲۵ درصد می‌رسد.
از مهم‌ترین تکنولوژی‌ها و فرایندهای نوین در زمینه کاهش مصرف انرژی در صنعت فولاد جهان می‌توان به این موارد اشاره کرد: کنترل بهینه مواد شارژ فلزی و افزودنی‌ها، شارژ مستقیم آهن‌اسفنجی داغ و بریکت داغ، کنترل پارامترهای اپراتوری مانند دما، آنالیز سرباره، آنالیز فولاد خام، آنالیز آهن‌اسفنجی شامل کربن و درجه فلزی شدن، کنترل میزان اکسیژن در دود خروجی، بهبود کیفیت سرباره پفکی یا اسفنجی، بهینه‌سازی سیستم مکش دود، افزایش هرچه بیشتر سهم انرژی شیمیایی (اکسیژن، کک و گاز) به جای انرژی الکتریکی از طریق افزودن مشعل‌های جانبی کوره قوس الکتریکی، کاهش توقفات، آموزش نیروی انسانی، مدل‌سازی و کنترل فرایند تولید از طریق نرم‌افزار و شارژ شمش ریخته‌گری‌شده داغ به کوره پیش‌گرم نورد. همچنین در حوزه تولید آهن اسفنجی نیز روش‌های جدید مانند تزریق اکسیژن و پوشش آهک تاثیرات مهمی در کاهش مصرف انرژی داشته‌اند. برخی از تکنولوژی‌های جدید که هنوز در حد پایلوت و یا در ابعاد کوچک‌تر صنعتی شروع به کار کرده‌اند، از جمله استفاده از کوره‌های ذوب دوقلو، روش جدید ذوب و احیای مستقیم، روش ذوب و ریخته‌گری تختال نازک، میکرومیل‌ها (در برابر مینی‌میل) و روش جدید میدا (MIDA) در نورد میلگرد نیز به عنوان راه‌های کاهش بیشتر انرژی در حال توسعه هستند.
رويکردی برای صرفه‌جويی
به طور کلی، بیشترین مصرف انرژی حرارتی گاز در صنعت فولاد مربوط به واحد احیای مستقیم و بیشترین مصرف انرژی الکتریکی نیز مربوط به کوره قوس الکتریکی است. مجتمع فولاد خراسان از سال ۱۳۹۴، با تجدید ساختار در مدیریت انرژی و تشکیل شورای عالی انرژی، کمیته اجرایی انرژی و کمیته‌های فرعی مدیریت انرژی در نواحی تولیدی و پشتیبانی فنی، عزم خود را برای بهینه‌سازی مصرف انرژی جزم کرد و در سال ۱۳۹۵، با اخذ گواهینامه استاندارد جهانی مدیریت انرژی (۵۰۰۰۱ ISO)، اولین گام را برداشت. این شرکت در سال‌های ۱۳۹۶ تا ۱۳۹۸ به‌ترتیب به حدود ۵درصد، ۱٫۵ درصد و ۳٫۵ درصد کاهش مصرف انرژی نسبت به هر سال قبل از آن دست یافت. از طرف دیگر، برای محک زدن بیشتر عملکرد خود، با مشارکت در سه دوره جایزه ملی انرژی، به تندیس‌های برنزین و سیمین دوستاره انرژی نیز دست پیدا کرد.
در مجتمع فولاد خراسان، میزان مصرف انرژی به ازای هر تن آهن‌اسفنجی و فولاد و محصول نهایی (میلگرد) نسبت به استاندارد ملی ایران به شماره ۹۶۵۳ همواره کمتر بوده و از این طریق، گواهینامه رعایت معیار مصرف را همه ساله اخذ کرده است. مصرف گاز در برخی واحدها مانند احیای مستقیم حدود ۱۰ درصد و در واحدهای فولادسازی و نورد حدود ۲۵ درصد کمتر از معیار مصرف استاندارد و مصرف انرژی الکتریکی کوره قوس نیز حدود ۱۰ درصد کمتر بوده است. با توجه به طرح‌های توسعه مجتمع فولاد خراسان و راه‌اندازی طرح فولادسازی شماره ۲ و گندله‌سازی در چهار سال اخیر، میزان واقعی مصرف انرژی افزایش داشته، اما با توجه به شدت مصرف و همچنین با محاسبات خطوط مبنای انرژی مطابق با استاندارد جهانی «۵۰۰۰۱ ISO»، در تمام سال‌های اخیر بهبود عملکرد و کاهش شدت مصرف انرژی را تجربه کرده است. مهم‌ترین تمرکز مجتمع فولاد خراسان برای کاهش مصرف انرژی در سال‌های اخیر بر آموزش نیروی انسانی متخصص بوده است که تأثیر مستقیمی بر مصارف بارز انرژی و همچنین افزایش توان تولید و کاهش شدت مصرف و نیز اجرای پروژه‌های بهبود عملکرد انرژی دارد. یکی از مهم‌ترین پروژه‌هایی که با هزینه بیش از ۴ میلیون یورو در سال ۱۳۹۷ به بهره‌برداری رسید پروژه نوسازی یا «Revamp» کوره قوس الکتریکی شماره ۱ بوده است که در این پروژه، با استفاده از افزایش سهم انرژی شیمیایی یعنی افزایش تزریق اکسیژن، گاز طبیعی و کک، توانسته است سهم انرژی الکتریکی و شدت مصرف برق را به ازای تولید هر تن فولاد کاهش دهد. حوزه دیگر فعالیت مدیریت انرژی در مجتمع فولاد خراسان، بخش طراحی است که در ساخت کارخانجات جدید مانند فولادسازی شماره ۲ و گندله‌سازی، تلاش شده تا از بهترین و به‌صرفه‌ترین تکنولوژی روز جهان استفاده شود. همچنین در طراحی و خرید تجهیزات این واحدها، راندمان انرژی به عنوان یک فاکتور مهم در نظر گرفته شده است.
در بخش استفاده از گرمای دودکش‌ها و بهینه‌سازی عملکرد کولینگ‌تاورهای سیستم آب‌رسانی نیز طرح‌های مطالعاتی‌ای در حال اجرا هستند و برای پایش مستمر تجهیزات الکتریکی پرمصرف مانند فن‌ها، الکتروموتورها و کمپرسورها نیز برنامه‌ای به منظور ممیزی فنی و آنالیز عملکرد و تقویت بازرسی فنی در دستور کار قرار دارد. در بخش آموزش نیز، با تخصیص چهار گروه شامل اپراتورهای اتاق کنترل، سرپرستان و کارکنان تولید و نگهداری و تعمیرات شیفت، کارشناسان تولید و دفاتر فنی و نگهداری و تعمیرات و نهایتا اعضای کمیته انرژی بهره‌برداری و کمیته‌های فرعی نواحی تولیدی و پشتیبانی فنی، حدود پنج هزار و ۵۰۰ نفرساعت آموزش عمومی و تخصصی انرژی اجرا شده است. با توجه به اینکه شرکت مجتمع فولاد خراسان در منطقه‌ای نسبتا کم‌آب قرار دارد، مقوله مصرف آب نیز در کنار برق و گاز در دامنه کاربرد سیستم مدیریت انرژی «۵۰۰۰۱ ISO» قرار داده شد و با پایش مستمر آن همانند دو حامل اصلی انرژی، بهینه‌سازی مصرف آب نیز حاصل شده است. احداث سد به منظور استفاده از آب‌های سطحی و سیلاب‌های فصلی از سال‌های قبل در دستور کار قرار داشت و در سال ۱۳۹۴ که این سد مورد بهره برداری قرار گرفت، سیلاب‌های فصلی جمع‌آوری شدند و برای مصارف صنعتی مورد استفاده قرار گرفتند. از همان زمان، میزان برداشت از منابع آب زیرزمینی کاهش یافته و به طور پیوسته روندی نزولی داشته است؛ ضمن اینکه مجتمع فولاد خراسان در برنامه بلندمدت خود استفاده از منابع جایگزین مانند فاضلاب شهری را نیز در برنامه دارد.
انتهای پیام/
ثبت دیدگاه