مصرف انرژی در صنعت فولاد: چالش‌ها و راهکارها

صنعت فولاد یکی از مهم‌ترین صنایع تولیدی در جهان است و نقش بسیار حیاتی در پیشرفت اقتصادی کشورها ایفا می‌کند. اما همچنین، صنعت فولاد یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در سطح جهان محسوب می‌شود. به علت رشد روزافزون جمعیت و توسعه صنعت‌ها، مصرف انرژی در صنعت فولاد رو به افزایش است که نگرانی‌های زیادی را درباره تاثیرات زیست‌محیطی و انسانی آن به همراه دارد. در این مقاله به بررسی چالش‌ها و راهکارهای مدیریت مصرف انرژی در صنعت فولاد پرداخته می‌شود.

۱. چالش‌های مصرف انرژی در صنعت فولاد

۱.۱. مصرف بالای انرژی: تولید فولاد از مراحل پیچیده‌ای عبور می‌کند که نیازمند مصرف بالای انرژی است. این موضوع باعث می‌شود که صنعت فولاد یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در صنایع تولیدی باشد.

۱.۲. انتشار گازهای گلخانه‌ای: عملیات تولید فولاد همراه با انتشار گازهای گلخانه‌ای از جمله دی‌اکسید کربن به هواست. این انتشارات باعث گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی می‌شود و به عواقب ناخوشایندی برای محیط زیست منجر می‌شود.

۱.۳. هزینه‌های انرژی: افزایش هزینه‌های انرژی وابسته به قیمت منابع انرژی، باعث کاهش سودآوری و رقابت‌پذیری صنعت فولاد می‌شود.

مقدار مصرف انرژی در تولید ورق سیاه فولاد مبارکه به شدت وابسته به فرایند تولید، اندازه کارخانه، تجهیزات استفاده شده و منابع انرژی مورد استفاده است. عواملی مانند نوع سوخت استفاده شده برای انرژی، کارایی تجهیزات، فناوری های پیشرفته و روش های بهره برداری موثر می‌توانند تأثیرگذار باشند.

برای محاسبه دقیق میزان مصرف انرژی در تولید ورق سیاه، نیاز به اطلاعات دقیق تر در مورد فرایند تولید و تجهیزات مورد استفاده است. به طور کلی، از منابع انرژی مختلفی مانند برق، گاز طبیعی، دیزل یا ذغال سنگ برای ایجاد حرارت و برق در فرایندهای صنعتی استفاده می‌شود. این انرژی برای اجرای ماشین آلات، انجام فرایندهای گرمایش و ذوب مواد مورد استفاده می‌باشد.

برای محاسبه دقیق میزان مصرف انرژی، لازم است به تفصیلات بیشتری در مورد فرآیند تولید و تجهیزات مورد استفاده دسترسی داشته باشیم.

۲. راهکارهای مدیریت مصرف انرژی در صنعت فولاد

۲.۱. بهینه‌سازی فرآیندها: با بهبود و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید فولاد، می‌توان مصرف انرژی را به حداقل رساند. استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، افزایش بهره‌وری و کاهش ضایعات مواد از جمله اقدامات موثر در این زمینه هستند.

۲.۲. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر: انتقال به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی و بادی، می‌تواند به کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند.

۲.۳. توجه به بازیافت مواد: استفاده مجدد از مواد بازیافتی و بازیافت ضایعات فولاد، به کاهش مصرف انرژی در فرآیندهای تولیدی کمک می‌کند و همچنین میزان آلایندگی زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.

مقدار مصرف انرژی در تولید ورق گالوانیزه

مصرف انرژی در تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه نیز مانند دیگر فرآیندهای صنعتی، به عوامل متعددی بستگی دارد. در فرآیند گالوانیزه کردن، ورق فولادی با پوششی از روی سرد یا گرم که به روش گالوانیزه کردن اعمال شده است، تولید می‌شود.

مصرف انرژی در این فرآیند نیز به موارد زیر وابسته است:

1. پیش‌پردازش ورق فولادی: قبل از گالوانیزه شدن، ورق فولادی ممکن است نیاز به پیش‌پردازش داشته باشد، مانند تمیزکاری، برش، و یا شکل دهی. این مراحل نیز ممکن است انرژی مصرف کننده باشند.
2. پوشش دادن روی: فرآیند گالوانیزه کردن نیازمند گرمایش روی ورق فولادی و سپس غوطه‌وری آن در محلول روی است. این فرآیند حرارت و انرژی زیادی را مصرف می‌کند.
3. خنک کردن: پس از غوطه‌وری در محلول روی، ورق گالوانیزه شده نیاز به خنک شدن دارد که ممکن است از انرژی خنک کننده‌ها استفاده کند.
4. مراحل پس از تولید: شامل فرآیندهای مانند برش، شکل دادن، و یا پوشش دادن به ورق گالوانیزه، که نیازمند انرژی می‌باشد.

برای دقیق‌ترین محاسبه میزان مصرف انرژی در تولید ورق گالوانیزه، لازم است به جزئیات فنی و عملیاتی کارخانه و تجهیزات مورد استفاده در آن پرداخته شود.

انرژی ورودی و هزینه‌های مرتبط

انرژی یکی از عوامل اساسی و حیاتی در فرآیند تولید آهن و صنعت فولادسازی است. این عامل، قسمت قابل‌توجهی از هزینه‌های تولید و تعیین نهایی قیمت آهن را تشکیل می‌دهد، که به طور معمول بین ۲۰ تا ۴۰ درصد از کل هزینه‌ها به آن اختصاص می‌یابد. به همین دلیل، بهبود در بهره‌وری انرژی می‌تواند تأثیر چشمگیری بر کاهش هزینه‌های تولید داشته باشد و در نتیجه باعث افزایش رقابت‌پذیری در بازار شود.

فرآیند تولید آهن و فولاد با توجه به عوامل مختلفی متفاوت است. از جمله این عوامل می‌توان به مسیر تولید، نوع و کیفیت مواد اولیه مورد استفاده مانند سنگ‌آهن و زغال‌سنگ، ترکیب محصولات فولادی، فناوری‌های کنترل عملیات و کارایی مواد اشاره کرد. هرکدام از این عوامل می‌توانند تأثیر مستقیمی بر بازده انرژی در صنایع فولادسازی داشته باشند و در نهایت بر تولید آهن و فولاد تأثیرگذار باشند.

تقریبا ۸۹ درصد انرژی مورد نیاز برای فرآیند BF-BOF از زغال‌سنگ، ۷ درصد از تأمین برق، ۳ درصد از گاز طبیعی و حدود ۱ درصد از سایر منابع تأمین می‌شود. اما در مسیر EAF، توزیع انرژی ورودی تا حدودی متفاوت است؛ حدود ۱۱ درصد از زغال‌سنگ، ۵۰ درصد از برق، ۳۸ درصد از گاز طبیعی و حدود ۱ درصد از منابع دیگر استفاده می‌شود.

صرفه‌جویی فولاد در انرژی در طول چرخه عمر محصول

با اینکه فرآیند تولید محصولات فولادی نیازمند مصرف بالایی از انرژی است، اما متناسب با طول عمر آن محصولات، مصرف انرژی در طول زمان ممکن است به نحوی بهینه شود که بتواند مصرف انرژی بیشتری را کاهش دهد. به‌عنوان مثال، در نظر بگیرید یک توربین بادی با ظرفیت سه مگاوات. اگر این توربین در طول یک دوره ۲۰ ساله فعال باشد، ممکن است مقدار تولید انرژی آن به اندازه‌ای بالا باشد که بیش از ۸۰ برابر مصرف انرژی مورد نیاز برای تولید و نگهداری آن را تأمین کند. این موضوع نشان می‌دهد که حتی در صنایعی که برای تولید خود به انرژی وابسته‌اند، می‌توان با استفاده از فناوری‌های به روز و بهینه‌سازی فرآیندها، مصرف انرژی را به حداقل کاهش داد و به صرفه‌جویی انرژی دست یافت.

محصولات جانبی گازی

گازهایی که در فرآیندهایی مانند کوره کک، کوره بلند (BF) و کوره اکسیژن قلیایی (BOF) تولید می‌شوند، به عنوان یک منبع انرژی بسیار مؤثر در کارخانه‌های فولادسازی به کار می‌روند. این استفاده از گازها به دو جنبه اصلی منجر می‌شود: اولاً، باعث کاهش نیاز به سوخت‌های فسیلی اضافی می‌شود که این امر به تدریج به بهره‌وری منابع انرژی کمک می‌کند و از مصرف غیرضروری سوخت‌های فسیلی جلوگیری می‌کند. دوماً، استفاده از این گازها به کارخانه‌ها امکان می‌دهد تا از منابع انرژی با کارایی بیشتری بهره‌مند شوند؛ زیرا این گازها، معمولاً بیش از ۶۰ درصد از نیازهای انرژی کارخانه فولاد را تأمین می‌کنند و می‌توانند به‌عنوان گزینه‌های مناسبی برای جایگزینی مستقیم سوخت‌های فسیلی یا حتی تولید برق به کار روند.

همچنین، این گازها به صورت متناوب می‌توانند برای تولید برق یا حتی صادرات به خارج از کارخانه مورد استفاده قرار بگیرند، که این امر به بهره‌برداری بهینه از منابع انرژی کمک می‌کند و از ضایعات انرژی جلوگیری می‌کند. با این حال، باید توجه داشت که استفاده از مشعل‌های سوزاندن (فلر) باید تنها در صورتی انجام شود که هیچ گزینه دیگری برای استفاده از این گازها در دسترس نباشد، زیرا استفاده بهینه از این منابع انرژی برای حفظ محیط زیست و کاهش آلودگی ضروری است.

۳. نتیجه‌گیری

مصرف انرژی در صنعت فولاد یکی از چالش‌های مهم این صنعت است که نه‌تنها به هزینه‌های بالای انرژی منجر می‌شود، بلکه به عواقب زیست‌محیطی نیز انجامیده است. با اجرای راهکارهای مناسب مدیریت مصرف انرژی و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، می‌توان به بهبود وضعیت محیط زیست و افزایش بهره‌وری در صنعت فولاد دست یافت. در نهایت، همکاری میان صنعت‌گران و مسئولین دولتی در این زمینه می‌تواند به بهبود شرایط صنعت فولاد و حفاظت از محیط زیست منجر شود.