صنعت فولاد به‌طور فعال مصرف انرژی را مدیریت می‌کند. حفظ انرژی در فولادسازی برای تضمین رقابت‌پذیری صنعت و به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی مانند انتشار گازهای گلخانه‌ای بسیار مهم است. فولاد از طریق پتانسیل بازیافت ۱۰۰ درصدی، دوام و سبکی وزن خود، باعث صرفه‌جویی در انرژی در طول چرخه‌های عمر خود می‌شود. با دانیال زاده نمین در ادامه این مقاله همراه باشید تا درباره روش های بهینه مصرف انرژی در صنعت فولاد بیشتر بدانید.
مصرف انرژی در فولادسازی
تولید فولاد بسیار انرژی‌بر است. بااین‌حال، سیستم‌های پیچیده مدیریت انرژی، استفاده کارآمد و بازیابی انرژی را در طول فرایند تضمین می‌کند. همان‌طور که در شکل ۱ نشان داده شده است، بهبود در بهره‌وری انرژی منجر به کاهش حدود ۶۰ درصدی انرژی موردنیاز برای تولید یک تن فولاد خام از سال ۱۹۶۰ شده است.
انرژی ورودی و هزینه‌های مرتبط
انرژی بخش قابل‌توجهی از هزینه تولید فولاد (۲۰ تا ۴۰ درصد) را تشکیل می‌دهد؛ بنابراین بهبود در بهره‌وری انرژی منجر به کاهش هزینه‌های تولید و در نتیجه افزایش رقابت‌پذیری می‌شود. بازده انرژی صنایع فولادسازی بسته به مسیر تولید، نوع و کیفیت سنگ‌آهن و زغال‌سنگ مورداستفاده، ترکیب محصولات فولادی، فناوری کنترل عملیات و کارایی مواد متفاوت است. حدود ۸۹ درصد انرژی ورودی BF-BOF از زغال‌سنگ، ۷ درصد از برق، ۳ درصد از گاز طبیعی و ۱ درصد از سایر گازها و منابع تأمین می‌شود. در مسیر EAF، انرژی ورودی از زغال‌سنگ ۱۱ درصد، از برق ۵۰ درصد، از گاز طبیعی ۳۸ درصد و ۱ درصد از منابع دیگر است.
ورودی‌های انرژی به‌عنوان عوامل احیاکننده
کک که از کربوریزه کردن (گرم شدن در غیاب اکسیژن در دماهای بالا) زغال‌سنگ ساخته می‌شود، عامل کاهنده اولیه سنگ‌آهن است؛ همچنین از سوخت‌های دیگر برای جایگزینی بخشی از کک استفاده می‌شود.
محصولات جانبی گازی
گازهای تولیدشده در کوره کک، کوره بلند (BF) و کوره اکسیژن قلیایی (BOF) مورد استفاده قرار می‌گیرد که باعث صرفه‌جویی در سوخت فسیلی اضافی و منابع انرژی می‌شود. این منابع معمولاً بیش از ۶۰ درصد انرژی موردنیاز کارخانه فولاد را تأمین می‌کنند و به‌عنوان جایگزین مستقیم سوخت یا برای تولید برق استفاده می‌شوند. به‌طور متناوب، گازها را می‌توان برای تولید برق استفاده یا به خارج از محل صادر کرد. فقط درصورتی‌که هیچ گزینه استفاده دیگری در دسترس نباشد، مشعل‌سوزی (فلر) می‌شوند.
صرفه‌جویی فولاد در انرژی در طول چرخه عمر محصول
درحالی‌که محصولات فولادی برای تولید نیاز به انرژی دارند، در طول چرخه عمر محصول، گاهی اوقات بیشتر از انرژی مصرف‌شده در طول تولیدشان باعث صرفه‌جویی در انرژی می‌شوند. به‌عنوان مثال، طی ۲۰ سال، یک توربین بادی سه مگاواتی می‌تواند ۸۰ برابر بیشتر از آنچه در تولید و نگهداری مواد مورداستفاده در آن انرژی صرف شده است، انرژی ارائه دهد.
صرف انرژی در صنعت فولاد و آهن
در تولید فولاد، بیشترین سهم هزینه‌ها مربوط به تامین انرژی است که این میزان حدود 40 درصد کل هزینه‌ها را شامل می‌شود. درنتیجه بهبود مصرف انرژی در حوزه فولاد، منجربه کاهش هزینه‌های تولید و افزایش رقابت پذیری خواهد شد. در طی فرآیند تولید مقاطع، این انرژی به‌منظور انتقال مواد خام، حفر معدن و تامین مواد اولیه، مصرف می‌گردد. لازم به ذکر است که کوره‌های قوس در تولید فولاد، حدود 92 درصد از انرژی مصرفی را شامل می‌شوند.
روند مصرف انرژی در صنایع فولادی کشور، در چند سال اخیر چه سمتی بوده است؟
باتوجه به آمار مربوط به تولید و صادرات صنایع کشور، در تابستان 1401، میزان تولید در صنایع مختلف و به ویژه صنعت فولاد و آهن رشد معقولی داشته است؛ این افزایش، ناشی از کنترل مصرف برق در سایر صنایع و خدمات دیگر بود. بااین‌وجود، مصرف برق در تابستان 1401 برای صنعت فولاد و آهن، رشدی حدود 17.23 درصدی را نشان می‌دهد.
طبق آماری که در اواخر تابستان 1401 منتشر شد، مصرف برق در صنعت فولاد در بازه زمانی 15 خرداد الی 29 مرداد، برابر 5586 هزار مگاوات بر ساعت بود؛ درحالی‌که در تابستان سال گذشته و در همین بازه زمانی، مصرف برق در صنعت فولاد برابر 4761 هزار مگاوات بر ساعت تخمین زده شد. با این حال قیمت آهن و فولاد در تابستان 1401 نسبت به سالیان گذشته افزایش بیشتری داشت که ناشی از عوامل مختلف دیگر مانند افزایش تقاضا، نرخ دلار آزاد و نیمایی، نرخ تورم و عوامل متعدد دیگر است.
مدیریت مصرف انرژی در تولیدات فولاد، اقدامی ضروری برای رفع نیازهای آینده کشور
امروزه در کشورهای مختلف، یکی از رویکردهای اصلی در صنایع پرمصرف مانند صنعت فولاد، توسعه تکنولوژی در راستای کاهش مصرف انرژی است. این موضوع از لحاظ کاهش هزینه تولید و همچنین کاهش تولید مواد آلاینده اهمیت بالایی دارد. در صنعت فولاد، تامین انرژی حرف اول را در تولید کافی و رقابتی و مرغوب میزند. یکی از جنبه‌های مهم تامین انرژی برای صنعت فولاد، مرغوبیت این نیرو به منظور کیفیت فولاد تولیدی در فرآیندهای مختلف است.
از این‌رو، موضوع مدیریت انرژی در صنعت فولاد در ایران نیز مورد توجه شرکت‌های مختلف تولید فولاد قرار گرفته است؛ این مدیریت در طول سالیان مختلف منجربه کاهش 40 درصدی مصرف برق در کوره‌های قوس الکتریکی تولید شده است. باتوجه به بررسی‌های صورت گرفته از میزان هزینه تولید فولاد در طی سالیان مختلف، سهم انرژی در قیمت تمام شده نهایی، از 11 درصد به 7 درصد رسیده است که نزول قابل توجهی را نشان می‌دهد.
مطمئنا این کاهش سهم، در قیمت نهایی محصول تولیدی تاثیر زیادی دارد که گاهی اوقات باعث تغییر بهای روزانه در برخی ایام سال توسط کارخانه‌های مختلف می‌شود. سایت گرفت به‌عنوان یکی از سایت‌های مرجع در اعلام قیمت محصولات فولادی در کشور، بهای انواع مقاطع تولیدی کارخانه‌های فولاد را به صورت روزانه در سایت خود درج می‌کند تا مشتریان آخرین قیمت این کالاها را مشاهده نمایند.
در صنعت آهن و فولاد چه اقداماتی جهت کنترل انرژی مصرفی می توان انجام داد؟
کنترل مصرف انرژی در صنعت فولاد شامل راهکارهای عمومی و تخصصی بوده که استفاده از این موارد می‌تواند منجربه کاهش مصرف انرژی شود که در تعیین قیمت نهایی محصولات مختلف مانند قیمت تیرآهن تاثیر بسزایی داشته باشد.
ز اقدامات صورت گرفته می‌توان به بهبود و مدیریت مصرف انرژی برای تولید محصولات فولادی در کوره قوس الکتریکی اشاره کرد که مواردی همچون بکارگیری ترانسفورماتور با توان بالا، رشد و اصلاح کنترل فرآیند، استفاده از درایوهایی که قابلیت تنظیم سریع دارند، عملیات پفکی کردن سرباره، استفاده از مشعل‌هایی تحت عنوان اکسیژن-سوخت در تولید فولاد، استفاده از کوره‌های قوس با جریان مستقیم جهت بهبود راندمان مصرف برق و چندین مورد دیگر است؛ سایر اقدامات برای اصلاح کیفیت بهره‌وری مصرف انرژی شامل موارد زیر است:
- افزایش راندمان مصرف انرژی در تولید فولاد در چرخه کامل
- اصلاح مصرف انرژی در کوره بازی اکسیژنی
- کاهش میزان استفاده از انرژی در فرآیند ریخته‌گری
- بهبود بهره‌وری مصرف انرژی در نورد گرم
- مدیریت مصرف انرژی در مرحله نورد سرد و عملیات نهایی
سخن پایانی
صنعت فولاد، به‌عنوان یکی از صنایع با مصرف انرژی بالا در جهان شناخته می‌شود؛ این مصرف انرژی هم در بخش برق و هم گاز بوده که بخش قابل توجهی از هزینه‌های تولید را دربر می‌گیرد. این عامل و همچنین پارامترهای بیرونی دیگر در تعیین نرخ نهایی محصولات فولادی مانند قیمت میلگرد موثر بوده که مصرف‌کنندگان را با ارقام متفاوتی روبه‌رو می‌سازد. شما می‌توانید با مراجعه به وبسایت گرفت، قیمت محصولات فولادی تولیدکنندگان گوناگون را مشاهده کرده و بدون واسطه محصول موردنظر را از فروشندگان مختلف بازار خریداری نمایید.