صنعت فولاد میزان مصرف انرژی در بخش‌های مختلف تولید را پیوسته کنترل می‌کند. حفظ منابع انرژی در صنعت فولاد در راستای رقابت پذیری این بخش صنعتی و نیز به منظور به حداقل رساندن تاثیرات محیط‌زیست چون انتشار گاز گلخانه‌ای امری حیاتی است. حضور فولاد در تولید‌، فرآیند انتقال و ذخیره انرژی به دلیل سبک بودن، مقاومت و صد در صد برگشت‌پذیری آن اجتناب‌ناپذیر است.

در سال ۲۰۰۷ میلادی میزان تولید فولاد ۳/۱ میلیارد تن بوده است. پیش‌بینی می‌شود این میزان تا سال ۲۰۵۰ میلادی در راستای رشد فزاینده تقاضای بازار‌های جهانی به دو برابر برسد.
میزان مصرف انرژی در فرآیند فولادسازی
فرآیند تولید فولاد بر پایه مصرف انرژی متمرکز است؛ به‌رغم اینکه سیستم‌های مدیریت انرژی بر مصرف بهینه و بازگشت انرژی در فرآیند فولادسازی تا حد ممکن تاکید دارند.
بهینه‌سازی در مصرف انرژی منجر به کاهش 50 درصدی انرژی مورد نیاز در تولید یک تن فولاد به نسبت سال 1975 که بالاترین میزان مصرف انرژی را شاهد بوده ایم شده است. (نمودار شماره یک)
میزان انرژی ورودی و هزینه‌های جانبی
- انرژی بخش عمده‌ای از هزینه‌های تولید فولاد (بین 20 تا 40 درصد) را به خود اختصاص داده است، در نتیجه بهینه‌سازی مصرف انرژی، کاهش هزینه‌های تولید و در نهایت افزایش میزان رقابت پذیری این صنعت را به دنبال خواهد داشت.
- میزان بهره‌وری انرژی در تاسیسات ساخت فولاد با توجه به عواملی چون روش تولید، نوع آهن خام و کک مصرفی، تنوع محصولات تولیدی و تکنولوژی کنترل ماشین‌آلات بسیار متغیر است.
- در فرآیند فولاد سازی، انرژی به طور غیرمستقیم برای حفر معادن، آماده‌سازی و انتقال مواد خام شامل زغال سنگ، آهن خام، قراضه و سنگ آهک نیز مصرف می‌شود. ( تقریبا 8 درصد از کل چرخه حیات انرژی جهت تولید فولاد مورد نیاز است.)
- به طور میانگین ۹۵ درصد از انرژی ورودی ماشین‌آلات از سوخت جامد (عمدتا زغال‌سنگ)، ۳ تا ۴ درصد از سوخت گازی و یک تا ۲ درصد از طریق سوخت مایع تامین می‌شود.
انرژی‌های ورودی به عنوان عناصر احیاکننده
- تولید فولاد اولیه به علت انرژی شیمیایی مورد نیاز جهت تبدیل آهن خام به آهن مصرفی به عنوان عنصر احیا کننده بسیار پر مصرف تر از تولید فولاد ثانویه است.
- مهم‌ترین منابع انرژی ورودی جهت تولید فولاد و کاربرد آنها به عنوان انرژی و عناصر احیا کننده.
- از آنجا که فرآیند احیا در دمای محیط امکان‌پذیر نیست، عناصر احیا کننده مانند زغال‌‌سنگ، کک و گاز طبیعی به عنوان تامین کننده حرارت عمل می‌کنند.
- کک که از فرآیند کربنیزه شدن زغال سنگ به دست می‌آید (حرارت در دمای بالا بدون حضور اکسیژن)، اولین عنصر احیا کننده آهن خام است. از دیگر سوخت‌ها نیز جهت تامین بخشی از میزان مصرفی کک استفاده می‌شود. چنانچه خطوط تولید فولاد خود مجهز به بخش کک‌سازی یا تامین برق مورد نیاز نباشند، این ماده حیاتی بایستی از منابع خارجی تامین شود.
- تا ۷۵ درصد از انرژی محتوای انرژی زغال‌سنگ در کوره بلند مصرف می‌شود. در کوره بلند کک نقش احیاکننده شیمیایی، کمک به اشتعال کوره و سوخت را بر عهده دارد. زغال سنگ باقیمانده، حرارت مورد نیاز سرباره و کک‌سازی را به شکل تولید گاز و جانشینی دیگر سوخت‌ها را در دیگر مراحل تولید تامین می‌کند.
انرژی ورودی کاربرد به عنوان منابع انرژی کاربرد به عنوان عناصر احیا‌کننده زغال سنگ - کک‌سازی، ساییدن و نرم کردن کک تزریقی به کوره بلند، تولید DRI برق کوره قوس الکتریکی، خطوط نورد و موتورها - گاز طبیعی کوره‌ها تزریق کوره بلند، تولید DRI نفت تولید بخار تزریق کوره بلند
میزان مصرف انرژی از طریق تولید گاز
- گاز تولیدی کوره کک سازی، در کوره بلند و BOF به طور کامل مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ این امر سبب صرفه جویی در میزان مصرف دیگر سوخت‌های فسیلی دارد. گاز تولیدی در کوره کک‌سازی 40 درصد از کل انرژی مصرفی را چه به صورت ماده سوختی مستقیم یا تولید برق شامل می‌شود.
- به طور مثال در کشور آلمان، گاز تولیدی کوره کک‌سازی موجب صرفه‌جویی گاز طبیعی تا میزان ۳۰۰ میلیون مترمکعب در سال شده ؛ که در غیر این صورت این میزان بایستی از منابع طبیعی تامین شود.
- به کمک تکنولوژی‌های پیشرفته که امروزه موجود است می‌توان مجددا دی‌اکسیدکربن را به چرخه تولید برگرداند. به‌عنوان مثال در فرآیند فولادسازی سالانه 50 هزار تن دی اکسید کربن مورد نیاز به کمک این روش تامین می‌شود.
چشم‌انداز بهینه سازی در مصرف انرژی
- امروزه بهترین روش‌های موجود تولید فولاد برپایه مصرف بهینه انرژی بنا شده است.
- برنامه میان مدت صنعت فولاد به منظور بهینه سازی مصرف انرژی در چارچوب جایگزینی تکنولوژی‌های روز در خطوط فولادی با دانش قدیمی‌ترسیم شده است.
- پیش‌بینی می‌شود با ظهور دانش مدرن، انقلابی در روش‌های تولید فولاد تا سال 2020 صورت گیرد.
واحد مطالعات راهبردی آریان فولاد