Yeşil düşük karbonlu kalkınma ve akıllı üretim

Son yıllarda, birleşme ve devralmalar yoluyla küresel metalurji işletmeleri arasında sektör yoğunlaşması artmaya devam etmektedir. 2023 yılına gelindiğinde, metalurji sektörünün kârları düşüş dönemine girmiştir; bunun başlıca nedenleri arasında bazı hammaddelerin maliyetindeki artış ve çelik fiyatlarındaki ciddi düşüş yer almaktadır. Bu durum, şirket kârlarında da azalmaya yol açmıştır. Her bir durum göz önüne alındığında, bu yılın teması yaşam tarzı olmuştur; her bir projede azalma, süreç optimizasyonu ve iyileştirmeye odaklanma, yeşil düşük karbonlu kalkınma ve akıllı üretim gibi konular ön plana çıkmaktadır. Örneğin, "ultra düşük emisyon" dönüşümü ve enerji "aşırı enerji verimliliği" gibi yaklaşımlar benimsenerek, sanayi sektöründe düşük karbonlu teknolojik yenilik ve dijital dönüşüm hızlandırılmaktadır.

● Çelik eritme
1. Karbon bazlı ergitme, hidrojen bazlı ergitmeye dönüşüyor.
Demir ve çelik eritme işlemlerinde hidrojen metalürjisi ön plana çıkmaktadır, ancak mevcut yeşil hidrojen kaynakları sınırlıdır. Bu sorun nedeniyle, kısa vadede, indirgeyici madde olarak kok yerine kok fırını gazı kullanan yüksek fırın eritme yöntemleri (örneğin XIYE Demir ve Çelik hidrojen bazlı şaft fırını) ve modüler yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı reaktörlü nükleer enerji santralleri de geliştirilmektedir. Çelik fabrikalarında kok fırını gazından hidrojen üretimi de gündeme gelmiştir.

2. Kısa işlem eritme
Çevre koruma baskısı nedeniyle, kısa süreli ergitme yönteminin oranı artacaktır. Elektrikli fırın gibi ergitme yöntemiyle indirgeme demiri üretimi teknolojileri kullanılmaktadır.

3. Dengeli ortak üretim
Uzun zamandır çelik yan ürün gazının başlıca kullanım alanlarından biri de yanma yoluyla ısıtmadır. Bu kullanımda gazın ısı enerjisi kullanılmasına rağmen, değeri tam olarak yansıtılmamıştır. Gaz, farklı oranlarda H2 ve CO bileşenleri içerir ve gazdan LNG, etanol, etilen glikol vb. üretilmesi iyi ekonomik faydalar sağlar. Kömür kimya endüstrisinde CO ve H2 üretip ardından LNG, etanol, etilen glikol üretmeye kıyasla daha büyük bir maliyet avantajına sahiptir.

Karbon azaltımına yönelik talebin artmasıyla birlikte, CO2 ekstraksiyonu ve katılaştırma gibi projeler iyi haberler getirdi. Metalurji işletmelerinde, örneğin kireç fırını baca gazı ve kazan baca gazı gibi yüksek CO2 içeriğine sahip gazlar, çelik eritme, toz bastırma, soğuk zincir taşımacılığı, gıda endüstrisi vb. alanlarda kullanılabilir; pazar talebi büyüktür ve metalurji endüstrisi maliyet avantajına sahiptir. Fotovoltaik projeler işletmelere belirli karbon göstergeleri sağlayabilir ve birçok çelik fabrikası da fotovoltaik projeler inşa etmektedir; ancak elektrik fiyatlarındaki farkın işletmelere fayda sağlayıp sağlamayacağı da projenin başarılı olup olamayacağının önemli bir göstergesidir.

4. Metalurji zekası
Metalurji piyasası, çelik endüstrisinde otomasyon ve bilgi teknolojisinin hızını daha da artıracak ve dijitalleşme ve zekâ sürecini hızlandıracaktır. Merkezi kontrol merkezleri, insansız malzeme depoları, robotik sıcaklık ölçümü, muayene ve numune alma işlemleri giderek daha yaygın hale gelecektir.

Çeşitli ulusal çift karbon politikalarının yayınlanması ve uygulanmasıyla birlikte, çelik endüstrisindeki alt sektör işletmelerinin satın aldıkları ürünlerin tüm yaşam döngüsü değerlendirme verilerine olan talebi artmaktadır ve çelik ürünlerinin yaşam döngüsü değerlendirmesi ve buna dayalı karbon ayak izi değerlendirmesi önemli bir çalışma alanı haline gelmiştir.Çelik endüstrisinin yeşil ve düşük karbonlu gelişimini sağlamak ve alt kademe müşterilerin ihtiyaçlarını karşılamak için ürün yaşam döngüsü değerlendirmesi yapmak, ulusal yeşil, düşük karbonlu ve yüksek kaliteli kalkınmaya uyum sağlamak, demir ve çelik işletmelerinin enerji tasarrufu ve karbon azaltımını teşvik etmek ve marka etkisini artırmak için önemli bir önlemdir.

● Çelik enerji tasarrufu ve çevre koruma teknolojisi
1. Aşırı geri dönüşüm ve ikincil enerjinin kullanımı
Metalurji sektörünün enerji kullanım verimliliği her geçen yıl artmaktadır. Bir yandan yeni ekipmanlarla enerji tüketimi azaltılırken, diğer yandan ikincil enerjinin nihai geri kazanımı, yüksek ve orta dereceli ısı geri kazanımının sürekli artması ve düşük dereceli ısının da birer birer geri kazanılmasıyla ısı kademeli olarak kullanılmaktadır. Yüksek kalorili enerji elektrik üretimi veya kimyasal üretimde, düşük kalorili enerji ise çevredeki kent sakinlerinin ısıtılması, su ürünleri yetiştiriciliği vb. alanlarda kullanılmaktadır. Çelik üretimi ve halkın geçim kaynaklarının birleştirilmesi, işletmelerin ekonomik verimliliğini artırmakla kalmayıp, küçük kazanların yerini alarak tüketimi ve karbon emisyonunu azaltmaktadır.

1.1 Elektrikli fırın sistemi
Orijinal su soğutma baca sisteminin yerine geçen tam buharlaştırmalı soğutma sistemi, tonlarca çelikten elde edilen buharın geri kazanımını önemli ölçüde iyileştirir. Proje uygulamasına göre, daha yüksek ton çelik buhar geri kazanımı 300 kg/t çeliğe ulaşabilir ki bu, orijinal geri kazanımın 3 katından fazladır.

1.2 Dönüştürücü
Konvertörün birincil baca gazı arıtma işlemi genellikle kuru yöntemle gerçekleştirilir. Mevcut kuru işlemde, 1000℃-300℃ sıcaklık farkından kaynaklanan artık ısı geri kazanılamaz. Şu anda, yalnızca birkaç pilot ekipman kısa süreli olarak çalıştırılmaktadır.

1.3 Yüksek fırın
Yüksek fırın gazının tam geri kazanımı, basınç dengeleme gazı ve üfleme gazının geri kazanımıyla gerçekleştirilebilir. Şu anda çoğu yüksek fırın geri kazanımı dikkate almıyor veya sadece kısmi geri kazanım yapıyor.

1.4 Sinterleme
Halka soğutucunun yüksek sıcaklık bölümünden çıkan atık ısıyı enerji üretimi için geri dönüştürmek; halka soğutucunun orta ve düşük sıcaklık bölümlerinde atık ısının geri kazanılmasıyla proses veya ısıtma için sıcak su üretilebilir; sinterleme baca gazı sirkülasyonu iç sirkülasyona eğilimlidir, bu nedenle yüksek basınçlı sirkülasyon fanı, temiz hava fanı ve destekleyici elektrik ekipmanlarının artırılması gereklidir.

Büyük baca atık ısısı ve halka soğutma atık ısısı, enerji üretimine ek olarak, ana emme fanını çalıştırmak için buhar ve elektrikli çift sürükleme teknolojisinin kullanımında da kullanılır; bu da buhar kullanım verimliliğini artırır, dönüşüm bağlantısını azaltır ve ekonomik faydaları iyileştirir.

1.5 Koklaştırma
Geleneksel kuru söndürme kokuna ek olarak, kok sirkülasyonlu amonyak, birincil soğutucu, atık ısı, yükseltici boru atık ısısı ve baca gazı atık ısısı da kullanılmıştır.

1.6 Çelik Haddeleme
Çelik haddeleme ısıtma fırını ve ısıl işlem fırınının baca gazından çıkan atık ısının kullanımı. Bu ısı düşük kaliteli bir ısı kaynağıdır ve genellikle son kükürt giderme sıcaklığı gereksinimleri nedeniyle sıcak su üretimi için kullanılır.

2. Çevre koruma ve ultra düşük emisyon kavramı insanların kalplerine derinden yerleşmiştir.
2.1 Her bir çelik fabrikasının çevresel performansı A'dır.
Çevre koruma üzerindeki baskıyı azaltmak ve normal üretimi sağlamak amacıyla, birçok kuzey çelik fabrikası A aşamasını tamamlamıştır; A aşamasını henüz tamamlamamış kuzey çelik işletmeleri olsa bile, çok sayıda güney çelik işletmesi de bu yönde çalışmalar yürütmektedir. Ana görevler arasında toz giderme tesisleri, kükürt giderme ve azot giderme tesisleri, malzemelerin depoya alınması, inişlerin azaltılması, toz üretim noktalarının kapatılması, toz bastırma vb. yer almaktadır.

2.2 Karbon, elektrolitik alüminyum endüstrisi
Karbon, elektrolitik alüminyum endüstrisinin çevre koruma yükümlülükleri daha fazladır; alüminyum, dağ alüminyum ve diğer işletmeler çevre performansı konusunda çalışmalar yürütmektedir.

2.3 Üç atığın işlenmesi
Çevre koruma gereklilikleri gereği, katı atıklar fabrikadan dışarı atılmamalı ve atık suların deşarj standartları karşılanmalıdır. Bir yandan, demir ve çelik işletmeleri hammaddeleri kurutup sıkıştırarak nihai atık deşarj ve bertaraf işlemlerini gerçekleştirmektedir. Piyasa, atık gaz, karbon ve demir içeren katı atıklar, tehlikeli atıklar, toprak kirliliği ve fenol siyanürlü atık sular, konsantre tuzlu sular ve soğuk haddeleme atık sularının arıtılması için yeni süreçlere ve teknolojilere ihtiyaç duymaktadır.

2.4 Gaz saflaştırma
Çevre koruma gereksinimlerinin iyileştirilmesiyle birlikte, geri dönüştürülmüş gaz aynı anda toplanabilmekte ve gaz kalitesi için de yeni gereksinimler ortaya konmaktadır. Kok fırını gazı ve yüksek fırın gazının geleneksel arıtma işleminde toz ve inorganik kükürtün uzaklaştırılması dikkate alınırken, artık organik kükürtün de uzaklaştırılması gerekmektedir. Piyasa bu talebi karşılamak için yeni süreçlere ve yeni ekipmanlara ihtiyaç duymaktadır.

2.5 Oksijen açısından zengin yanma teknolojisi, saf oksijen yanması
Oksijen kullanım oranını artırmak ve gaz tüketimini azaltmak amacıyla, ısıtma fırınlarında, ocaklarda ve kazanlarda oksijen bakımından zengin veya saf oksijen yakma yöntemi kullanılmaktadır.