بخش قابل توجهی از گازهای تولیدشده در کوره‌های فولادی ایران همچنان بدون استفاده به اتمسفر رها می‌شوند، در حالی که این گازها حاوی انرژی ارزشمندی هستند که قابلیت بازیافت و استفاده مجدد در فرآیندهای صنعتی یا تولید برق را دارند. صنعت فولاد به‌عنوان یکی از صنایع پایه کشور، علاوه بر نقش کلیدی در اقتصاد، از مهم‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی و تولیدکنندگان آلاینده‌های زیست‌محیطی به شمار می‌رود.
کوره‌های بلند، کنورتورهای اکسیژنی و کوره‌های قوس الکتریکی علاوه بر تولید فولاد، ترکیباتی همچون مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن و نیتروژن آزاد می‌کنند که در صورت مدیریت نشدن، منجر به آلودگی هوا و هدررفت منابع انرژی می‌شوند. به همین دلیل، بازیافت گازهای حاصل از کوره‌های فولادی نه تنها یک ضرورت زیست‌محیطی است، بلکه از دیدگاه اقتصادی نیز فرصتی مهم برای کاهش هزینه‌های انرژی و ارتقای بهره‌وری در کارخانجات فولاد ایران محسوب می‌شود. این مقاله با رویکردی علمی و کاربردی، به بررسی انواع گازهای تولیدی، روش‌های بازیافت و چالش‌ها و فرصت‌های مرتبط با این حوزه می‌پردازد.
کوره‌های بلند، کنورتورهای اکسیژنی و کوره‌های قوس الکتریکی علاوه بر تولید فولاد، ترکیباتی همچون مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن و نیتروژن آزاد می‌کنند که در صورت مدیریت نشدن، منجر به آلودگی هوا و هدررفت منابع انرژی می‌شوند. به همین دلیل، بازیافت گازهای حاصل از کوره‌های فولادی نه تنها یک ضرورت زیست‌محیطی است، بلکه از دیدگاه اقتصادی نیز فرصتی مهم برای کاهش هزینه‌های انرژی و ارتقای بهره‌وری در کارخانجات فولاد ایران محسوب می‌شود. این مقاله با رویکردی علمی و کاربردی، به بررسی انواع گازهای تولیدی، روش‌های بازیافت و چالش‌ها و فرصت‌های مرتبط با این حوزه می‌پردازد.
کارخانه فولاد اردکان با شعار "دوستدار محیط زیست" در راستای حفظ محیط زیست و توسعه پایدار، همواره به کاهش مصرف انرژی و پیشگیری از آلودگی‌های زیست‌محیطی توجه ویژه‌ای دارد. این کارخانه با پایبندی به استانداردهای زیست‌محیطی و الزامات قانونی، به‌عنوان الگوی مسئولیت‌پذیری اجتماعی در صنعت فولاد شناخته می‌شود.
گازهای اصلی حاصل از کوره‌های فولادی
کوره‌های فولادی بسته به نوع فرآیند تولید، مقادیر زیادی گاز جانبی تولید می‌کنند که ترکیب آنها بیشتر شامل مونوکسید کربن (CO)، دی‌اکسید کربن (CO₂)، نیتروژن (N₂) و در برخی موارد هیدروژن (H₂) است. این گازها به‌دلیل دارا بودن ارزش حرارتی، قابلیت استفاده مجدد به‌عنوان منبع انرژی را دارند. در صورتی که مدیریت نشوند، انتشار آنها علاوه بر آلودگی محیط زیست، به معنای هدررفتن بخش قابل توجهی از انرژی در چرخه تولید فولاد خواهد بود.
گاز کوره بلند (Blast Furnace Gas – BFG)
گاز کوره بلند یکی از پرحجم‌ترین گازهای جانبی در فولادسازی است که ترکیب اصلی آن شامل حدود 20 تا 25 درصد CO، حدود 20 درصد CO₂ و نزدیک به 50 درصد نیتروژن است. این گاز از سوختن کک و واکنش‌های احیای سنگ آهن درون کوره تولید می‌شود و ارزش حرارتی آن نسبتاً پایین‌تر از سایر گازهای فولادی است.
در کارخانجات فولاد ایران حجم تولید گاز کوره بلند بسیار بالاست و سالانه میلیون‌ها متر مکعب از این گاز ایجاد می‌شود. بخش قابل توجهی از آن برای تولید برق در نیروگاه‌های جانبی یا به‌عنوان سوخت کمکی در بخش‌های دیگر کارخانه استفاده می‌شود. با وجود این، به دلیل محدودیت‌های زیرساختی، هنوز بخشی از این گاز بدون استفاده رها می‌گردد.
گاز کنورتور (Basic Oxygen Furnace Gas – BOFG)
گاز کنورتور یا BOFG در فرآیند دمش اکسیژن به چدن مذاب در کنورتورهای اکسیژنی تولید می‌شود. ترکیب آن شامل درصد بالایی از CO (حدود 60 تا 70 درصد)، مقدار کمی CO₂ و مقادیری نیتروژن است. ارزش حرارتی این گاز نسبتاً بالا بوده و در صورت بازیافت، منبع مهمی برای تأمین انرژی محسوب می‌شود.
در کارخانه‌های فولاد ایران که از روش کوره بلند و کنورتور استفاده می‌کنند، BOFG به‌دلیل درصد بالای مونوکسید کربن، ظرفیت زیادی برای تولید انرژی دارد. در برخی مجتمع‌های فولادی از جمله فولاد مبارکه، بخشی از این گاز در مشعل‌ها یا دیگ‌های بخار مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما همچنان امکان بهره‌برداری گسترده‌تر از آن وجود دارد.
گاز کوره‌های قوس الکتریکی (EAF Gas)
گازهای تولیدی کوره قوس الکتریکی ترکیب پیچیده‌تری دارند و شامل CO، CO₂، هیدروژن و نیتروژن هستند. مقدار CO در این گاز کمتر از BOFG است، اما همچنان ارزش حرارتی قابل‌توجهی دارد. وجود هیدروژن در ترکیب این گازها پتانسیل بیشتری برای استفاده در فناوری‌های نوین انرژی ایجاد می‌کند.
در ایران، بسیاری از کارخانه‌های فولاد (به‌ویژه بخش خصوصی) از روش EAF استفاده می‌کنند. حجم گازهای حاصل از این کوره‌ها کمتر از BFG و BOFG است، اما به دلیل تعداد بالای کارخانجات مجهز به کوره قوس الکتریکی، در مجموع مقدار چشمگیری از این گازها تولید می‌شود. در بسیاری از موارد به دلیل نبود سیستم‌های جمع‌آوری و بازیافت، این گازها به شکل مستقیم به اتمسفر رها می‌شوند که علاوه بر آلودگی، به معنای اتلاف انرژی است.
پیامدهای زیست‌محیطی عدم بازیافت گازها
رهاسازی گازهای جانبی کوره‌های فولادی بدون بازیافت، اثرات منفی جدی بر محیط زیست و اقتصاد دارد. این گازها نه‌تنها به‌عنوان آلاینده شناخته می‌شوند بلکه حامل انرژی حرارتی ارزشمندی هستند که می‌تواند دوباره در چرخه تولید مورد استفاده قرار گیرد. در ایران، به دلیل تراکم بالای صنایع فولادی در استان‌هایی مانند اصفهان و خوزستان، این مسئله اهمیت دوچندان پیدا می‌کند.
انتشار گازهای گلخانه‌ای (CO₂)
بخش بزرگی از گازهای حاصل از کوره‌ها شامل دی‌اکسید کربن است که یکی از اصلی‌ترین گازهای گلخانه‌ای به شمار می‌رود. در صورت عدم بازیافت یا کنترل، انتشار CO₂ موجب تشدید تغییرات اقلیمی و آلودگی هوا در مناطق صنعتی می‌شود. صنایع فولادی ایران سهم قابل‌توجهی در تولید CO₂ دارند و بازیافت گازها می‌تواند این میزان را به شکل قابل توجهی کاهش دهد.
هدررفت انرژی حرارتی قابل استفاده
گازهای جانبی مانند BFG و BOFG دارای ارزش حرارتی هستند و قابلیت تولید انرژی دارند. رها کردن این گازها مساوی با از دست دادن یک منبع انرژی رایگان است. در شرایطی که صنایع فولادی ایران با هزینه‌های بالای انرژی مواجه‌اند، بازیافت این گازها می‌تواند صرفه‌جویی قابل توجهی به همراه داشته باشد.
آلودگی هوا در مناطق صنعتی ایران
مناطق صنعتی ایران مانند اصفهان و خوزستان، به دلیل تجمع صنایع فولادی، با مشکل جدی آلودگی هوا روبه‌رو هستند. آزاد شدن مستقیم گازهای حاصل از کوره‌ها، غلظت آلاینده‌ها را افزایش داده و اثرات منفی بر سلامت ساکنان این مناطق می‌گذارد. بازیافت گازها می‌تواند یکی از مؤثرترین راهکارها برای کاهش آلودگی در این شهرها باشد.
بیش تر بخوانید: آشنایی با فناوری‌های نوین کاهش گردوغبار در تولید فولاد
روش‌ها و فناوری‌های بازیافت گاز در صنعت فولاد
گازهای جانبی کوره‌های فولادی سرشار از انرژی حرارتی و ترکیبات قابل‌استفاده‌اند و در صورت بازیافت می‌توانند به کاهش آلودگی و صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمک کنند. از مهم‌ترین فناوری‌های به‌کاررفته می‌توان به تولید برق در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، بازیافت حرارت برای پیش‌گرمایش، استفاده از گازها به‌عنوان سوخت در بخش‌های دیگر کارخانه و فناوری‌های نوین جذب و ذخیره کربن (CCUS) اشاره کرد.
تولید برق با گازهای جانبی (CHP)
یکی از روش‌های رایج بازیافت گاز، استفاده از آنها در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی است. در این روش، گازهای جانبی کوره‌ها به‌عنوان سوخت در توربین‌های گازی مورد استفاده قرار می‌گیرند و برق تولید می‌کنند. در برخی مجتمع‌های بزرگ فولاد ایران، این فناوری به‌کار گرفته شده و بخشی از نیاز انرژی کارخانه از همین طریق تأمین می‌شود. این روش علاوه بر کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی، بازدهی انرژی را نیز افزایش می‌دهد.
پیش‌گرمایش هوا و مواد اولیه با حرارت گازها
گازهای خروجی از کوره‌ها دارای دمای بالایی هستند و می‌توانند برای پیش‌گرمایش هوا یا مواد اولیه ورودی به کوره استفاده شوند. این کار باعث کاهش مصرف سوخت‌های کمکی مانند گاز طبیعی و بهبود راندمان کلی فرآیند تولید فولاد می‌شود. در ایران نیز برخی کارخانجات به‌صورت محدود از این روش بهره می‌برند، اما ظرفیت توسعه آن بسیار بیشتر است.
استفاده از گازها به‌عنوان سوخت داخلی کارخانه
گازهای جانبی فولادسازی قابلیت استفاده در بخش‌های دیگر کارخانه مانند بویلرها، مشعل‌ها و واحدهای گرمایش صنعتی را دارند. این استفاده مجدد باعث کاهش مصرف انرژی خارجی می‌شود و وابستگی کارخانه به منابع انرژی بیرونی را کاهش می‌دهد. با توجه به قیمت بالای انرژی در ایران، این روش می‌تواند مزایای اقتصادی چشمگیری به همراه داشته باشد.
فناوری‌های نوین جذب و ذخیره کربن (CCUS)
فناوری CCUS (Capture, Utilization and Storage of Carbon) یکی از نوآورانه‌ترین روش‌ها برای کاهش اثرات زیست‌محیطی گازهای فولادی است. در این فناوری، دی‌اکسید کربن از جریان گاز جدا شده و یا در فرآیندهای صنعتی دیگر استفاده می‌شود یا برای مدت طولانی در مخازن زیرزمینی ذخیره می‌گردد. اگرچه این فناوری در ایران هنوز به‌طور گسترده به کار گرفته نشده، اما می‌تواند در آینده نقش کلیدی در حرکت به سمت فولاد سبز ایفا کند.
مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی بازیافت گازها
بازیافت گازهای حاصل از کوره‌های فولادی علاوه بر کاهش آلایندگی، مزایای اقتصادی قابل‌توجهی برای صنایع فولاد به همراه دارد. این فرآیند نه‌تنها باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود، بلکه امکان استفاده بهینه از منابع داخلی و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و شبکه برق سراسری را فراهم می‌سازد. در شرایطی که قیمت انرژی در ایران رو به افزایش است، این مزایا می‌توانند نقش تعیین‌کننده‌ای در رقابت‌پذیری و پایداری مالی کارخانجات فولاد ایفا کنند.
کاهش هزینه انرژی در کارخانه‌های فولاد
گازهای جانبی کوره‌ها حاوی ارزش حرارتی بالایی هستند که در صورت بازیافت می‌توانند بخش بزرگی از انرژی موردنیاز کارخانه را تأمین کنند. این صرفه‌جویی در مصرف انرژی، هزینه‌های عملیاتی را کاهش داده و به افزایش بهره‌وری کمک می‌کند.
تولید برق داخلی و کاهش وابستگی به شبکه سراسری
استفاده از گازهای جانبی در نیروگاه‌های داخلی کارخانه، امکان تولید برق مستقل را فراهم می‌آورد. این موضوع علاوه بر کاهش فشار بر شبکه سراسری، امنیت انرژی کارخانه را نیز تضمین می‌کند.
کاهش انتشار CO₂ و کمک به اهداف توسعه پایدار
با بازیافت گازها، انتشار دی‌اکسید کربن به شکل قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. این اقدام همسو با اهداف جهانی توسعه پایدار است و می‌تواند نقش صنعت فولاد ایران را در کاهش تغییرات اقلیمی برجسته کند.
بهبود تصویر اجتماعی صنایع فولاد در ایران
اجرای پروژه‌های زیست‌محیطی مانند بازیافت گاز، وجهه مثبت‌تری برای کارخانه‌های فولاد در جامعه ایجاد می‌کند. این موضوع می‌تواند اعتماد عمومی را افزایش داده و جایگاه صنعت فولاد را به‌عنوان صنعتی مسئول و پایدار تقویت کند.
سخن پایانی
بازیافت گازهای حاصل از کوره‌های فولادی تنها یک اقدام زیست‌محیطی نیست، بلکه راهکاری اقتصادی و استراتژیک برای آینده صنعت فولاد ایران به شمار می‌رود. این گازها که معمولاً به‌عنوان آلاینده رها می‌شوند، در حقیقت منبعی ارزشمند از انرژی هستند که می‌توانند در تولید برق، پیش‌گرمایش و حتی فرآیندهای جانبی کارخانه مورد استفاده قرار گیرند. بهره‌گیری از این ظرفیت، علاوه بر کاهش هزینه‌های انرژی و افزایش بهره‌وری، انتشار دی‌اکسید کربن را به میزان چشمگیری کاهش داده و همسویی صنایع فولاد با اهداف توسعه پایدار جهانی را تقویت می‌کند.
در نهایت، کارخانجات فولاد ایران با سرمایه‌گذاری در فناوری‌های بازیافت گاز و استفاده از روش‌های نوین مانند CCUS می‌توانند نه‌تنها به کاهش آلودگی در مناطق صنعتی کمک کنند، بلکه تصویر مثبت‌تری از مسئولیت اجتماعی و زیست‌محیطی خود در جامعه ایجاد نمایند. حرکت به سمت مدیریت پایدار گازهای خروجی، گامی اساسی در مسیر دستیابی به فولاد سبز و صنعتی رقابت‌پذیر در سطح جهانی خواهد بود.
شرکت فولاد اردکان از سال ۱۳۸۸ در زمینه تولید گندله سنگ آهن فعالیت می‌کند و با ظرفیت تولید یک میلیون تن گندله در سال، یکی از پیشگامان این صنعت در ایران است. این کارخانه با استفاده از تکنولوژی کوره عمودی گندله‌سازی، اولین کارخانه گندله‌سازی ایران با مالکیت بخش خصوصی به شمار می‌رود. فولاد اردکان همچنین اشتغال‌زایی برای ۳۰۰ نفر را در دستور کار خود دارد.
نظر شما: