روش های کاهش آلودگی و افزایش تولید در صنعت فولاد

استفاده از اتوماسیون صنعتی در صنایع مختلف و از جمله در صنعت فولاد، به خصوص در سطح فیلد و نیز سطح کنترل که معادل سطح صفر و یک اتوماسیون است، هم اکنون نهادینه شده و یک الزام واحدهای صنعتی است. اما استفاده از این سطوح پایه اتوماسیون اگر همراه با سطح 2 نگردد به بهبود قابل توجهی در کنترل بهینه و افزایش تولید منتهی نخواهد شد.

اگر تا سال های گذشته بهبود فرایند و افزایش بهره وری به عنوان یک فعالیت لوکس در واحدهای صنعتی ایران مطرح بود، پس از سال 2015 و قبول تعهدات پیمان پاریس از سوی کشورهای مختلف و از آن جمله ایران در جهت کاهش گازهای گلخانه ای، کاهش آلودگی زیست محیطی در کنار کاهش مصرف سوخت و افزایش تولید به یک باید در تمامی واحد های آلوده کننده از جمله صنعت فولاد تبدیل شده است. با توجه به سهم بالای صنعت فولاد در این آلودگی، راهکارهای کاهش انتشار در این صنعت بر اساس گزارش های ایران به کمیته تغییر اقلیم سازمان ملل، استفاده از فرایند احیای مستقیم به جای کوره بلند و نیز استفاده از حداقل 20 درصد شارژ آهن قراضه در کوره قوس الکتریکی است. از طرفی در استفاده از کوره قوس الکتریکی، انرژی الکتریکی نقش مهمی در تولید بازی می کند و بنابراین حرکت به سمت توسعه نیروگاه هایی که بر انرژی فسیلی متکی نیستند از اولویت بالایی برخوردار است. در انتهای گزارش های ایران، چهار راهکار مشخص جهت کاهش مصرف انرژی و نیز کاهش انتشار دی اکسید کربن در صنعت فولاد مطرح شده است که عبارتند از: • احیای ذوب ) )smelt reduction • ریخته گری نزدیک به مقطع نهایی ) near net shape casting ( مانند ریخته گری تختال نازک • پیش گرم کردن قراضه ) )scrap preheating • خنک کردن کک به روش خشک ) )dry coke quenching راهکارهای گزارش ایران از جمله روش های بهبود سخت افزاری است که مستلزم صرف هزینه زیاد، توقف در فرایند تولید و بازگشت سرمایه درازمدت است که هیچ کدام با شرایط امروز کشور قابل قبول نیست. به عبارت دیگر این روش های سخت افزاری عمدتا در برنامه ریزی احداث واحد های جدید کاربرد دارد در حالی که واحدهای در دست بهره برداری از تکنولوژی های کهنه بهره می برند که راه حل کوتاه مدت و با سرمایه گذاری قابل قبول و البته کارآمد اصلاح آنها، با روش های نرم افزاری و بر مبنای اتوماسیون صنعتی قابل انجام است. لازم به ذکر است که کاهش گاز های گلخانه ای و کم کردن مصرف انرژی، دو روی یک سکه اند که هر دو در کنار یکدیگر محقق می گردد. از طرفی، با استفاده از اتوماسیون سطح 2، با کنترل یکنواخت فرایند و تنظیم بهینه حلقه های کنترل، تولید واحد صنعتی را نیز می توان به حداکثر قابل دسترسی رساند. اتوماسیون سطح دو در صنعت فولاد با بررسی بخش های مختلف صنعت فولاد به نظر می رسد که در بخش های کک سازی، کوره بلند، کنورتور، کوره قوس، احیا مستقیم و بخش هایی از نورد امکان بهینه سازی کارآمد وجود دارد که در این قسمت، تنها به چند مورد از روش های استفاده شده توسط شرکت فولاد تکنیک در صنایع کشور پرداخته می شود. • در کوره بلند و در بخش گرم کننده های هوا ) stoves ( با تنظیم همزمان حلقه های کنترل هوا و گاز متناسب با شرایط کار کوره بلند، می توان مصرف انرژی را کاهش داد. این کار در دو عدد از کوره بلند های کشور توسط شرکت فولادتکنیک انجام شده است. • در فرایند احیا مستقیم، افزایش تولید، تنها از طریق کنترل همزمان چندین پارامتر فرایند و تنظیم اتوماتیک حلقه های کنترل امکان پذیر است که در حالت دستی بسیار سخت است و جهت رسیدن به حداکثر سرعت تولید آهن اسفنجی در خروجی ستون احیا، به جز استفاده از سطح 2 اتوماسیون راهی وجود ندارد. در پروژه های انجام شده توسط شرکت فولاد تکنیک در دو واحد احیا مستقیم، مدل سازی حلقه فرایندی ریفورمر، ستون احیا و رکوپراتور، با دو مدل شبکه های عصبی و استفاده از معادلات شیمیایی حاکم بر فرایند، با موفقیت به انجام رسیده و تنظیم اتوماتیک حلقه های کنترل با استفاده از این مدل ها در دست انجام است. جمع بندی جهت بهبود فرایند های صنعتی و بالا بردن بهره وری و افزایش تولید، روش های سخت افزاری و نرم افزاری فراوانی وجود دارد که استفاده از روش های سخت افزاری، مستلزم توقف تولید در مدت زمانی طولانی است که برای هیچ تولید کننده ای قابل قبول نیست. تجربیات فراوان شرکت فولاد تکنیک در مدرنیزاسیون واحد های مختلف فولاد کشور در طول 25 سال گذشته که همراه با کاهش زمان تبدیل سیستم از قدیم به جدید بوده است، نتایج ارزشمندی از ابداع روش های سریع مدرنیزاسیون صنایع را به همراه داشته است. این زیرساخت های مبتنی بر اتوماسیون سطح صفر و یک در واحدهای قدیمی و نیز سیستم های کنترل واحدهای جدید در سال های اخیر، مبنای پیاده سازی اتوماسیون سطح 2 شده است که نتایج قابل توجهی از بکارگیری دانش در کنار تجربه بهره برداران سیستم را به همراه داشته است. این نتایج مستقیما در افزایش کیفیت تولید، افزایش طول عمر واحد صنعتی و نیز افزایش تولید نقش به سزایی ایفا می کنند.