بهینه سازی مصرف انرژی در فرآیند احیای مستقیم آهن اسفنجی: راهکارهای عملی کاهش هزینه های تولید در کارخانه های فولاد

صنعت فولاد ایران با ظرفیت اسمی بیش از ۳۰ میلیون تن آهن اسفنجی (DRI) در سال عمدتا بر پایه فرآیندهای احیای مستقیم گازی به ویژه HYLENERGIRON MIDREX و PERED استوار است و حدود ۸۵-۹۰ درصد تولید فولاد کشور را تامین می کند. با این حال مصرف انرژی ویژه در واحدهای احیای مستقیم ایران معمولا ۱۰.۵-۱۲ گیگاژول بر تن DRI یا حدود ۲۸۰-۳۴۰ متر مکعب گاز طبیعی بر تن به دلیل چالش هایی نظیر کیفیت خوراک، شرایط عملیاتی، کمبود گاز طبیعی، نوسانات ترکیب گاز و تلفات حرارتی قابل توجه بالاتر از مقادیر بهینه جهانی (حدود ۹.۵-۱۱ GJ در واحدهای پیشرفته MIDREX) قرار دارد. این وضعیت نه تنها هزینه تولید را افزایش می دهد بلکه فشار بر منابع انرژی کشور و الزامات زیست محیطی کربن زدایی را تشدید می کند. این مقاله مروری با هدف بررسی سیستماتیک راهکارهای عملی و اثبات شده کاهش شدت انرژی و هزینه تولید در کارخانه های فولاد ایران به مرور مهم ترین رویکردها می پردازد. نتایج مطالعات موردی و گزارش های صنعتی نشان می دهد که اجرای ترکیبی این راهکارها می تواند مصرف انرژی ویژه را ۱۵-۳۰ درصد کاهش دهد (معادل صرفه جویی ۳.۵-۱.۵ GJ/DRI) دوره بازگشت سرمایه بسیاری از پروژه ها را به کمتر از ۵-۳ سال برساند و انتشار CO۲ را به طور قابل توجهی کم کند. در شرایط کنونی ایران کمبود گاز و برق (فصلی) اولویت با راهکارهای کوتاه مدت و کم هزینه مانند بازیافت حرارت و بهینه سازی عملیاتی است در حالی که گذار تدریجی به هیدروژن و فناوری های سبز افق بلندمدت را شکل می دهد. این مرور بر پایه داده های کارخانه های ایرانی، گزارش های MIDREX، مقالات بین المللی و مطالعات داخلی تدوین شده و راهنمایی عملی برای سیاست گذاران، مدیران واحدهای DRI و پژوهشگران ارائه می دهد.

Keywords:

احیای مستقیم آهن اسفنجی , بهینه سازی انرژی , PERED , MIDREX , بازیافت حرارت , هیدروژن , کاهش هزینه تولید , فولاد سبز , ایران