به گزارش خبرگزاری ایمنا، صنعت فولاد از بزرگترین مصرفکنندگان انرژی در سطح جهان محسوب میشود و حدود ۵ درصد از کل انرژی جهانی را مصرف میکند. کارخانههای نورد فولاد، بهعنوان بخش مهمی از فرایند تولید، حجم قابلتوجهی حرارت زائد تولید میکنند که بخش عمدهای از آن تاکنون بدون استفاده رها شده است. سیستمهای بازیابی حرارت (WHR) بهعنوان فناوریهای نوآورانه، امکان جمعآوری و استفاده مجدد از این حرارت هدررفته را فراهم میسازند. بهکارگیری این سامانهها نهتنها موجب کاهش مصرف انرژی و هزینههای عملیاتی میشود، بلکه اثرات مخرب زیستمحیطی را نیز بهطور چشمگیری کاهش میدهد. بر اساس مطالعات موجود، صنعت فولاد با اجرای سیستمهای بازیابی حرارت قادر است تا ۳۰ درصد در مصرف انرژی خود صرفهجویی کند. در شرایطی که فشارهای جهانی برای تحقق اهداف کاهش کربن رو به افزایش است، فناوریهای بازیابی حرارت بهعنوان یکی از کارآمدترین راهکارهای کاهش انتشار گازهای گلخانهای مورد توجه دولتها و نهادهای بینالمللی قرار گرفتهاند.
سیستمهای بازیابی حرارت از روشهای گوناگونی برای جمعآوری و تبدیل حرارت هدررفته بهره میگیرند. یکی از رایجترین این فناوریها، سامانههای مبدل حرارتی است که در آن حرارت گازهای خروجی به جریان هوای ورودی منتقل میشود. سیستم سیکل رانکین ارگانیک (ORC) نیز از جمله فناوریهای نوین بهشمار میرود که با استفاده از سیالات آلی دارای نقطه جوش پایین، امکان تولید برق از حرارتهای پاییندمای درجه دو را فراهم میکند. پمپهای حرارتی صنعتی نیز قادرند میزان حرارت بازیافتی را افزایش داده و حتی حرارتهای پاییندما را به حرارت قابلاستفاده تبدیل کنند. در خطوط نورد فولاد، حرارت بازیافتشده میتواند برای پیشگرمکردن هوا یا سوخت ورودی به کورهها، تولید بخار برای میکروتوربینها یا نیروگاههای کوچک، و حتی تأمین انرژی سیستمهای گرمایش منطقهای مورد استفاده قرار گیرد. یافتههای پژوهشی نشان میدهد که یک سامانه بازیابی حرارت ساده میتواند دمای هوا را از سطح محیط به حدود ۲۰۶ تا ۳۲۰ درجه سلسیوس افزایش دهد و در نتیجه موجب صرفهجویی ۵ تا ۸ درصدی در مصرف سوخت شود.
صرفهجویی انرژی و پتانسیل بهبود کارایی
مطالعات جدید تأکید میکنند که پتانسیل صرفهجویی انرژی از طریق بازیابی حرارت در کارخانههای نورد فولاد بسیار قابلتوجه است. در یک کارخانه فولاد یکپارچه معمولی، سیستمهای پایه بازیابی حرارت میتوانند حدود ۱.۸ گیگاژول انرژی بهازای هر تن فولاد گرم نوردشده حفظ کنند؛ در حالیکه استفاده از مبدلهای حرارتی متعارف این مقدار را به ۲.۵ گیگاژول افزایش میدهد و بهکارگیری فناوریهای جایگزین میتواند این رقم را تا ۳.۰ گیگاژول ارتقا دهد؛ یکی از نمونههای عملی موفقیت در این زمینه، یک کارخانه فولادسازی در چین است که پس از نصب سیستم بازیابی حرارت، مصرف انرژی ویژه خود را از ۱۹.۷۵ کیلوگرم زغالسنگ استاندارد به ۱۲.۲ کیلوگرم برای هر تن محصول کاهش داد، این تحقیقات همچنین نشان میدهند که بازیابی مستقیم حرارت از مواد جامد با دمای بالا میتواند بازدهی بیش از ۸۰ درصدی داشته باشد. صرفهجویی انرژی تنها به بهبود بازده محدود نمیشود، بلکه موجب کاهش فشار بر تجهیزات، افزایش عمر زیرساختها، و کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری نیز میشود.
بازیابی حرارت اثرات زیستمحیطی بسیار قابلتوجهی دارد و بهعنوان یکی از ابزارهای اصلی برای دستیابی به اهداف کاهش کربن در صنعت فولاد شناخته میشود. مطالعات نشان میدهند که بازیابی حرارت از خاک فولاد قادر است میزان انتشار دیاکسید کربن را بین ۷۳.۱۵ تا ۱۱۱.۸ کیلوگرم بهازای هر تن محصول کاهش دهد. افزون بر این، سامانههای بازیابی حرارت با کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و کاهش نیاز به برق تولیدی از منابع خارجی، میتوانند انتشار غیرمستقیم دیاکسید کربن را در محدوده ۳۴۰ تا ۸۲۶ کیلوگرم بهازای هر تن کاهش دهند. یک نمونه عملی برجسته، کارخانهای است که پس از نصب این سیستمها، موفق شد سالانه حدود ۱۵٬۷۰۰ تن از انتشار دیاکسید کربن بکاهد. چنین کاهش چشمگیری برای صنایعی همچون فولاد، سیمان و پتروشیمی که تحت فشار شدید برای کاهش انتشار کربن قرار دارند، از اهمیت راهبردی برخوردار است.
ابعاد اقتصادی و توجیهپذیری سرمایهگذاری در بازیابی حرارت
از منظر اقتصادی، فناوریهای بازیابی حرارت به اندازهای جذاب هستند که بسیاری از کارخانهها بهسرعت به سمت پیادهسازی آنها حرکت میکنند. دوره بازگشت سرمایه در این پروژهها بهطورمعمول کوتاه بوده و بین ۱ تا ۴ سال برآورد میشود؛ به این معنا که صرفهجویی حاصل از کاهش مصرف انرژی، هزینه سرمایهگذاری اولیه را در مدتزمانی محدود جبران میکند. برای نمونه، یک کارخانه با ظرفیت تولید سالانه ۷۰۰٬۰۰۰ تن، با سرمایهگذاری ۴۰ میلیون یوان در سیستم بازیابی حرارت، دوره بازگشت سرمایهای معادل ۱.۹۳ سال را تجربه کرد. در مقیاس کلان، بازار جهانی بازیابی حرارت نیز روند رشد سریعی را طی میکند؛ بهطوریکه ارزش این بازار از ۶۲.۳ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۴ به ۱۵۶.۲۷ میلیارد دلار تا سال ۲۰۳۵ خواهد رسید و نرخ رشد سالانه ۸.۸ درصد را ثبت میکند. کاهش هزینههای انرژی، افزایش تولیدات جانبی ناشی از حرارت بازیافتشده و کاهش هزینههای کلی تولید، همگی موجب ارتقای رقابتپذیری بینالمللی کارخانهها و تقویت جایگاه اقتصادی آنها در بازار جهانی میشود.
آینده بازیابی حرارت در صنایع نورد بسیار امیدبخش ارزیابی میشود، بهویژه در شرایطی که پیشرفتهای فناورانه و توجه جهانی به پایداری محیطزیستی با سرعت فزایندهای رو به گسترش است. نوآوریهای اخیر در این حوزه شامل توسعه مبدلهای حرارتی با بازدهی بالاتر، سامانههای پیشرفته ORC، و ادغام هوشمند سیستمهای بازیابی حرارت با فناوریهای دیجیتال و هوش مصنوعی است. روند جدیدی نیز در حال شکلگیری است که طی آن، سیستمهای بازیابی حرارت با منابع انرژی تجدیدپذیر ترکیب میشوند و از دوقلوهای دیجیتال برای تحلیل، پیشبینی و بهینهسازی عملکرد بهره گرفته میشود.
سامانههای حرارتی هوشمند مجهز به قابلیتهای اینترنت اشیا (IoT) امکان پایش دقیق، مدیریت یکپارچه و بهینهسازی لحظهای عملیات را فراهم میسازند و در نهایت به افزایش بازده انرژی و کاهش هزینهها منجر میشوند، علاوهبر این مشوقهای دولتی و مقررات سختگیرانه زیستمحیطی، کارخانههای نورد را بیش از پیش به سمت پذیرش و توسعه این فناوریها سوق میدهد. با توجه به فشار جهانی برای کاهش انتشار کربن و ضرورت صرفهجویی در مصرف انرژی، بازیابی حرارت دیگر بهصرف یک گزینه پیشنهادی نیست، بلکه بهعنوان یک الزام راهبردی برای صنایع انرژیبر و سختفرایند مطرح است.
نظر شما