Quanta electricitat consumeix un forn d’arc elèctric (EAF) per tona?

El procés de l’arc elèctric (EAF) és un mètode àmpliament utilitzat en la producció d’acer, especialment en el reciclatge d’acer de ferralla . És conegut per ser més flexible i respectuós amb el medi ambient que el tradicional mètode de forn de explosió . Un dels factors més crucials que afecten l’eficiència i el cost de laFabricació d'acer EAFÉs el seu consum d’electricitat . En aquest bloc, explorarem la quantitat d’electricitat que consumeix un EAF per tona d’acer produït, els factors que influeixen en aquest consum i com la indústria siderúrgica treballa per millorar l’eficiència energètica .}

De mitjana, un forn d’arc elèctric (EAF) consumeix entre 400 i 600 kWh (quilowatt-hores) d’electricitat per tona d’acer produït . Es tracta d’un rang general, però el consum exacte pot variar en funció de diversos factors com el tipus de material que es fongui, la mida i el disseny del forn i les pràctiques de producció de la planta d’acer .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

Desglossar l’ús d’energia
El consum d’energia primària d’un EAF s’atribueix a tres fases clau:

1. Fusta de ferralla: El pas inicial del procés EAF consisteix en utilitzar arcs elèctrics per fondre l'acer de ferralla . Aquest pas requereix quantitats d'electricitat significatives per generar temperatures altes (al voltant de 1.600 graus o 2.912 graus f) necessaris per fondre l'acer .
2. Refining: Després que l'acer es fongui, experimenta el perfeccionament per eliminar les impureses i ajustar la composició química . Aquest pas també consumeix electricitat, tot i que a un ritme inferior a la fase de fusió .
3. Generació de calor: El procés EAF també consisteix a mantenir la temperatura dins del forn per evitar que l'acer es solidifiqui . la necessitat contínua de generació de calor s'afegeix al consum d'electricitat global .

Mètriques energètiques clau

1. Consum energètic específic (Sec): es refereix a la quantitat d’electricitat consumida per tona d’acer produïda . Com s’esmenta, normalment oscil·la entre 400 kWh a 600 kWh per tona d’acer, depenent de l’eficiència del forn i del tipus de materials d’entrada .
2. Ús energètic per càrrega: cada cicle o "càrrega" al forn pot trigar des d'1 a 3 hores, segons la mida del forn i la quantitat de ferralla processada .

Diversos factors influeixen en la quantitat d’electricitat consumida en unFabricació d'acer EAFprocés:

2.1 Tipus de matèria primera

• Qualitat de l’acer de ferralla: com més gran sigui la qualitat i l’homogeneïtat de l’acer de ferralla, menys energia es necessita per fondre’l . contaminants com el plàstic, el cautxú o els metalls no ferrosos (com l’alumini) augmenten el consum d’energia perquè requereixen calor addicional per fondre’s i causar reaccions químiques no desitjades .
• Ús del ferro reduït directe (DRI): quan l’acer de ferralla es complementa amb ferro reduït directe (DRI), el consum d’energia pot augmentar lleugerament, ja que DRI requereix més energia per fondre’s en comparació amb la ferralla ., però, DRI també pot millorar la consistència del producte, cosa que pot ser important per a la producció d’acer d’alta qualitat .}

2.2 Eficiència i tecnologia del forn

• Edat i disseny del forn: EAFs moderns equipats amb tecnologies avançades com la injecció d’oxigen, transformadors d’alta eficiència i sistemes de control de temperatura més precisos tendeixen a consumir menys electricitat en comparació amb els models més antics .
• Preescalfar la ferralla: Alguns EAF utilitzen tècniques de preescalfament, com ara utilitzar gasos d’escapament per escalfar la ferralla abans que entri al forn . Això redueix la quantitat d’electricitat necessària per arribar a les temperatures necessàries per a la fusió .

2.3 Escala de producció i pràctiques de recàrrega

• Mida del lot: els lots més grans de ferralla sovint es poden processar de manera més eficient, reduint el consum d’energia per tona d’acer . els lots més petits, però, poden requerir més energia respecte a la quantitat d’acer produïda .}
• Procés de càrrega: la forma en què s’afegeixen els materials al forn (i . e ., mètode de càrrega) també afecta el consum d’energia . Per exemple, si la ferralla s’afegeix en increments més petits, pot requerir una calefacció més freqüent, augmentant l’ús d’electricitat .

2.4 Sistemes de recuperació i recuperació de calor

• Sistemes de recuperació d’energia: Moltes plantes d’acer modernes utilitzen sistemes de recuperació d’energia que capturen la calor del forn i reutilitzen -la en altres parts de la planta . Això redueix el consum d’electricitat global del procés EAF i augmenta l’eficiència general de la planta .

La indústria siderúrgica ha avançat significativament en la millora de l'eficiència energètica dels forns d'arc elèctric . amb l'augment dels costos energètics i creixent problemes ambientals, molts fabricants d'acer estan adoptant noves tecnologies i pràctiques per reduir el consum d'electricitat .}

3.1 Injecció d’oxigen i escalfament de ferralla

• Injecció d’oxigen: La injecció d’oxigen al forn pot accelerar la combustió del carboni en la ferralla d’acer, reduint així la quantitat d’electricitat necessària per assolir la temperatura desitjada . Aquest procés pot reduir el consum d’energia fins a un 20%.
• Preescalfament de ferralla: la rascada de preescalfament amb gasos calents o altres mètodes redueix la quantitat d’electricitat necessària per augmentar la temperatura de la ferralla, cosa que pot contribuir a l’estalvi d’energia .

3.2 Sistemes de control avançats

• Optimització de processos: els EAFs moderns sovint disposen de sistemes de control avançats que optimitzen la potència de l’arc, la càrrega de ferralla i el control de temperatura en temps real . Aquests sistemes asseguren que l’energia s’utilitza el més eficient possible durant tot el cicle de producció d’acer .}

3.3 Ús de les energies renovables

• Iniciatives d'acer verda: L'ús de fonts d'energia renovables com l'energia solar i eòlica per subministrar electricitat a EAFS és cada cop més freqüent en un esforç per reduir la petjada de carboni de la producció d'acer . Algunes plantes exploren la possibilitat d'utilitzar hidrogen verd com a alternativa al gas natural o al carbó en el procés d'acer, cosa que també podria ajudar a reduir el consum d'electricitat que es fa més fent el procés global. Energy-Eficient .

1. World Steel Association . (2022) . "El procés de fabricació d'acer del forn d'arc elèctric ." recuperat de WorldSteel . Org .
2. d . t . glover & m . k . b . lee, "consum energètic en el furnace elèctric siderú pp . 545-552, 2021.
3. m . K . Zuckerman, "Eficiència energètica i emissions en la producció d'acer: centra't en el forn d'arc elèctric," Siderz Technology Review, vol . 18, pp . 25-30, 2020.