Pelkistimien ja energian käyttö integroidussa terästehtaassa

Transkriptio

1 Pelkistimien ja energian käyttö integroidussa terästehtaassa Bioenergian uusia käyttömahdollisuuksia Biomassa metallurgisessa teollisuudessa Ruukki Metals Oy Kehitysjohtaja Erkki Pisilä 1 PUBLIC

2 Ruukki EU keskiarvo NAFTA Venäjä** Kiina** Intia** Huipputason ympäristösuorituskyky on Ruukille tärkeää Ruukin oman tuotannon energiatehokkuus pidetään parhaimmassa luokassa Tuotannossa hiiliraakaaineiden kulutusta on minimoitu nykyteknologian mahdollisuuksien mukaan Ruukin terästuotannossa syntyy eurooppalaiseen keskiarvoon verrattuna vuosittain lähes tonnia vähemmän hiilidioksidipäästöjä Masuunien hiilidioksiditehokkuus* Lähde: Stahl-Zentrum. *Indeksoitu tehokkuus raudanvalmistuksessa kulutetun hiilen perusteella (** 2007 dataa). 2 02/ PUBLIC

3 Raahen tehtaan hiilidioksidipäästöt vähenivät sintraamolta t (Globaali t) Mt/a 5 Sama terästuotanto tco2/ t terästä 4 Päästöt lähteittäin Kivihiili, koksi ja erikoisraskas polttoöljy Kalkkikivi % Polttoöljy ja nestekaasu Hiilidioksidipäästö Ominaispäästö

4 Raudan- ja teräksenvalmistus ja CO2-päästöt Masuuni Malmi Koksi Rauta Masuunikaasu Voimalaitos FeO + 2CO => (Fe) + CO 2 + CO => + O 2 => CO 2 Rautaan liukenee hiiltä 4,5% Konvertteri Kierrätysteräs ja happi Rauta Happi Teräs Konvertterikaasu (Fe+C) + O 2 => (Fe+C) + CO + O 2 => CO 2 Erkki Pisilä

5 Mitä keinoja on käytettävissä hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi? Energiatehokkuus kierrätysteräs, materiaalitehokkuus, prosessiosaaminen,.. raaka-ainevalinnat (DRI, HBI ) Biopelkistimien käyttö haasteellinen 10% osuus, kg/vrk, 8 rekka-autoa säästö päästökaupassa 2 M /v Uudet prosessit vetypelkistys, elektrolyysi, TGRBF, häkäkaasun kierrätys takaisin masuuniin CCS-teknologiat päästöoikeuden hinta > /t 5

6 Raahen tehtaan kokonaisenergian käyttö GJ/t te 6

7 Raudan- ja teräksenvalmistus Raahen tehdas Kierrätys Happi Kalkkikivi Kivihiili Kalkinpolttamo Brikettitehdas Happitehdas Öljy Terva Briketti Pelletit Koksi Koksaamo Kierrätysteräs Happi Raakarauta Rikinpoisto Teräs Senkkauuni Vakuumikäsittely Jatkuvavalu Konvertteri Masuuni Voimalaitos 2 x CAS-OB Aihio 7 20/09/2013 Ruukki Metals

8 Levyvalssaus Raahen tehdas Suorakarkaisu ja nopeutettu jäähdytys Kuumaoikaisukone Aihio Läpityöntöuunit Levyvalssain Esioikaisukone Tarkastus Plasmaleikkau s Merkkaus Normalisointiuuni Kuumaoikaisukone Jäähdytystasot Poltto- / mekaaninen leikkaus Kylmäoikaisukone 8 20/09/2013 Ruukki Metals

9 Hot strip rolling Slab Walking beam furnaces Vertical edger Roughing mill Coil box Finishing mill Strip cooling Coilers

10 Ruukin kokemukset bioraaka-aineiden käytöstä Kalkinpolttamo 1980-luvun lopulla mäntypikiöljy kuilu-uunin polttoaineena toimi hyvin reaktiolämmön tuojana vaikea kunnossapidon kannalta, pumput Turvekoksin kokeilu sintraamolla 1980-luvulla liian reaktiivinen, ei vähentänyt koksimurskeen kulutusta ei uusiutuva 10

11 Puuhiilen käyttöä masuuniin selviteltiin luvulla koksin korvaajana Johtopäätös: Lähimetsät on nopeasti hävitetty Kulutus suurempi kuin uusiutuminen Raahe Oulu 100km Kokkola Ylivieska Oulainen Pulkkila 9/20/2013

12 Afrikkalaista ja brasilialaista teknologiaa 12

13 Suomalaista teknologiaa

14 Puolalaista teknologiaa, retrotti-tekniikka 14

15 Masuunien pelkistysaineet Maailmalla käytössä Koksi, panos (Ruukki) Öljy, injektointi (Ruukki) Terva, injektointi (Ruukki) Fossiilinen hiili, injektointi Maakaasu/koksikaasu, injektointi Puuhiili (Bio), panos tai injektointi Muovi, injektointi Autonrenkaiden käsittelyn sivutuotteet (kaasu), injektointi Tutkittu biopelkistimiä, injektointi Kanalan sivutuote Biokaasu Pyrolyysiöljy Muu biomassa kuin puuhiili 15

16 Ruukki on mukana bioselvityksissä Bioreducer, (OY, ÅA. TKK, Ruukki..) Biomateriaalipohjaisen pelkistysaineen mahdollisuudet on selvitetty biopolttoainiden saatavuutta ja mahdollisia käyttömuotoja Raahen tehtailla. Biohiilien ja nestemäisten biopolttoaineiden mahdollisuuksia on selvitetty alustavasti BIO2BF, Exchange of fossil fuels to biomass for BF injection (RFCS), ei päätöstä IEA/IETS Annex XIV, Integration of Biomass in Steelmaking, (IETS, Mefos, ÅA, OY, Blue Scope,..) biomateriaalitutkimusten ja -sovellusten kokoaminen kustannusvertailuja Pyrolyysiöljyn käyttömahdollisuus, Fortum Heat&Power 16

17 Muita bioon liittyviä hankkeita Ruukki on testannut OY:ssa koksijakeiden ja biohiilien mahdollista injektoitavuutta lisättynä tervaan ja/tai polttoöljyyn Prisma Etapp (Swerea Mefos) mm. biomassan käytön mallintamista Sievin Biohake Oy hakkeen kuivaus Ruukin hukkalämmöllä kesäaikana kuiva biohake CHP-laitoksille 17

18 Fimecc Simp-ohjelma 2014>2018 Show Case 4 (SC4): System modelling to optimize low-carbon footprint fuel usage in Finnish metallurgical industry Production and pre-treatment of alternative reducing agents Development of a raw material selection applications Modelling of alternative reductants in metallurgical process units Integration of energy, reductants and metal production Yhteistyötä mm. OY:n kanssa, tavoitteena on keskittää Ruukin tutkimus biomateriaalien osalta tähän hankkeeseen. 18

19 19

20 Yhteenveto Teknisesti esim. puuhiiltä voidaan injektoida masuuniin tai käyttää biokaasuja eri teräksenvalmistuksen prosessivaiheissa Biopohjaisten raaka-aineiden (puuhiili, biokaasu, pyrolyysiöljy) saatavuus on huono ja biotuotteiden valmistuskustannukset eivät ole kustannustehokkaita Biopohjaisten raaka-aineiden käyttömahdollisuuksia selvitetään edelleen monella taholla kuten yliopistot, Cleen Oy, Swerea Mefos, VTT ja VDEh Ruukki on mukana bio-selvityksissä sopivalla painoarvolla, jotta uusin tieto voidaan tarvittaessa hyödyntää (Fimecc/SIMP) 20