Polish perspective on process emissions in the steel sector

• Autorzy: Niesler M. , Szulc W. , Stecko J. , Zdonek B. , Borecki M. , Różański P.

Warianty tytułu

PL

Polski pogląd na emisje procesowe w sektorze stalowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Segmentation of greenhouse gas emission into fuel combustion emissions and process emissions is very important in energy-intensive industries, including the steel sector. The ratio of process emissions to emissions from fuel combustion is different in various industries, e.g. in the cement industry is 60:40 (no data for the steel sector). A common feature of all energy-intensive industries are very limited opportunities to reduce process emissions. Most often, this would require the development of entirely new processes. Another solution could be the method of capturing and storage carbon dioxide underground (CCS), but for various reasons, including social, this technology does not develop too intensively towards the creation of practical possibilities of its use. Therefore, it seems advisable to accurately separate process emissions and fuel combustion emissions in each production process of energy intensive industries and to make efforts so that these emissions are excluded from the EU Emissions Trading Scheme (ETS). Currently, benchmarks set by the European Commission define the total emission cap, and the share of emissions from the combustion of fuels is determined based on gas combustion, which further deteriorates the competitiveness of these industries, the functioning of which is based on the combustion of coal, as the steel sector in Poland. In many manufacturing processes reactions of carbon with oxygen are triggered not in order to produce energy required in the process (fuel emission), but are the result of chemical reactions necessary to obtain the required physico-chemical semi-finished products or products (process emissions) – e.g. calcium carbonate decomposition during sintering of iron ore. The paper presents the results of analyses that are fundamental to making efforts to exclude process emissions from the EU ETS and cover the identification of the issue and the justification for exclusion. In the steel sector, the most promising in this area are the following processes: sintering, blast furnace, BOF and steel melting in an electric arc furnace. Other energy-intensive industries, such as industrial energy, heating, non-ferrous metals, chemicals, cement, glass and lime, also conducts similar analyses, and the consolidated results will be the subject of a request to the European Commission.

PL

Podział emisji gazów cieplarnianych na emisje ze spalania paliw i emisje procesowe jest bardzo ważny w energochłonnych gałęziach przemysłu, w tym w sektorze stalowym. Stosunek emisji procesowych do emisji ze spalania paliw jest różna w różnych gałęziach przemysłu, np. w przemyśle cementowym wynosi 60:40 (brak danych dla sektora stalowego). Wspólną cechą wszystkich energochłonnych gałęzi przemysłu są bardzo ograniczone możliwości redukcji emisji procesowych. Najczęściej wymagałoby to opracowania zupełnie nowych technologii. Innym rozwiązaniem mogłaby być metoda wychwytywania i składowania dwutlenku węgla pod ziemią (CCS), ale z różnych powodów, w tym społecznych, ta technologia nie rozwija się zbyt intensywnie w kierunku stworzenia praktycznych możliwości jej wykorzystania. Dlatego też wydaje się wskazane dokładne rozdzielanie emisji procesowych i emisji ze spalania paliwa w każdym procesie produkcji w energochłonnych gałęziach przemysłu i podejmowania działań na rzecz wyłączenia tych emisji z systemu handlu uprawnieniami do emisji (tzw. ETS). Obecnie kryteria określone przez Komisję Europejską określają całkowity limit emisji, a udział emisji ze spalania paliw jest ustalany w oparciu o spalanie gazu, co dodatkowo pogarsza konkurencyjność tych gałęzi przemysłu, których funkcjonowanie opiera się na spalaniu węgla, jak sektor stalowy w Polsce. W wielu procesach produkcyjnych reakcje węgla z tlenem są przeprowadzane nie w celu wytworzenia energii potrzebnej w procesie (emisje ze spalania paliw), ale są wynikiem reakcji chemicznych niezbędnych do uzyskania półproduktów lub produktów o określonych wymaganiach fizyko-chemicznych (emisje procesowe) – np. rozkład węglanu wapnia podczas spiekania rudy żelaza. W artykule przedstawiono wyniki analiz, które mają fundamentalne znaczenie dla dołożenia starań, aby wykluczyć emisje procesowe z EU ETS, pokazać skalę zagadnienia i uzasadnić to wyłączenie. W sektorze stalowym, najbardziej obiecujące w tym obszarze są procesy: spiekania, wielkopiecowy, konwertorowy i topienia stali w piecu elektrycznym. Inne energochłonne gałęzie przemysłu również prowadzą podobne analizy, a skonsolidowane wyniki tych analiz będą przedmiotem wniosku do Komisji Europejskiej.

Słowa kluczowe

EN

process emission; greenhouse gases; sintering; blast furnace; basic oxygen furnace; electric arc furnace

PL

emisja procesowa; gazy cieplarniane; spiekanie; wielki piec; konwertor tlenowy; łukowy piec elektryczny

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 68, nr 4
• Strony: 8--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab.

Twórcy

autor

Niesler M.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

autor

Szulc W.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

autor

Stecko J.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

autor

Zdonek B.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

autor

Borecki M.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

autor

Różański P.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

Bibliografia

• 1. http://www.kobize.pl/pl/article/przydzialy-uprawnien-instalacje/id/353/informacja-ogolna (accessed on 16th February 2016).
• 2. Gietka A., Łokaj K.: Chemik, No. 11, 2011, Vol. 65, p. 1145.
• 3. http://www.kobize.pl/pl/article/non-ets/id/337/informacjaogolna (accessed on 16th February 2016)
• 4. http://www.odbiorcyenergii.pl/forumco2 (accessed on 16th February 2016).
• 5. http://www.odbiorcyenergii.pl/forumco2/projekty-celowe/emisje-procesowe (accessed on 16th February 2016).
• 6. Oficial Journal of the European Union, Commission Regulation No. 601/2012, Article 3. Definitions, item 30.
• 7. Mazanek E., Metalurgia surówki, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1973.
• 8. Remus R., Aquado Monsonet M.A., Roudier S., Delgado Sancho L.: Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Ironn and Steel Production, JRC Reference Report, 2013.
• 9. Pardo N., Moya J.A., Vatopoulos K.: Prospective Scenarios on Energy Eficiency and CO2 Emissions in the EU Iron and Steel Industry, JRC Scientific and Policy Reports, 2012 https://ec.europa.eu/jrc/sites/default/files/ldna25543enn.pdf (accessed on 16th February 2016).
• 10. Aichinger H.M., Mulheims K., Lungen H.B. at al.: Ganzheitliche Bewertung und Potentiale der CO2 -Emission bei der Hochofen-Konverter-Route, Stahl und Eisen, 2001, No. 5, p. 59-65.
• 11. Szulc W., Niesler M. at al.: Opracowanie definicji emisji procesowych, sprawozdanie IMŻ N0-9733, październik 2015 (unpublished).