Współczesne problemy energetyki hutniczej referat

Zarządzanie i inżynieria produkcji

Rok III

Przedmiot: Energetyka hutnicza

Współczesne problemy energetyki hutniczej

Hutnictwo jest to gałąź przemysłu obejmująca otrzymywanie metali z rud (z wykorzystaniem złomu) oraz przeróbkę plastyczną odlanych do form metali (odlewanie metali) w walcowniach i kuźniach na półwyroby i wyroby gotowe znajdujące zastosowanie w całej gospodarce, a zwłaszcza w przemyśle maszynowym, budownictwie i transporcie. Przemysł metalurgiczny jest jedną z istotniejszych gałęzi Polskie przemysłu. Produkcja w polskiej branży metalurgicznej wzrastała w ciągu ostatnich 2 lat i przewidywany jest dalszy wzrost sektora przynajmniej do 2015 roku. Większość, ok. 23% przedsiębiorstw, ma swoją siedzibę na terenie woj. śląskiego. W porównaniu do średniej krajowej, w branży metalurgicznej dominują bardzo duże przedsiębiorstwa. Wyroby metalurgiczne stanowią znaczącą pozycję w polskich obrotach handlowych, odnotowano jednak odpływ inwestycji zagranicznych z tej branży.

Problemy w energetyce hutniczej można podzielić na dwie grupy. Pierwszą stanowią problemy związane z strefą ekonomiczną, drugie zaś ze strefą środowiskową.

Strefa ekonomicznych problemów hutnictwa obejmuje:

- spadek cen metali przemysłowych

Globalne ceny metali przemysłowych znajdowały się w ciągu ostatnich dwóch lat w większości w trendzie spadkowym.

Indeks cen metali przemysłowych Commodity Metals Price Index publikowany przez Międzynarodowy Fundusz Walutowy i obejmujący takie metale jak miedź, aluminium, rudę żelaza, cynę, nikiel, cynk, ołów i uran, odnotował najwyższy historyczny poziom 256.24 pkt w lutym 2011 roku i od tego czasu zaczął spadać, osiągając trzyletnie minimum na poziomie 172.49 pkt w sierpniu 2012 roku. Od tego czasu, na wykresie indeksu przeważał kierunek w górę, a poziom 192.74 pkt odnotowany w grudniu 2012 roku był o 0,3 proc. wyższy niż w tym samym miesiącu rok wcześniej.

Ceny metali przemysłowych, w tym ceny dwóch najistotniejszych: miedzi i aluminium (mających największą wagę w indeksie MFW ze względu na wartość ich eksportu w skali świata), mają w tym roku umiarkowanie wzrosnąć – wynika z raportu banku Natixis Weekly Commodities. Outlook for 2013. Średnia cena miedzi w 2013 wyniesie według Natixis 8500 dolarów za tonę, więcej niż w 2012 roku (8056 dolarów za tonę), ale mniej niż w roku 2011 (8810 dolarów za tonę). Podobne zależności będziemy mogli zaobserwować dla cen aluminium, które mają osiągnąć w tym roku średnioroczny poziom 2190 dolarów za tonę, w górę od poziomu 2043 dolarów za tonę w 2012 roku, ale niżej niż 2395 dolarów za tonę w 2011.

Sygnały poprawy z Azji przekonują nas, że aktywność przemysłowa poprawi się w tym roku, ale zwyżki cen metali przemysłowych mogą być wstrzymywane przez ich nadpodaż i zakumulowane zapasy. Trudno jednak przewidzieć ostateczny kierunek zmian cen metali w tym roku.

- rosnący problem z popytem półwyrobów i wyrobów gotowych, związany ze spadkiem cen metali, a także nielegalnym handlem wyrobami metalowymi

W ostatnich latach spadły o połowę ceny metali nieżelaznych - zarówno miedzi, jak również ołowiu, cynku i aluminium. Przykładowo drastyczne spadki produkcji w przemyśle motoryzacyjnym spowodowały mniejsze zużycie aluminium. Skutki recesji potęgowane są warunkami stawianymi przez energetykę.

Spadek ceny miedzi, spowodował w KGHM Polska Miedź problemy z popytem na produkty. Rozwiązaniem problemów z popytem, w tym przypadku ma być inwestycja związana ze zmianami technologicznymi w zakładzie produkcyjnym, których zadaniem będzie zmniejszenie kosztów produkcji miedzi. W Hucie Miedzi Głogów powstać ma tzw. piec zawiesinowy, który ma obniżyć koszty produkcji miedzi. Natomiast w Polkowicach i Głogowie planowana jest budowa dwóch bloków parowo-gazowych.

ArcelorMittal, do którego należy zdecydowana większość polskich hut stali, stracił w zeszłym roku 3,7 mld dolarów. Koncern, największy producent stali na świecie, podkreślił w swoim rocznym raporcie, że wynik ten to efekt odpisów europejskich aktywów i restrukturyzacji. Wskazał też na silny spadek popytu na jego produkty w Europie, w 2012 roku o blisko 9%.

W styczniu koncern zawiesił produkcję w swojej warszawskiej hucie. Powodem przestoju jest utrzymujący się od wielu miesięcy drastycznego spadku zamówień na pręty żebrowane, które stanowią 40 proc. produkcji zakładu. Sytuacja ta jest w znacznym stopniu skutkiem nielegalnych działań w handlu stalą w Polsce i sprzedaży prętów żebrowanych, importowanych do Polski z krajów sąsiednich z pominięciem podatku VAT. Krajowi producenci tracą udziały w rynku na rzecz podmiotów działających nielegalnie, które oferują po niższych cenach pręty żebrowane wytwarzane w innych krajach, czerpiąc tym samym nielegalne zyski wynikające z niepłacenia podatku VAT .

- generowanie wysokich kosztów wydobywczych, poszukiwanie nowych terenów wydobywczych

Jeszcze rok temu KGHM Polska Miedź był jedyną spółką z pierwszej dziesiątki na świecie, która wydobycie opierała na jednym krajowym złożu. Wprawdzie dolnośląskie zasoby miedzi są ogromne i przy obecnym poziomie wydobycia (29-30 mln ton rocznie) wystarczą jeszcze na 40 lat, ale koszty wydobycia są tu wysokie. Wydobycie dzisiaj odbywa się na głębokości około 1000 metrów i będzie schodziło jeszcze głębiej, a to oznacza coraz większe koszty. Do tego dochodzi kwestia gorących skał pod ziemią, które sprawiają, że jest tam bardzo gorąco i konieczne jest klimatyzowanie wyrobisk. Mamy największą w Europie instalację klimatyzacji, a to wiąże się z dużym zapotrzebowaniem na prąd i oczywiście kolejnymi kosztami. KGHM w strategii postawił na nowe złoża - zarówno w kraju, jak i za granicą. Odwierty na nowych złożach w kraju już trwają. KGHM sprawdza m.in. Nieckę Grodziecką, czyli teren pod Bolesławcem na Dolnym Śląsku, gdzie wykonano już dziewięć otworów wiertniczych. Ich wyniki są obiecujące. Zawartość miedzi wyniosła tam 1,4 proc., a zawartość srebra 50 g w tonie rudy. W ciągu pół roku powstanie sześć kolejnych odwiertów, a wyniki tych analiz pomogą zarządowi spółki w podjęciu decyzji, czy zacząć tam eksploatację.
Miedziowy gigant bada także teren w okolicach niemieckiego Weisswasser - na drugim krańcu struktury geologicznej, która ciągnie się od Bolesławca.

Największe nadzieje KGHM wiąże jednak ze złożem Sierra Gorda w Chile, którego eksploatacja ma się zacząć w przyszłym roku. Roczna produkcja wyniesie tam ponad 200 tys. ton miedzi, do tego 11 tys. ton molibdenu i ok. dwóch ton złota.
Wydobycie będzie tam znacznie tańsze niż w Polsce. Założenia kosztu produkcji w KGHM na bieżący rok to 3880 dol. za tonę miedzi. Tymczasem w Sierra Gorda te koszty są szacowane w pierwszych pięciu latach na 1230 dol. za tonę.

- wzrost opłat za energię, aż 40-60%

W 2008 roku w Hucie Impexmetal- Aluminium Konin koszty energii przekraczały 23 procent całości kosztów wytwarzania, w ZGH Bolesław koszty energii stanowiły 16,4 %, natomiast w KGHM Polska Miedź S.A. ponad 7 % kosztów. Energetyka, która chce się unowocześnić, nie powinna przenosić całości kosztów swoich inwestycji na użytkowników energii. KGHM zależy również na zmniejszeniu zużycia energii elektrycznej. Dziś jest jej największym odbiorcą w kraju. Dlatego spółka dużo inwestuje po stronie przeróbki miedzi i wymienia stare, kilkudziesięcioletnie maszyny flotacyjne na nowe, energooszczędne. Buduje również dwie elektrociepłownie na własne potrzeby. Sposobów na pozyskanie dodatkowej energii KGHM szuka również na zewnątrz firmy. Stąd zaangażowanie w takie projekty jak sojusz atomowy z Polską Grupą Energetyczną odpowiedzialną za budowę pierwszej polskiej elektrowni jądrowej, oraz z Tauronem i Eneą. Duże nadzieje wiąże się także z poszukiwaniem gazu łupkowego w kraju. Chodzi nie tylko o wspólne prace z PGNiG, PGE, Eneą i Tauronem na koncesji na Pomorzu, ale również własne inwestycje w koncesje na Dolnym Śląsku.

ArcelorMittal, oświadczył, że problemem w Polsce są wysokie koszty energii. W Polsce podatek akcyzowy na energię jest bowiem dużo wyższy niż w innych krajach Europy.

Rozwiązanie: w ostatnich latach, firma ArcelorMittal włożyła wiele wysiłku w dopracowanie instalacji szczytowych turbin rozprężnych (TRT – Top Recovery Turbines) pod kątem generowania energii. Technologia TRT wykorzystuje zbierające się u szczytu wielkiego pieca wysokociśnieniowe gazy (zwane gazami spalinowymi) do napędu bardzo wydajnych generatorów energii elektrycznej. Zastosowanie tej technologii jedynie w czterech zakładach produkcyjnych już zaowocowało obniżką opłat za energię elektryczną ponoszonych przez ArcelorMittal Flat Carbon Europe (FCE) o ponad 3% rocznie. Instalacje TRT stanowią element podjętych przez ArcelorMittal prac badawczych, których celem jest usprawnienie stosowanych przez firmę procesów, zapewnienie jej technologicznego pierwszeństwa w wykorzystaniu energii i surowców, obniżka kosztów i poprawa jakości wyrobów oraz zminimalizowanie wpływu wywieranego na środowisko naturalne.

Tabela. Instalacja testowa: podstawowe wartości dotyczące wytwarzania energii elektrycznej

Obniżenie zużycia energii w produkcji jest poważnym wyzwaniem stojącym przed zakładami przemysłowymi.

Strefa środowiskowa problemów hutniczych obejmuje:

- generowanie dużych zanieczyszczeń do środowiska tzw. „bomby ekologiczne”

Hutnictwo miedziowe w polskim przemyśle metalurgicznym odgrywa znaczącą rolę. Wszystkie trzy kompleksy metalurgiczne KGHM POLSKA MIEDŹ S.A. usytuowane są w rejonie rolniczym oraz w sąsiedztwie aglomeracji miejskich, co dodatkowo zwiększa ryzyko zagrożeń wynikające z ubocznych skutków procesu wytopu miedzi we wspomnianych zakładach hutniczych. Specyfika hutnictwa miedziowego, a zwłaszcza wielkość i skład strumieni materiałowych biorących udział w procesie produkcyjnym, przesądzają o zakwalifikowaniu tej gałęzi przemysłu do działalności uciążliwej dla środowiska. Obszary rolnicze znajdujące się w zasięgu emisji pyłów metalonośnych wykazują podwyższoną akumulację metali ciężkich w glebach. Zwiększone zawartości metali ciężkich w glebie stwarzają niebezpieczeństwo przedostania się ich do wód podziemnych stanowiących źródło wody pitnej oraz do roślin uprawianych na tej glebie. W konsekwencji, poprzez włączenie metali do łańcucha troficznego ekosystemu, mogą one zagrażać zdrowiu ludzi i zwierząt konsumujących skażone rośliny oraz produkty ich przerobu, a także pijących zanieczyszczoną wodę.

W ostatnim dziesięcioleciu, dzięki prowadzonym przez zakład intensywnym działaniom proekologicznym, stan środowiska rolniczego wokół Huty uległ radykalnej poprawie. Zastosowana przez Hutę modernizacja procesów technologicznych oraz wprowadzenie skutecznych instalacji oczyszczających, doprowadziły do hermetyzacji wszystkich ubocznych procesów związanych z wytopem miedzi. Radykalnie ograniczona została emisja toksycznych gazów i pyłów metalonośnych (rys. 1).

Jak wykazały badania naukowców z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego teren w pobliżu huty cynku Szopienice w Katowicach jest silnie skażone talem. Ilość tego niezwykle toksycznego pierwiastka w środowisku kilkaset razy przekracza dopuszczalne normy. Co gorsza w hucie od 1928 roku produkowano cynk elektrolityczny. Odpadem technologicznym tej instalacji był szlam cynkowy deponowany w osadnikach ziemnych, który wykorzystywano w zakładach eksploatujących piece przewałowe. Do dziś na terenie byłego kompleksu Huty około pięć kilometrów od centrum Katowic pozostaje jeszcze ogromne ilości odpadów powodujących realną groźbę zanieczyszczenia wód podziemnych.

W efekcie podjętych działań, zwłaszcza w ostatnich kilkunastu latach, emisja zanieczyszczeń z KGHM Polska Miedź S.A. do powietrza została wielokrotnie ograniczona, co przedstawia poniższe zestawienie:

Tabela. Zestawienie emisji zanieczyszczeń z KGHM Polska Miedź S.A. w latach 1985-2012

Główne zamierzenia inwestycyjne mające związek z ochroną środowiska obejmują między innymi:

• zmianę technologii pirometalurgii w HM „Głogów I”,
• bieżące modernizacje wszystkich fabryk kwasu siarkowego,
• rozbudowę składowiska „Żelazny Most” i kontynuację dotychczasowych działań na rzecz ograniczenia jego wpływu na środowisko,
• prowadzenie prac na rzecz zagospodarowania odpadów poflotacyjnych ,
• intensyfikacja odzysku odpadów, zwłaszcza żużli hutniczych i produktu odsiarczania spalin z elektrociepłowni HM „Głogów”,
• prowadzenie prac pielęgnacyjnych na obszarach dawnych stref ochronnych.

ArcelorMittal, dążąc do zmniejszenia oddziaływania swoich zakładów na środowisko planuje na najbliższe lata szereg prośrodowiskowych inwestycji. Są to działania uzasadnione nie tylko ekologicznie, ale także ekonomicznie. Działania, których podjęcie w najbliższych latach rozważa ArcelorMittal Poland to m.in. budowa turbiny rozprężnej gazu wielkopiecowego dla wielkich pieców nr 2 i 3 pracujących w oddziale w Dąbrowie Górniczej. W Zakładach Koksowniczych Zdzieszowice planowana jest m.in. zabudowa turbozespołu 32 MW, dzięki czemu możliwe będzie jeszcze bardziej racjonalne wykorzystanie nadwyżek gazu koksowniczego powstającego w procesie. Jeszcze w 2012 roku transportowana dotychczas w kadziach odkrytych surówka będzie w oddziale w Krakowie przewożona specjalnymi kadziami torpedo. Wśród spodziewanych efektów tej zmiany wymienić można zmniejszenie zużycia paliwa potrzebnego do podgrzania surówki, a więc mniejszą emisję pyłu i gazów. W skali roku inwestycja ta umożliwi redukcję emisji CO2 o prawie 60 tys. ton.

Bardzo duże efekty środowiskowe przyniesie przebudowa jednego z kotłów w elektrociepłowni krakowskiego oddziału. Obecnie kocioł przystosowany jest do opalania pyłem węglowym, po modernizacji będzie on kotłem gazowym. W efekcie po pierwsze zmniejszy się stężenie zanieczyszczeń, w tym dwutlenku siarki, w emitowanych spalinach, po drugie powstanie mniej popiołów. Ponadto inwestycja umożliwi zwiększenie efektywności wytwarzania energii w trakcie procesu spalania gazów wielkopiecowych.

Zagospodarowanie gazu, który jest produktem ubocznym procesu wiekopiecowego jest obowiązkiem firmy, a jego spalenie w celu uzyskania energii jest najbardziej efektywnym ekonomicznie i ekologicznie rozwiązaniem. Co więcej, inwestycja pozwoli na ograniczenie emisji CO2 o prawie 50 tys. ton rocznie

W ciągu ostatniej dekady ArcelorMittal Poland S.A. dokonał modernizacji stosowanych technologii w celu obniżenia kosztów oraz minimalizacji oddziaływania na środowisko naturalne.

W przeliczeniu na jednostkę produkcji działania ArcelorMittal dały następujące efekty:

ograniczenie emisji pyłów o 89,3 %
ograniczenie emisji gazów o 63,4 %
ograniczenie zużycia wody o 70,2 %
ograniczenie zużycia energii elektrycznej o 52,3 %
ograniczenie zużycia gazu ziemnego o 58,5 %

Ponadto prowadzony jest recykling odpadów: żużel hutniczy przetwarzany jest na kruszywo wykorzystywane do budowy dróg, Pyły wykorzystywane są do produkcji cementu.

Działania zakładu zostały docenione przez niezależnych ekspertów. W 2007 roku ArcelorMittal uzyskał certyfikat zgodności funkcjonującego w Hucie środowiskowego systemu zarządzania z wymogami międzynarodowej normy PN-EN ISO 14001.

Wykres. Zużycie wody w ArcelorMittal Poland S.A. w latach 1988-2012

Wykres. Emisja zanieczyszczeń w ArcelorMittal Poland S.A. w latach 1988-2012

Bibliografia:

Publikacje:

1. Departament Informacji Gospodarczej Polska Agencja Informacji i Inwestycji Zagranicznych S.A. „Sektor metalurgiczny w Polsce”, Warszawa 2011,

2. Najlepsze dostępne techniki (BAT) wytyczne dla produkcji żelaza i stali huty zintegrowane, Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2005

3. Pacholski E., „Problemy eksploatacyjne występujące w elektroenergetycznych

sieciach Oddziału Zakłady Wzbogacania Rud” - Seminarium naukowo-techniczne Lubiatów, czerwiec 2001r.4. Rosada J., Ekologiczne aspekty wykorzystania obszarów objętych oddziaływaniem emisji hut miedzi do upraw rolniczych, Instytut Ochrony Roślin, Poznań 2007

5. ArcelorMittal, Update Magazyn klienta, Luxemburg 2012

Strony internetowe:

Współczesne problemy energetyki hutniczej referat

http://www.profuturo.agh.edu.pl/pliki/Pliki_III_KKMU/Zbiory_referatow/263-268_IS_Kostecki.pdf

http://hutnictwo.wnp.pl/globalne-problemy-lokalnego-hutnictwa,7882_2_0_0.html

http://ciborowski.host247.pl/hutnictw.htm

http://forsal.pl/artykuly/677034,arcelormittal_czasowo_wstrzymal_produkcje_w_warszawie.html

http://www.gigawat.net.pl/archiwum/article/articleview/57/1/13/index.html

http://globaleconomy.pl/content/view/73/3/

http://inwestor.msp.gov.pl/portal/si/338/24889/Przewidywane_trendy_na_swiatowym_rynku_metali_przemyslowych_w_2013_roku_w_kontek.html

http://wroclaw.gazeta.pl/wroclaw/1,36743,13659258,KGHM_Polska_Miedz_z_globalnymi_ambicjami__Co_planuje_.html