Trabajo Fin de Máster
Estudio técnico-económico para la mejora energética y ambiental del proceso de producción de acero en horno de arco eléctrico
Autor/es | Aguilar Leija, Diego Iván |
Director | Ronda Gálvez, Alicia |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental |
Fecha de publicación | 2024 |
Fecha de depósito | 2024-07-30 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Máster Universitario en Ingeniería Ambiental |
Resumen | La producción de acero bruto mundial fue de 1.885 millones de toneladas en 2022, lo que representó la generación del 10% (3,7 gigatoneladas) de las emisiones de CO2 producidas en el planeta. El proceso de producción del ... La producción de acero bruto mundial fue de 1.885 millones de toneladas en 2022, lo que representó la generación del 10% (3,7 gigatoneladas) de las emisiones de CO2 producidas en el planeta. El proceso de producción del acero puede ser hecho en un alto horno acería al oxígeno (Blast Furnace Basic Oxygen Furnace, BF BOF) o en un horno de arco eléctrico (Electric Arc Furnace, EAF). Los hornos de arco eléctrico reciclan la chatarra férrica para utilizarla como materia prima y tiene un menor impacto ambiental que la ruta integral para la producción de acero. El estudio que se presenta en este trabajo fin de máster describe la situación mundial de la industria siderúrgica, haciendo énfasis en el panorama actual de la Unión Europea. Los esfuerzos mundiales para conseguir los objetivos climáticos y el trabajo de la Unión Europea para lograr sus propios objetivos para 2030 y 2050 requieren que la industria del acero se descarbonice, entre otras medidas. En este contexto impulsar la producción de acero por la vía de los hornos de arco eléctrico puede significar un gran beneficio para la reducción de emisiones de CO2 y los esfuerzos orientados al cambio climático. Es por ello que este trabajo se centra en la optimización de aspectos energéticos y ambientales del proceso de producción de acero en hornos de arco eléctrico. Los objetivos de este estudio implican analizar el proceso general llevado a cabo en una siderúrgica de la ruta eléctrica, identificar los flujos de materiales y energía del proceso, realizar propuestas de mejora energética y ambiental, con el fin de seleccionar y analizar una de las propuestas hechas mediante un estudio técnico económico. La propuesta seleccionada permitirá conocer las contribuciones que ofrece en términos ambientales y la factibilidad económica de su implementación a través del análisis de costos y beneficios. La propuesta elegida es la instalación de un sistema fotovoltaico en una planta siderúrgica mediante el aprovechamiento del espacio disponible en el techo de la instalación. Esta propuesta se realiza tomando las características particulares de producción y dimensión de la planta industrial de la empresa Siderúrgica Sevillana S.A., la cual produce acero en hornos de arco eléctrico. Los resultados muestran una reducción anual del 9,2% (7.842 toneladas métricas) de las emisiones indirectas de CO2, una inversión inicial importante de 12.578.800 euros, pero una recuperación de la misma a los 4 años para un tiempo de vida útil del sistema de 25 años. World crude steel production was 1.885 millions of metric tons in 2022, which was 10% (3,7 gigatons) of CO2 emissions produced in the planet. The steelmaking process can be done in a blast furnace basic oxygen (BF BOF) or ... World crude steel production was 1.885 millions of metric tons in 2022, which was 10% (3,7 gigatons) of CO2 emissions produced in the planet. The steelmaking process can be done in a blast furnace basic oxygen (BF BOF) or in an electric arc furnace (EAF). Electric arc furnaces recycle ferrous scrap to use it as a raw material and to have a lower environmental impact than the integrated routed for steelmaking. This study describes the global steel industry situation, emphasizing in the current panorama for the European Union. Global efforts to reach the climate objectives and tbe European Union work for achieving its own targets by 2030 and 2050 require the steel industry decarbonization among other actions. In this context, boosting the electric arc furnace route may bring a significant reduction of CO2 emissions and contribute towards the whole climate change efforts. Therefore, this work focuses on the optimization of environmental and energy aspects in the steel production by the electric arc furnace route. The objectives of this study implicate analyzing the electric arc furnace route general process, identifying material and energy flows, making energy and environmental improvement proposals, and choosing and reviewing one of the proposals through an economic and technical analysis. The choosen proposal will allow to know its environmental benefits and the economic feasibility of its implementation with a cost benefit analysis. The selected proposal is the installation of a photovoltaic system in a steel factory through the exploitation of space available in the roof factory. This proposal takes in consideration dimensions and productions characteristics from Siderúrgica Sevillana S.A. company, which produces steel through the electric arc furnace route. The results show an annual reduction by 9,2% (7.842 metric tons) of CO2 indirect emissions, an important initial investment of 12.578.800 euros, but a payback period of 4 years for a 25 years photovoltaic system lifetime. |
Cita | Aguilar Leija, D.I. (2024). Estudio técnico-económico para la mejora energética y ambiental del proceso de producción de acero en horno de arco eléctrico. (Trabajo Fin de Máster Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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Aguilar Leija, Diego Ivan_M5821.pdf | 2.601Mb | [PDF] | Ver/ | |