دانلود مقاله فولادسازی اولیه کم کربن با استفاده از کوره های قوس الکتریکی
ترجمه نشده

دانلود مقاله فولادسازی اولیه کم کربن با استفاده از کوره های قوس الکتریکی

عنوان فارسی مقاله: فولادسازی اولیه کم کربن با استفاده از کاهش مستقیم و کوره های قوس الکتریکی: دیدگاه ارزیابی تاثیر محیطی
عنوان انگلیسی مقاله: Low-carbon primary steelmaking using direct reduction and electric arc furnaces: Prospective environmental impact assessment
مجله/کنفرانس: Procedia CIRP
رشته های تحصیلی مرتبط: مکانیک - مواد
گرایش های تحصیلی مرتبط: ساخت و تولید - متالورژی صنعتی
کلمات کلیدی فارسی: ارزیابی چرخه عمر، تولید فلز اولیه، کاهش مستقیم مسیر قوس الکتریکی، کربن زدایی، انتقال
کلمات کلیدی انگلیسی: Life cycle assessment; Crude steel production; Direct reduction-electric arc furnace route; Decarbonization; Transformation
نوع نگارش مقاله: مقاله پژوهشی (Research Article)
شناسه دیجیتال (DOI): https://doi.org/10.1016/j.procir.2023.02.117
لینک سایت مرجع: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221282712300121X
نویسندگان: Yannik Graupner - Christian Weckenborg - Thomas S. Spengler
دانشگاه: Institute of Automotive Management and Industrial Production, Germany
صفحات مقاله انگلیسی: 6
ناشر: الزویر - Elsevier
نوع ارائه مقاله: ژورنال - کنفرانسی
نوع مقاله: ISI
سال انتشار مقاله: 2023
ایمپکت فاکتور: 2.172 در سال 2022
شاخص H_index: 91 در سال 2023
شاخص SJR: 0.583 در سال 2022
شناسه ISSN: 2212-8271
فرمت مقاله انگلیسی: PDF
وضعیت ترجمه: ترجمه نشده است
قیمت مقاله انگلیسی: رایگان
آیا این مقاله بیس است: خیر
آیا این مقاله مدل مفهومی دارد: ندارد
آیا این مقاله پرسشنامه دارد: ندارد
آیا این مقاله متغیر دارد: ندارد
آیا این مقاله فرضیه دارد: ندارد
کد محصول: e17578
رفرنس: دارای رفرنس در داخل متن و انتهای مقاله
فهرست مطالب (ترجمه)

خلاصه
1. معرفی
2. روش ها
3. نتایج و بحث
4. نتیجه گیری
منابع

فهرست مطالب (انگلیسی)

Abstract
1. Introduction
2. Methods
3. Results and discussion
4. Conclusion
References

بخشی از مقاله (ترجمه ماشینی)

چکیده
تغییر اقلیم مستلزم تبدیل فرآیندهای تولید صنایع پر انتشار به سمت فناوری‌های کم کربن است. یکی از اصلی ترین تولیدکنندگان گازهای گلخانه ای، صنعت فولاد است. بنابراین، سازندگان فولاد در حال برنامه ریزی برای جایگزینی مسیر کوره اکسیژن پایه کوره بلند با کوره های احیاء مستقیم و قوس الکتریکی مبتنی بر هیدروژن هستند. بنابراین، می توان از انتشار مستقیم گازهای گلخانه ای تقریباً به طور کامل جلوگیری کرد. این شامل تغییرات در مواد و انرژی های مورد استفاده است. علاوه بر هیدروژن، گاز طبیعی برای احیای مستقیم سنگ آهن اهمیت بیشتری پیدا می کند. بنابراین، انتشار گازهای گلخانه‌ای در آینده مرتبط با فولادسازی کم کربن عمیقاً با تحولات محیط سیستم در هم تنیده است. بر اساس مسیرهای تبدیل بالقوه محیط سیستم، انتشار گازهای گلخانه‌ای آینده از گاز طبیعی و کاهش مستقیم مبتنی بر هیدروژن همراه با کوره‌های قوس الکتریکی مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای این منظور، یک رویکرد ارزیابی چرخه زندگی آینده نگر از گهواره به دروازه استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که اگر هیدروژن توسط الکترولیز تولید شود، انتشار گازهای گلخانه ای به شدت به ترکیب الکتریسیته بستگی دارد. استفاده از گاز طبیعی برای کاهش مستقیم یک گزینه کوتاه مدت قابل دوام است تا زمانی که کربن زدایی بخش انرژی بیشتر پیشرفت کند.

بخشی از مقاله (انگلیسی)

Abstract

Climate change requires transforming the production processes of high-emission industries toward low-carbon technologies. One of the main emitters of greenhouse gases is the steel industry. Therefore, steel manufacturers are planning to substitute the blast furnace-basic oxygen furnace route with hydrogen-based direct reduction and electric arc furnaces. Thus, direct greenhouse gas emissions can be avoided almost entirely. This involves changes in the materials and energies used. Besides hydrogen, natural gas is becoming more important for the direct reduction of iron ores. Therefore, future greenhouse gas emissions associated with low-carbon steelmaking are deeply intertwined with the developments of the system environment. Upon potential transformation pathways of the system environment, future greenhouse gas emissions from natural gas and hydrogen-based direct reduction coupled with electric arc furnaces are investigated. To this end, a prospective cradle-to-gate life cycle assessment approach is used. The results indicate that greenhouse gas emissions highly depend on the electricity mix if hydrogen is produced by electrolysis. Using natural gas for direct reduction is a viable short-term option until the decarbonization of the energy sector is further advanced.

 

Introduction

Due to climate change, it is required to decarbonize highemission industries such as the steel industry. Approximately 7% of global greenhouse gas (GHG) emissions result from steelmaking processes, especially from primary steelmaking [1]. In most cases, the coal-based blast furnace-basic oxygen furnace (BF-BOF) route is used for the primary production of crude steel [2]. However, alternative technologies for reducing direct GHG emissions of steelmaking already exist. As of today, most steel manufacturers are planning to substitute BFBOF production facilities with direct reduction plants (DRP) and electric arc furnaces (EAF) from 2025 onwards [3–5]. In this process design, sponge iron is produced within the DRP. Afterward, the sponge iron is further processed within the EAF for crude steel production. Existing DRPs are currently solely operated with natural gas (NG/DR) for direct reduction [1]. The NG/DR-EAF process serves as a transitional technology in the transformation process of integrated steel mills toward lowcarbon steelmaking. In the long term, NG/DR can be substituted by hydrogen-based direct reduction (H/DR) of iron ore. If hydrogen is used, direct GHG emissions can be reduced by up to 97% [6]. A framework for designing economically advantageous transformation pathways is developed within [7].

 

Conclusion

Most European steel manufacturers are planning to transform their integrated steel mills' production infrastructure toward DR-EAF production to significantly reduce GHG emissions from primary steelmaking. This article consists of a prospective cradle-to-gate LCA approach for DR-EAF steelmaking. For environmental impact assessment, it is differentiated between NG/DR, H/DR with hydrogen from electrolysis using the German electricity mix, and H/DR with hydrogen from electrolysis using electricity from onshore wind turbines. The developed assessment provides an understanding of the environmental impacts of the DR-EAF route considering different future developments of the system environment.

 

This study finds that direct GHG emissions can be reduced by around 96% if H/DR-EAF production is applied to substitute the BF-BOF route. However, indirect GHG emissions are highly intertwined with future developments of the system environment. Thus, fast decarbonization of the energy sector is highly important to heavily reduce overall GHG emissions. Also, GHG emissions from raw material extraction, processing, and transportation need to be reduced to aim for a low GHG emission steel industry. Process-related, direct GHG emissions are higher when NG/DR is applied. Indirect emissions, however, are less affected by system environment developments. Thus, natural gas provides a viable short-term option for the DR process. Besides decarbonization of the system environment which needs to be driven by policymakers, steel manufacturers need to focus on measures to increase their shares of low-carbon hydrogen in the early phase of the transformation process. To this end, electrolysis capacities need to be installed if sufficient external hydrogen sources for H/DR are not available. Also, increasing the share of low-carbon electricity to operate electrolysis facilities is of high importance.

بدون دیدگاه