Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Kar Metallurgiai és Öntészeti Intézet
DIPLOMAMUNKA Acélgyártási technológia szén-dioxid kibocsátásának meghatározására szolgáló rendszer vizsgálata az Ózdi Acélművek Kft-nél Készítette: Schön Márk Kohómérnök hallgató Kémiai fémtechnológiák főszakirány, Minőségirányítás kiegészítő szakirány
Egyetemi konzulens:
Dr. Harcsik Béla adjunktus
Üzemi konzulens:
Vincze Krisztina környezetvédelmi munkatárs
Készült:
Miskolc, 2014. május. 14.
Tartalomjegyzék 1.
Bevezetés ....................................................................................................................... 3
2.
Történelmi áttekintés ...................................................................................................... 4
3.
4.
5.
6.
7.
2.1.
Az acélgyártás története........................................................................................ 4
2.2.
Az Ózdi Acélművek Kft története......................................................................... 5
2.3.
Az Ózdi Acélművek Kft napjainkban ................................................................... 7
Üvegházhatású Gázok .................................................................................................... 8 3.1.
Az üvegházhatás................................................................................................... 8
3.2.
Az emberi tevékenységhez köthető üvegházhatású gázok ..................................... 9
Az ÓAM Ózdi Acélművek Kft technológiai folyamatai................................................ 13 4.1.
Hulladéktér......................................................................................................... 13
4.2.
Ívkemence .......................................................................................................... 16
4.3.
Üstkemence ........................................................................................................ 18
4.4.
Folyamatos acélöntőmű (FAM) .......................................................................... 20
4.5.
Hengermű .......................................................................................................... 22
EU-ETS Kereskedelmi rendszer bemutatása ................................................................. 26 5.1.
Az EU emisszió-kereskedelmi rendszere ............................................................ 26
5.2.
A kvóta-kereskedelmi rendszer lényege .............................................................. 28
5.3.
A rendszer hazai és nemzetközi jogszabályi háttere ............................................ 29
5.4.
Az EU-ETS rendszer a harmadik kereskedési időszak után ................................. 33
A kibocsátások meghatározására szolgáló módszerek [20] ........................................... 35 6.1.
A kibocsátás számítása a szabványos módszer segítségével ................................ 36
6.2.
A kibocsátás számítása anyagmérleg alapú módszer esetén ................................ 37
6.3.
A mérésen alapuló módszer ................................................................................ 37
Az ÓAM Kft. szén-dioxid kibocsátásának nyomon követésére létrehozott és fenntartott
rendszer ............................................................................................................................... 39 7.1.
Tevékenységi adatok meghatározása .................................................................. 39
7.2.
A forrásanyagok karbon-tartalmának meghatározása .......................................... 41
7.3.
A technológiai eredetű szén-dioxid kibocsátás számítása .................................... 42
7.4.
Forrásanyagok, termékek és melléktermékek tevékenységi adatainak mérésére
szolgáló mérőműszerek .................................................................................................. 44 7.5.
A felhasznált földgáz tevékenységi adatainak és kibocsátási tényezőjének
meghatározására használt műszerek ............................................................................... 46 1
7.6. 8.
9.
A folyamatok felelősei, és feladatuk leírása ........................................................ 47
Az Ózdi Acélművek Kft CO2 kibocsátásának vizsgálata ............................................... 49 8.1.
A tüzelési és a technológiai eredetű kibocsátás megoszlása ................................ 49
8.2.
Az alap és segédanyagokkal bevitt CO2 megoszlása ........................................... 52
8.3.
A maradó CO2 megoszlása ................................................................................. 56
8.4.
A gyártott acél és a kibocsátott CO2 mennyiségének kapcsolata.......................... 61
Összefoglalás ............................................................................................................... 63
10. Irodalomjegyzék........................................................................................................... 64
2
1. Bevezetés Az Ózdi Acélművek Kft.-nél rendkívül fontos az acélgyártási technológia szén-dioxid kibocsátásának és annak meghatározására szolgáló rendszernek a vizsgálata, mivel a 2005ben életbe lépő kiotói jegyzőkönyv szerint Magyarországnak is csökkentenie kell az üvegházhatású gázok kibocsátását. Az acélgyártási eljárások, valamint az Ózdi Acélművek Kft. szempontjából a legfontosabb ilyen üvegházhatású gáz a szén-dioxid. A kibocsátott szén-dioxid meghatározása, az acélgyártásban felhasznált alap-, segéd-, és ötvöző-anyagok karbon tartalma alapján történik. Nagyon fontos a kibocsátás lehető legpontosabb meghatározása, azért hogy a Magyar Állam felé éves szinten megfelelő mennyiségű kvótát adhasson vissza az acélmű. Napjainkra már tőzsdeszerűen kialakult a kvóta kereskedelem, ahol a cégek fel nem használt kvótáikat értékesíteni tudják, amit a többlet szén-dioxidot kibocsátó üzemek vásárolnak meg. A rendszer célja, hogy az üvegházhatású gázokat kibocsátó üzemek a jövőben ne részesüljenek ingyenes kvótakiosztásban, e helyett a számukra szükséges kvóták mennyiségéhez aukciók útján jussanak hozzá. A rendszer ezzel kívánja ösztönözni a szereplőket szén-dioxid kibocsátásuk csökkentésére, a megújuló energiák részarányának növelésére és a minél nagyobb energiahatékonyság elérésére. Ezek alapján elmondható, hogy egy üzem szén-dioxid kibocsátásának csökkentése mind környezetvédelmi, mind gazdasági szempontokból fontos. A szén-dioxid kibocsátás nyomon követése történhet számítással (szabványos- vagy anyagmérleg-alapú módszerrel), illetve folyamatos mérőrendszer segítségével. Az így kapott eredményeket, illetve a számítások és a felhasznált adatok megfelelőségét évente egy külső, a jelenlegi szabályok szerint akkreditált független hitelesítő céggel ellenőriztetni és hitelesíttetni kell. A kibocsátott mennyiség meghatározása során meg kell felelni a különböző jogszabályok és uniós irányelvek által előírt kritériumoknak ahhoz, hogy az üvegházhatású gázkibocsátásról hiteles, a valóságnak megfelelő képet kaphassunk. A fent leírtakból látszik, hogy a téma jelen van az acéliparban, azzal foglalkozni kell. Diplomamunkám célja az ÓAM Ózdi Acélművek Kft. üvegházhatású gázkibocsátásának meghatározására szolgáló rendszer vizsgálata, a technológia esetleges kibocsátás csökkentési lehetőségeinek felkutatása.
3
2. Történelmi áttekintés 2.1.
Az acélgyártás története
Az acélgyártás története azonos a vasgyártás történetével. Eleinte a vasércet kis gödrökben faszénnel izzították, így a faszén karbontartalma redukálta az ércet. Idővel ezeket a kezdetleges gödröket elkezdték bővíteni, méretüket növelni, falazatukat agyagbéléssel tartósabbá tenni, valamint huzattal gondoskodtak a tűz táplálásáról. Az így készített termék nem, vagy csak alig olvadt meg az alacsony hőmérséklet miatt, valamint karbontartalmuk alacsony maradt. Ezek voltak az első acélnak nevezhető termékek. Ezek után a technológia fejlődésével a kohók mérete elkezdett növekedni, valamint a levegő befúvás is korszerűbb, hatékonyabb lett. Az így kialakult nagyolvasztókban a vasérc teljes egészében megolvadt, így karbonnal beötvöződött, emiatt a termék rideg, és kovácsolhatatlan lett. Acélt ezután a nyersvas karbontartalmának eltávolításával tudtak gyártani, melyre különböző technológiák alakultak ki. [1] Az évek alatt számtalan acélgyártó eljárás jelent meg, de napjainkra csupán kettő technológia mondható hatékonynak és korszerűnek. Az egyik a konverteres acélgyártás melynek módszerei közül mára az oxigén befúvásos módszer
1. ábra Bessemer-konverter egykorú rajza [1]
maradt meg. Ennek az eljárásnak első képviselője az LD-konverter volt. Az oxigénbefúvás felülről történik egy lándzsán keresztül. A lándzsa alapvetően egy vízzel hűtött acélcső, amelyhez egy rézből készült fúvófej kapcsolódik. A konverter alakja eleinte a Bessemer- és a Thomas-konverter alakját követte, de később kialakultak a szimmetrikus alakok, amelyeken acélcsapoló nyílást is kialakítottak. A konverteres acélgyártás fő ismertetője hogy betétanyaga nagyrészt nyersvas, valamint hűtés gyanánt acélhulladékot is adagolnak be. [1] 2. ábra Konverter [1] 4
A napjainkban használt másik eljárás az elektro-acélgyártás amelyben ívfényes kemence segítségével általában vas- és acél hulladékból történik
acél
az
előállítása.
(történhet
más
vastartalmú betétekből is). [1] Először
1879-ben
Siemens
foglalkozott
ívfényes kemencében történő acélgyártással, de ipari alkalmazására
csak
a
Héroult-kemence
volt
alkalmas. Ennek a kemencetípusnak a második világháború után indult meg az újabb fejlődése, ekkor megjelentek a nagy teljesítményű HP illetve
3. ábra Héroult-kemence [1]
UHP ívkemencék. [1] Tehát elmondható, hogy a ma használt eljárások közül a konverteres acélgyártának van nyersvas igénye, ellentétben az elektro-acélgyártással ami 100% hulladék betéttel is tud dolgozni. A két technológia közül az ívfényes kemencék kezdenek előtérbe kerülni Európában, ugyanis kevesebb tőkével, jó termelékenységű acélművet lehet létesíteni, ellentétben a konverteres acélgyártással, amihez szükséges egy integrált acélmű létrehozása.
2.2.
Az Ózdi Acélművek Kft története
Az Ózdi Kohászati Üzemek (ÓKÜ) az észak-magyarországi iparvidék egyik legjelentősebb kohászati üzeme volt. 1845-ben jött létre a Gömöri Vasművelő Egyesület, amely Ózdon épített új gyárat, és lényegében ezzel született meg az ózdi vasgyártás. Ezzel párhuzamosan Salgótarjánban is hasonló törekvések valósultak meg, és 1868-ban megalakult a Salgótarjáni Vasfinomító Társulat. 1881-ben sor került a két gyár egyesülésére, amely a „Rima”, azaz a Rimamurány-Salgótarjáni Vasmű Rt., néven alakult meg. Ez volt a kor vaskohászati mamutvállalata. A „Rimát” 1946 végén államosították, majd az ózdi gyárból nemzeti vállalat (ÓNV) lett. Csak később 1950-ben vette fel az Ózdi Kohászati Üzemek nevet. Az 1960-as évek elején nagy műszaki fejlesztéssorozat történt a gyárban, metallurgiai és hengerlési vonalon egyaránt. Később, az 1970-es évek elején tovább folytatták a
5
fejlesztéseket, ekkor került megépítésre a korszerű folyamatos öntőmű (FAM) és a rúd- és dróthengermű (RDH). [2] Az 1990-es évek elején az Ózdi Kohászati Üzemek főbb termelő berendezései a következők voltak: négy nagyolvasztó, kilenc martinkemence, a folyamatos acélöntőmű és a hengersorok: blokksor, bugasor, rúd- és dróthengermű, tartósor, triósor, középsor, finomsor, gyorssor és abroncssor. A magyarországi rendszerváltás gyökeres változásokat hozott az ÓKÜ életében. Megszűnt a KGST és ezzel összeomlott a keleti piac, ami a termékek jelentős részének befogadója volt, ezért a termelés jelentősen lecsökkent. Az import liberalizációja és az állami támogatás leépítése következtében a hazai ipar gyakorlatilag kiszolgáltatott helyzetbe került, több vállalat csődbe jutott. Nehéz helyzetbe került az ÓKÜ is, amikor 1992 márciusában megszűnt az acélgyártás. [2]
4. ábra 1954. március 27. Az Ózdi Kohászati Üzemek látképe. [3] Privatizációs, illetve reorganizációs céllal 1992. január 1-jével létrejött az Ózdi Acélárugyár Kft., amiből 1995. január 1-jén Ózdi Acélművek Kft. (ÓAM Kft.) lett. Ennek vagyona mindössze az RDH-ból állt. Az ÓAM Kft-t 1997. május 23-ai dátummal megvásárolta a Max Aicher GmbH & Co. nevű német vállalatcsoport, amely 2000-ben egy miniacélművet helyezett üzembe, a rúd- és dróthengermű kiszolgálására. [2]
6
A város közepén fekvő régi gyár épületeinek és gyáregységeinek legnagyobb részét lebontották. A termelés és foglalkoztatás megszűnésével közel 5000 ember vált munkanélkülivé. [2]
2.3.
Az Ózdi Acélművek Kft napjainkban
Az ÓAM Ózdi Acélművek Kft. jelenleg közel 400 főt foglalkoztat. Az acélmű egy elektro-kemencéből, egy üstkemencéből és egy négyszálas folyamatos öntőműből áll, amihez kapcsolódik a rúd- és dróthengermű ahol melegen hengerelt betonacélt, köracélt, hengerhuzalt és hegesztett betonacél-síkhálót állítanak elő. A cég engedélyezett acélgyártási kapacitása 400 000 tonna/év, az engedélyezett maximális hulladék felhasználás 600 000 tonna/év. Ennek megfelelően 2008-ban a termelt buga mennyisége 346 386 tonna, a készáru mennyisége pedig 282 468 tonna volt. A 2008-ban kirobbant gazdasági világválságnak köszönhetően a cég éves termelése jelentősen visszaesett. 2012-ben a bugatermelés csupán 52 375 tonna, a készárutermelés 49 474 tonna volt. A cég 2013-ban exporthitel segítségével elkezdte a termelés növelését így abban az évben a bugatermelés 138 747 tonna, a készárutermelés 134 238 tonna volt. Az OAM Ózdi Acélművek Kft. fejlődése remélhetőleg töretlen marad.
7
3. Üvegházhatású Gázok 3.1.
Az üvegházhatás
Az üvegházhatás olyan jelenség, amelynél a bolygónk légköre a napunk fényére átlátszó, de a saját hőmérsékleti sugárzása számára átlátszatlan. Emiatt a föld felszínéről a hő nem tud visszasugározódni az űrbe, hanem jóval lassabb fizikai és meteorológiai folyamatok során távozik el. A jelenség növeli a felszín és a légkör hőmérsékletét.[4] A jelenség a következőképpen zajlik:
A Nap mondhatni abszolút fekete testként viselkedik, és kb. 5780 K felszíni hőmérsékleten sugároz. Sugárzási energiájának 90%-a 0,4-4µm közötti hullámhossz tartományba esik, a maximális sugárzás intenzitása pedig a 0,5µm hullámhosszon tapasztalható, ami a látható spektrum sárga tartománya. Ennek a sugárzásnak a 30%-a visszaverődik a világűrbe, a felhőkről és a felszínről.
A Földre érkező fény nagy részét a felszín elnyeli, ami ennek hatására felmelegszik, ám az biztos, hogy ez a hőmérséklet nem éri el a 60°C-ot. A Földnek a 60°C-hoz tartozó hőmérsékleti sugárzásának energiája jóval kisebb, mint a Napé, valamint hullámhossza a távoli infravörösbe esik.
Ennek az energiának a nagy része nem képes áthatolni a légkörön, és ezért nem tud kisugárzódni az űrbe. Csak jóval lassabb hőátadási, és áramlási folyamatokkal tudja elhagyni a Földet, és ez a felszín és a légkör melegedéséhez vezet. [4] 1. táblázat Üvegházhatású gázok és szerepük [4] Üvegházhatású gáz
Aránya a légkörben természetes
megnevezése
körülmények között
vízgőz
36–70%
szén-dioxid
9–26%
metán
4–9%
ózon
3–7%
8
Ahhoz, hogy ez a jelenség lejátszódhasson, olyan gázok jelenlétére van szükség a légkörben, amelyek a föld sugárzása számára átlátszatlanok. Azokat a gázokat, amelyek így viselkednek, üvegházhatású gázoknak nevezzük. A természetes eredetűek az 1. táblázatban láthatóak előfordulási arányukkal együtt. [4]
3.2.
Az emberi tevékenységhez köthető üvegházhatású gázok
Szén-dioxid: A természetben főként az élő szervezetek biológiai folyamataiból, vulkánok és óceánok működéséből ered. Az emberiség főként a fosszilis energiahordozók (kőolaj, földgáz, kőszén) elégetésével járul hozzá a légkör szén-dioxid tartalmához. Az erőművek, az ipar illetve a közlekedés ezek közül a legjelentősebb kibocsátók. A szén-dioxid légköri koncentrációjának növekedésében nagy szerepet játszik az erdők kiirtása, ugyanis a növényvilág nagymértékű szén-dioxidot köt meg. [4]
Emberi tevékenységekből származó üvegházhatású gázok előfordulási aránya a légkörben
Dinitrogén-oxid 4,9%
Fluor tartalmú gázok 0,6%
Metán 30%
Szén-dioxid 54,7% Egyéb üvegházhatású gázok 9,8%
5. ábra Emberi tevékenységből származó üvegházhatású gázok előfordulási aránya a légkörben [5]
9
Metán: A természetben is előforduló üvegházhatású gáz, amely főként a szerves anyagok rothadási folyamataiból eredhet. Az emberi tevékenység nyomán az energiaszektor, a mezőgazdaság, valamint a hulladékgazdálkodás és szennyvízkezelés révén jut a legtöbb metán a légkörbe. Ezen kívül a kőolaj- és földgáz-kitermelés során, valamint a földgázszállító csővezetékek repedéseiből is kerül a légkörbe jelentősebb mennyiség. [4] Dinitrogén-oxid: A természetben a nitrogén tartalmú élő szervezetek bomlásából ered. Az emberi tevékenység nyomán a műtrágya használat, a hőerőművek valamint a közlekedés révén jut a légkörbe. Ezek közül leginkább a műtrágya a felelős a légkör dinitrogén-oxid tartalmáért. [4]
Üvegházhatású gázok kibocsátása különböző szektorokra vonatkoztatva Mezőgazdaság 8,6% Oldószerek 0,2%
Szennyvíz 2,6%
Ipari folyamatok 8,0% Energia ipar 29,2%
Kiszökő gázok 1,6% Más égéstermékek 0,2% Háztartások és szolgáltatók 13,6%
Gyártás 11,6%
Más közlekedés 0,2%
Nemzetközi tengeri hajózás 3,3% Nemzetközi hajózás 0,4%
Közúti közlekedés 17,2%
EU légiközlekedés 0,4% Nemzetközi légiközlekedés 2,6%
Vasúti közlekedés 0,2%
6. ábra Üvegházhatású gázok kibocsátása különböző szektorokra vonatkoztatva [6]
10
2. táblázat Üvegházhatású gázok globális felmelegedési potenciáljai és légköri tartózkodási idejük [7]
Gáz
Képlet
GWP*
Légköri tartózkodási idő (év)
Szén-dioxid
CO2
1
50-200
Metán
CH4
23
8,4-12
Dinitrogén-oxid
N2 O
314
120
CHF3
12000
260
HFC-134a
CH2FCF3
1300
14
HFC-143a
C2H3F3
3800
48
Perfluor-metán
CF4
6500
50000
Perfluor-etán
C2F6
9200
10000
Perfluor-propán
C3F8
7000
2600
Perfluor-hexán
C6F14
9000
3200
Kén-hexafluorid
SF6
22200
3200
CFC-11
CFCl3
4600
45
CFC-12
CF2Cl2
10600
102
CFC-113
CF2CFCl3
6000
85
H-1211
CBrClF2
1300
11
H-1301
CBrF3
6900
65
CHF2Cl
1700
12
CH3CF2Cl
2400
19
Fluorozott szénhidrogének (HFC) HFC-23
Perfluor-karbonok (PFC)
Telített freonok (CFC)
Halonok
Telítetlen freonok (HCFC) HCFC-22 HCFC-142b
*GWP = Global Warming Potential = Globális felmelegedési potenciál (100 évre vonatkoztatva)
11
A mesterséges üvegházhatású gázok emberi tevékenység által kerülnek a légkörbe. Ezek közül a legjelentősebbek a kén-hexafluorid (SF6), a fluorozott szénhidrogének (HFC-k) és a perfluor-karbonok (PFC-k), amelyek leginkább különböző ipari folyamatokból származnak.
Oldószerként,
hűtőközegként,
habosító
anyagként,
tűzoltó
készülék
töltőanyagaként, zsírtalanító anyagként, házakban használt szigetelőanyagok alapvető összetevőjeként való felhasználásuk során, illetve eredményeképp jutnak a légkörbe.[4] Hatásuk az éghajlatváltozásra különböző lehet ezért ennek mérésére vezették be a globális felmelegedési potenciál kifejezést (GWP), ezzel fejezhető ki számszerűen az egyes gázok üvegházhatása. Az értéket azonos tömegű szén-dioxidhoz viszonyítják, például: 1 tonna kén-hexafluorid 22 200 tonna szén-dioxid egyenértéknek felel meg 100 évre vonatkoztatva. [4] Az ipari forradalom előtt a természetes üvegházgázok koncentrációja a légkörben, közel állandó volt, de az iparosítás kezdetétől előfordulási arányuk egyre nagyobb lett, valamint megjelentek más gázok is. A fosszilis tüzelőanyagok elégetésének köszönhetően a légkör szén-dioxid tartalma jelentős mértékben, 280 ppm-ről 387 ppm-re emelkedett (2010. évi adat). [4] 3. táblázat Üvegházhatású gázok légköri változása [4]
Gáz
Iparosítás előtt
Jelenlegi szint (2010. évi adatok)
Növekedés 1750 óta
Szén-dioxid
280 ppm
387 ppm
104 ppm
Metán
700 ppb
1745 ppb
1045 ppb
Dinitrogén-oxid
270 ppb
314 ppb
44 ppb
0
533 ppt
533 ppt
CFC-12
12
4. Az ÓAM Ózdi Acélművek Kft technológiai folyamatai Az üzemben ívfényes kemence segítségével 100%-ban hulladék felhasználásával nyers acél-t gyártanak. Ezt az üstkemence állomáson ötvözik, és a hőmérsékletét beállítják az öntésnek megfelelően. A folyamatos acélöntőműben (FAM) az acéladagok leöntésre kerülnek a Danielli típusú 4 szálas ívkristályosítós öntőgépen. Az így gyártott bugákat a hengerműben a tolókemencébe adják ahonnan az előnyújtó sorra, majd a rúdsorra kerülnek. Az így gyártott termékeket a hűtőpadon tárolják, ezután a raktárba, vagy közvetlenül a vevőhöz kerülnek.
7. ábra Az Ózdi Acélművek Kft látképe napjainkban
4.1.
Hulladéktér
A technológiai folyamatokat megvizsgálva sorrendben az első állomás a fedett és daruzott hulladéktér, ugyanis itt kerül sor a betét összeállítására, ami az elektroacél-gyártás első lépése. A hulladéktér első feladata a hulladék fogadása, amely érkezhet közúton, és vasúton. Mindkét esetben fontos a beérkező ócskavas mérlegelése, állapotának felmérése, és osztályozása, valamint az esetlegesen bekerült nem mágnesezhető elemek kiválogatása.
13
8. ábra A hulladéktér A fedett hulladéktárolóban megkülönböztethetően, betonfallal elválasztva találhatók a különböző hulladékok, minőségük szerint csoportosítva. A hulladékok fő minőségjellemzői a vegyi összetétel, térfogatsűrűség, és folyékony acélra számított kihozatal.(4. táblázat). 4. táblázat Ötvözetlen hulladékok csoportosítása
Hulladék megnevezése
Térfogatsűrűség
Folyékony acéltömegre
minimum (kg/m3) számított kihozatal nehéz acélhulladék
1000
92%
extra nehéz hulladék
1500
92%
laza acélhulladék
700
84-89%
vegyes acélhulladék
700
84-89%
bálázott acélhulladék
1200
88%
sredderezett hulladék
1200
89%
salakból kitermelt hulladék
1500
78%
nyersvas- és kokillatöredék
1500
92%
14
Az ÓAM Kft.-nél a közúton beérkező hulladékok átvételére két darab betonozott hulladékfogadó terület lett kialakítva. A szállító járművek valamely fogadó területre leöntik a beszállított hulladékot, ahol megtörténik a szállítmány minőségének ellenőrzése, majd a nem mágnesezhető elemek eltávolítását követően, a minőség függvényében, a fedett hulladéktároló csarnok megfelelő boxába kerül. A vasúton beérkező hulladékokat a vagonokból egy elektromágnes segítségével távolítják el és helyezik közvetlenül a minőségüknek megfelelő tárolóboxba. A hulladék tárolása és előkészítése után a következő lépés a betétösszeállítás. Az ívkemence adagolása nyitható fenekű kosarakkal történik, amelyből 6 db áll rendelkezésre. Az egy adaghoz szükséges hulladék mennyiséget (kb.: 60-65 t) 2-3 kosárral lehet biztosítani. A felhasznált kosarak mennyisége a hulladék minőségétől függ. A kosarak töltése történhet készletből, és/vagy közvetlenül beszállítók szállítmányaiból.
9. ábra A hulladék beadagolása hulladékkosárral Az acélgyártáshoz felhasznált fémes hulladék mennyiségét és típusait, a gyártandó acélminőség és a rendelkezésre álló hulladék alapján, a gazdaságosság figyelembe vételével kell meghatározni. A hulladék kosárba rakása elektromágneses és/vagy markoló daruval történik. A kosarat ezután 200 atmoszférás nyomóerejű prés alá állítják, és a hulladékot tömörítik annak érdekében, hogy a kosárban lévő hulladék mennyisége elérje a 25-30 tonnát, amit 15
mérlegkocsival mérnek. A cél, hogy az ívkemence adagolása minél kevesebb kosárral menjen végbe. Ezután a kosarat a normál nyomtávú 60 tonna teherbírású hulladékátadó vasúti kocsival a kemencecsarnokba vontatják. Az ívkemencébe a hulladék berakása adagoló daruval történik. A kiürített, zárt fenekű kosarat ezután visszahelyezik az átadó kocsira, amelyen visszakerül a hulladéktérre újbóli felhasználásra. A kemencebetét beolvadási karbon-tartalmának növelése céljából a hulladékkal együtt darabos kokszot, elektróda törmeléket, tört vasat, demagolt nyersvascipókat is használnak. A kemencébe kisszemcséjű kokszot is adagolnak habos salak képzése céljából.
4.2.
Ívkemence
Az acélmű fő technológiai folyamata, az acélgyártás, ívfényes kemence segítségével történik, amely egy 60 tonna névleges betéttömegű VOEST-ALPINE típusú kemence. Ez a folyamat 3 fő részre bontható: beolvasztás, kikészítés, és csapolás. A kosár beadagolása után, a vízhűtéssel ellátott tető, olvasztási helyzetbe, a kemence fölé fordul. Az elektródák leengedése után kezdetét veszi az olvasztás, a maximális terhelés kb.80%-ának megfelelő teljesítménnyel. Erre a falazat védelme miatt van szükség, 1-2 percig, amíg ki nem alakul a megfelelő ív.
10. ábra Az elektrokemence, olvasztás közben
16
Ezután kezdődik a főolvasztás maximális teljesítményen, ami 42 MW-nak felel meg, valamint ezzel egy időben lándzsák segítségével megkezdődik az oxigén befúvása az ajtón keresztül a fürdőbe. Megtörténik a tetőn keresztül a koksz és a darabos égetett mész adagolása. Később az olvasztás 10. percében megindul a kokszpor befúvása, amit össze kell hangolni az oxigén befúvással, ahhoz hogy megfelelő habos salak alakuljon ki. A habos salak célja:
az ív eltakarásával védi a falakat és a fedelet,
csökkenti a salak (FeO) tartalmát,
a diffúziós utak csökkentésével növeli a salakban lejátszódó reakciók sebességét,
javítja a hőátadást A beolvadás után következik a kikészítés. Beolvadtnak akkor tekinthető a fürdő, ha a
falazaton és a fürdőben nem található hulladék, és a fürdő hőmérséklete elérte a kb. 1560-1580°C-ot. A kikészítés lényege a megfelelő hőmérséklet és összetétel biztosítása csapoláshoz, ezért az olvasztás befejezése után az acélból mintát vesznek, megmérik annak hőmérsékletét és meghatározzák a karbontartalmát. A mintát színképelemzés segítségével rövid idő alatt megelemzik, és az összetételt számítógépen keresztül közlik az acélgyártóval. A mért adatok alapján kell meghatározni a frissítési eljárást, amely többnyire oxigén és/vagy kokszpor befúvásból, valamint égetett mész adagolásból állhat.
11. ábra Csapolás 17
Amennyiben az acél összetétele és hőmérséklete (1620°C–1660°C), valamint a használni kívánt acélüst állapota megfelelő, kezdetét veszi a csapolás. 8-10 tonna acél kifolyása után sor kerül az előre meghatározott mennyiségű ötvöző és dezoxidáló anyagok surrantón keresztüli hozzáadására. Ezek a következők lehetnek:
égetett mész,
karbonizáló anyag,
dezoxidálók (FeMn, FeMnSi, FeSi, Al)
egyéb ötvözők (FeV, FeCr, stb.)
Csapolás után 6-9 tonna folyékony acélt és salakot hagynak a kemencében, a beolvadási körülmények javítása, az ív stabilitásának növelése, és a fajlagos beolvasztási villamos energia igény csökkentése céljából.
4.3.
Üstkemence
Csapolás közben és után porózus téglán keresztül argonos átöblítést alkalmaznak. Csapolás után az adag az üstmetallurgiai állomásra kerül. Az argonozás elősegíti az üstbe adagolt ötvöző-és dezoxidáló anyagok oldódását, homogenizálja az acélfürdőt, ugyanakkor jelentősen csökkenti az acél zárvány- és gáztartalmát. Az üstmetallurgiai állomáson elvégzendő feladatok:
Összetétel beállítása (ötvözés)
Hőmérséklet beállítása (hevítés)
Dezoxidálás
Homogenizálás
18
12. ábra Az üstkemence működés közben Az üstmetallurgiai állomásra beérkezett adagon 5 percig kell alkalmazni argonöblítést a megfelelő homogenitás miatt, majd ezt követően megmérik a hőmérsékletét, próbát vesznek, és ha szükséges megmérik az acél aktív oxigéntartalmát. A mérési adatok és az elemzés ismeretében meghatározható a szükséges ötvözők mennyisége és fajtája, valamint a hevítés időtartama. Az ötvözőanyagok esetében fontos a szárazság, az alacsony portartalom és az 5-40mm-es szemcsenagyság. Amennyiben az adagolandó ötvözőanyagok mennyisége az 5 kg/t-át meghaladja, az ötvözést több lépésben hajtható végre közbülső melegítésekkel. Próbavételkor, hőmérséklet- és aktív oxigéntartalom méréskor a melegítést szüneteltetik, valamint az elektródákat kiemelik a fürdő fölé. Az ötvözés és melegítés elvégzése után újabb méréseket és próbavételt kell elvégezni, és az eredmények birtokában lehet dönteni az utókezelések szükségességéről. 5. táblázat ÓAM ötvöző anyagai
Név
Vegyjel Felhasználási forma Adagolás
Ferromangán
FeMn
darabos, zúzott
üstbe
Ferroszilicium
FeSi
darabos, por
üstbe
Ferrovanádium FeV
darabos
üstbe, dezoxidálás után
Szilikomangán
darabos
üstbe
SiMn
19
Amennyiben az acél összetétele és hőmérséklete az előírásoknak megfelel, valamint megfelelően dezoxidált, az adagot továbbküldik öntésre. Amennyiben az acél összetétele és/vagy a hőmérséklete az előírástól eltérő, összetételi és/vagy hőmérsékleti korrekciókat kell végrehajtani (ötvözés, hevítés). Az összetételi és hőmérsékleti előírásoknak megfelelő adagot daru segítségével átadják a folyamatos acélöntőműnek. 6. táblázat ÓAM dezoxidáló anyagai Név
Vegyjel Felhasználási forma
Alumínium
Al
tömb, dara, huzal
Kalciumszilícium
CaSi
darabos, por, porbeles huzal salakra, üstbe
Ferromangánszilícium FeMnSi darabos
Adagolás kemencébe, üstbe kemencébe, üstbe
A különböző komplex dezoxidáló anyagokat minden esetben az üstbe kell adagolni csapolás vagy üstkezelés közben.
4.4.
Folyamatos acélöntőmű (FAM)
Az öntőgép Danielli típusú négyszálas, köríves, amely kúpos-íves kristályosítóval van felszerelve. Minőségtől, és felhasználás céljától függően az öntési mód lehet szabadkifolyású vagy merülőcsöves, melynek lényege hogy az öntési sugár nem érintkezik a környezettel. Az öntőgép által önthető bugaméretek: 120x120 mm, 130x130 mm, 140x140 mm, 160x160 mm, 170x170 mm. Elsősorban lágy karbonacélok, és betonacélok leöntésére alkalmas. A gép sebességtartománya: 0,4-3,2 m/perc, de a különböző szelvényekhez eltérő öntési sebességek tartoznak. A sebességet a szelvény mérete mellett a gyártandó acél minősége és a szekvens öntések által megkövetelt követési idő határozza meg. Öntési folyamat: Az üstkemencés kezelés végeztével ismét hőmérsékletmérésre kerül sor. Amennyiben a mért érték az előírttól eltér annak megfelelően kell az üstöt vagy hevíteni az üstkemence álláson, vagy várakoztatni. Az eltérés csak pozitív irányba lehetséges, és maximum 10°C-al, az előírttól való negatív eltérés nem megengedett. Az öntési hőmérséklet beállítását követően az üstöt az üstszállító kocsiról a daru a folyamatos acélöntőmű üstfordító torony fogadó oldalához szállítja. Az üst bruttó súlyát nyugalmi helyzetben megmérik, majd a tetejére 20
ráhelyezik az acélfedőt. Ezután az üstöt a fordító torony segítségével öntési helyzetbe fordítják, a közbenső üst, öntésre való beállítása, a kokillák fölé helyezése mindezek előtt már megtörtént. Amennyiben az öntés védőcsővel történik, manipulátor segítségével az acélüst hosszú kagylójára felhelyezik a merülőcsövet, és csak ezután kerülhet sor a tolózár nyitására. Amikor az acélsugár megindul, annak erősségét és becsapódásának mértékét, a tolózár állításával kell szabályozni. Amikor a folyékony acél szintje eléri a közbenső üst 1/3-át, az acél felületére száraz fedőport terítenek, majd az öntési szintet kb. 650 mm magasságban állítják be.
13. ábra FAM öntés közben, üst, és közbenső üst
Öntés megkezdésekor a tűzálló zsinór kihúzásával szabaddá válik a kagyló, amin keresztül az acélsugár megjelenik. Amennyiben az terít, fröcsköl, félrever, az öntést nem lehet elindítani, és az acélt a vészcsatornába kell engedni. Ha 1,0-1,5 perc múlva sem válik szabályossá a kiömlő acélsugár, azt a szálat be kell zárni. A szálak indítása után az öntési sebesség és a hőmérséklet függvényében kell a közbenső üst acélszintjét beállítani, ami nem csökkenhet 40mm alá a tűzálló és szennyező anyagok késztermékbe kerülésének elkerülése érdekében. A leöntött szálakat mechanikus ollóval vágják méretre, és innen adják tovább vagy 21
a bugatérre, vagy a hengerműbe. Az energia és költséghatékonyság érdekében a gyártási folyamatok nagyrészt úgy vannak szabályozva, hogy a bugák a leöntést követően azonnal a hengerműi melegítő kemencébe kerülhessenek. A folyamatos acélöntés előírásai:
egymást követő adagok csak azonos minőségűek lehetnek,
a soron következő adag hőmérséklete a kiadott előírásnak megfelelő legyen,
öntési helyzetben lévő üstöt zárni csak abban az esetben lehet, ha a következő üstöt a fordító torony fogadó oldalára helyezték,
a fordítás alatt a közbenső üstben az acélszint 500 mm fölött kell, hogy legyen.
14. ábra FAM, bugák elhúzása közben
4.5.
Hengermű
A Rúd és Dróthengermű folyamatos elrendezésű, kombinált, 400 000 tonna/év névleges kapacitású hengersor, mely 5,5-40 mm-es mérettartományban, körszelvényű és bordás acélokat termel. A hengerlés egy időben vagy csak a rúdsoron (egy érben), vagy csak a drótsoron (két érben), illetve párhuzamos hengerlés folyhat. A hengersor ellátásához a kiinduló bugát az acélmű biztosítja, amelynek a bugatéren történő mozgatását 15 tonna teherbírású mágnes-üzemű futódaru végzi. A tárolási kapacitás kb. 20 000 t. A mágnes daruk 22
a bugákat rakásbontóra helyezik. A beadó görgősorról a bugák kettesével kerülnek a kemencébe. [8] A bugákat OFAG tervezésű négyzónás tolókemencében melegítik fel hengerlési hőmérsékletre, melynek névleges teljesítménye 85 t/h. Egyszerre 165 db buga hevíthető a kemencében, valamint a jól szabályozható zónáknak köszönhetően lehetséges a 60-90 t/h teljesítményintervallumon belüli gazdaságos működtetés. A kemence névleges leégési vesztesége 1-1,5 %. A bugákban mérhető legnagyobb hőmérsékletkülönbség 25°C a kemence jó, és egyenletes hevítésének köszönhetően.
15. ábra A hengermű csarnoka A bugát 1100-1200°C-os hőmérsékletre melegítik, és a bugakitoló gép segítségével a dobváltóba, majd az ingaollón és az élreállítón keresztül az első üregbe tolják. Ezután a technológiai folyamat a végterméket tekintve kéttípusú lehet, rúd- és dróthengerlés. Dróthengerelésnél a dobváltó a bugát felváltva az egyes és kettes érbe juttatja. Az élreállító és az első állvány közé iktatott lengő olló a hengersor üzemzavara esetén működtethető, vagy amennyiben szükséges, a bugavégek levágására szolgál. [8] A hengerlési technológia szempontjából a hengersort előnyújtó-, közbülső- és rúdkészsorra lehet csoportosítani. Az előnyújtó sor 9 db duó hengerállványból áll, amelyek enyhe húzással dolgoznak. A hengerek az első pár kivételével csoportos meghajtásúak. Az előnyújtósor 9 állványa után végvágó ollók vannak beépítve, amelyek levágják a szál első és hátsó roncsolt végét. A közbülső és rúdkészsor 4–4 folytatólagos elrendezésű duó 23
hengerállványból áll. Az első 4 állvány horizontális, míg a további 4 állvány horizontálisvertikális elrendezésű. A közbülső- és rúdkészsorra beépített hengerek és üregek a készméret függvényében változnak. Az átmérő növekedésével egyre kevesebb állványra van szükség. Az utolsó hengerállványból kifutó termék a hűtőszakaszon keresztül a hűtőpadhoz kerül. A hengersor a hűtőrendszerrel alkalmas mikroötvözés nélküli, alacsony C, Mn tartalmú acélból magas folyáshatárú, jól hegeszthető betonacél gyártására, mivel a legolcsóbb szilárdságnövelési eljárás a hegeszthetőségi tulajdonságok megőrzése mellett a hengerlési melegből történő hőkezelés (szabályozott hűtés).
16. ábra Hengermű, előnyújtó sor A hűtőrendszer a THERMEX eljárás alapján készült. A hűtőszakasz 16,6 m hosszú, és 34 fúvókával van ellátva, amelyekből 6–15 bar nyomással, max. 1000 m3 / h mennyiségű víz kerül felhasználásra. A hűtővíz kimenő maximális hőmérséklete 30 C°, melynek hatására a szálat 500-620°C-ra képes lehűteni, ami után a darab a gereblyés rendszerű hűtőpadhoz érkezik. A hűtőpad hossza 90 m, hasznos szélessége 8,5 m. A hengerelt terméket repülőolló darabolja fel a szükséges hosszúságra. A rúdsoron a pb 8, pb 10, pb 12, pb 14-es betonacélok hengerlése Slit-Rolling eljárással történik. [8] Dróthengerlés esetén a közbülsősor hét horizontális henger párból áll, melyek azonosak a rúdsoriakkal. A közbülső sorról kiinduló szál átvezető asztalon keresztül két 24
Schloemann blokkba kerül. A két átvezető asztal között még egy-egy hengerpár helyezkedik el. Ez az elrendezés biztosítja, hogy a blokkba befutó szál a két hurokképzés által méretpontosabb legyen. A hurok szabályozása kézi vezérléssel történik. A Schloemann blokkok egy közös keretben elhelyezett, X-elrendezésű, nyolc hengerpáros, két csoportban meghajtott hengerlő gépek. A keret, és a keretben a hengerek is hidraulikusan rögzítettek. A blokkok után a szálak első és hátsó végének levágására, valamint a levágott vég feldarabolására szolgáló ollócsoport (2 gyűrűsolló + 1 szecskázó olló) található. Az X-blokk utáni átvezető szakasz a szálvezetésen kívül a hengerhuzal minimális hűtését is biztosítja. A végvágó ollókon áthaladó szálak szálvonszoló közbeiktatásával menetképző berendezésbe kerülnek. Az innen lekerülő spirál menetek láncos szállítószalagon haladva hűlnek tovább, melynek végén helyezkedik el a köteggyűjtő és a préselő berendezés. A köteggyűjtőről lekerülő kötegek, gyűjtő elszállító görgősoron át egy-egy kötegátadó segítségével fekvő helyzetben gyűjtőkocsikra kerülnek. A készáru kiszállítás mind a drótsorról, mind a rúdsorról közúti vagy vasúti kocsival történik. [8]
25
5. EU-ETS Kereskedelmi rendszer bemutatása Az EU-ETS (Emission Trade System), más néven emisszió-kereskedelmi rendszer alatt azt a környezetvédelemre vonatkozó szabályozási módot értjük, amely országos szinten határozza meg az üvegházhatású gázok kibocsátásának a megengedhető maximális mennyiségét, majd a kibocsátó létesítményeket gazdasági ösztönzőkkel bírja rá a kibocsátások csökkentésére. A maximális kibocsátást lebontják szabadon forgalmazható egységekre, és a szennyező létesítményeket pedig kötelezik arra, hogy a megfelelő mennyiséget vásárolják a kibocsátási egységből, mindezt megfelelő kibocsátás nyomonkövetés bevezetése mellett. [9,10] A kvóták értékesítéséből az államnak bevétele származik, ugyanis ez megfelel az általánosan elfogadott környezetszabályozási alapelvnek, a „Szennyező Fizet Elv”-nek (Polluter Pays Principle). Ezen kívül az éghajlatváltozás következtében az államnak többlet feladatai adódnak (alkalmazkodás, kármegelőzés, kárcsökkentés, pl. aszály, árvíz stb.), amelyek ellátásához többletforrásokra van szükség, amely a kvóták eladásából is származhat. [10]
5.1.
Az EU emisszió-kereskedelmi rendszere
A fejlett
országok
közös,
világszintű
kötelezettséget
vállaltak
arra,
hogy
üvegházhatású gázkibocsátásaikat a 2008–2012 közötti időszakban az 1990-es szinthez képest összesen legalább 5%-kal csökkentik. [11] Az Európai Unióhoz 2004 előtt csatlakozott tagállamoknak, a Kiotói Jegyzőkönyv alapján a 2008-2012-es időszakban üvegházhatású gáz kibocsátásukat összesen 8%-kal kellett csökkenteniük az 1990-es szinthez képest. A 2004 után csatlakozott országok Lengyelország és Magyarország (6%), valamint Málta és Ciprus kivételével mind vállalták a 8%-os kibocsátás csökkentést. [11] A cél, hogy 2020-ra az EU kibocsátás-kereskedelemben részt vevő országok kibocsátása a 2005-ös bázisévnél 21%-kal alacsonyabb legyen. Ez a csökkentési cél hozzájárul az EU 2020 stratégia úgynevezett 3x20-as klímavédelmi vállalás teljesítéséhez is, melynek célja, hogy EU szinten 2020-ig 20 %-kal csökkenjen a káros anyag emisszió mértéke 1990-hez viszonyítva, 20 %-kal növekedjen a megújuló energiák aránya és 20 %-kal 26
csökkenjen az energiafogyasztás. [12] Az EU-ETS (Emission Trade System) a világ legnagyobb környezetvédelmi kereskedelmi rendszere. 2005-ben indult útjára a klímaváltozással való harc felvételére, és vált az EU klímapolitikájának fő pillérévé. A rendszernek jelenleg több mint 10 000 tagja van, és az EU szén-dioxid kibocsátásának mintegy felét, valamint az összes üvegházhatású gázkibocsátásának mintegy 40 százalékát fedi le. [13] Az ÜHG emisszió kereskedelem szabályozóeszköze a kvótarendszer, amelynek alapegységei a kibocsátási egységek, melyeknek a megfelelő elosztása a kibocsátás minimalizálás kulcseleme. 1 kibocsátási egység/ÜHG egység (EUA, azaz European Union Allowance): 1 tonna CO2 emisszió, illetve ezzel megegyező mennyiségű N2O vagy PFC (perfluorkarbonok) emissziónak felel meg. [12] Az EU által meghatározott ÜHG egység egyenértékű a Kyotoi Jegyzőkönyvvel összhangban működő kibocsátás csökkentési mechanizmusok egységével: 1 EUA = 1 CER (Certified Emission Reduction, azaz igazolt kibocsátás-csökkentési egység) = 1 ERU (Emission Reduction Unit, azaz meghatározott kibocsátás-csökkentési egység). [12] Az allokáció a kibocsátási egységek tagállami szintű elosztásának mechanizmusa. A tagállamoknak el kell készíteniük:
a Nemzeti Kiosztási Tervet, ahol az adott ország tehermegosztási célkitűzéseinek figyelembe vételével határozzák meg az allokáció mennyiségét.
a Nemzeti Kiosztási Listát minden olyan létesítményről, amely érintett a kibocsátás kereskedelemben. [14] A lista tartalmazza a kibocsátható mennyiségeket létesítményenként. A listák
birtokában a nemzeti kormányzatok döntenek arról, hogyan osszák el az egyes létesítmények között a teljes mennyiséget. A meghatározott mennyiségeken mind nemzeti, mind létesítményenkénti szinten már nem lehet változtatni. A tagállamoknak mind a Nemzeti Kiosztási Tervet, mind a Nemzeti Kiosztási Listát meg kell küldeniük az Európa Bizottságnak jóváhagyásra. [14]
27
5.2.
A kvóta-kereskedelmi rendszer lényege
Amennyiben a kibocsátási egységek kínálata szűkös, azaz kevesebb egység van, mint amennyire a szennyező vállalatoknak szüksége van, létrejön a kibocsátási egységek piaca, és a kibocsátási egységeknek ára lesz. Ez az ár egyrészt beépül az adott szennyezéssel járó termékek árába, másrészt pedig kisebb költségeket (és így versenyelőnyt) biztosít azoknak a létesítményeknek, amelyek kevesebbet szennyeznek, mint versenytársaik. Más szóval, aki többet szennyez, az fizet annak, aki kevesebbet szennyez. Ez jelentős előny a szennyezésnek létesítmény-alapú határértékekkel történő szabályozásához képest, hiszen azoknál semmi sem ösztönzi a vállalatokat arra, hogy a határérték teljesítésén túlmenően is csökkentsék a kibocsátásukat. [15] További előnye a kibocsátás-kereskedelemnek a határérték-alapú szabályozáshoz képest, hogy nemzetgazdasági szinten a legolcsóbban valósítja meg a kibocsátások csökkentését. A határértékek esetében a határérték teljesítése minden egyes vállalatra más anyagi terhet ró, a technológiától és egyéb tényezőktől függően. A kibocsátás-kereskedelem esetében azonban a vállalat maga dönti el, hogy megéri-e neki az adott termék előállítása az aktuális kibocsátási egység-ár mellett, vagy pedig kénytelen beszüntetni a termelést, vagy továbbfejleszteni technológiáját. Ennek a folyamatnak az eredményeképp elméletileg azok a szennyező tevékenységek szűnnek meg, amelyek a legkisebb értéktöbbletet hozzák létre egységnyi szennyezés árán. [15] Az üvegház-hatású gáz kibocsátásokhoz kapcsolódó egységekkel a karbonpiacokon kereskednek. A karbonpiacoknak két fő típusa létezik. A kötelező karbonpiacon karbonkvótákkal, az önkéntes karbonpiacon karbonkreditekkel lehet kereskedni. A kibocsátási egység 1 tonna szén-dioxid, vagy azzal egyenértékű egyéb üvegházhatású gáz kibocsátásra, jogosítja fel tulajdonosát. A karbon kibocsátási egységeket rendszerint múltbeli kibocsátások ellentételezésére szokták felhasználni, de jövőbeli kibocsátásának fedezéséhez is felhasználhatja az egységet annak birtokosa. [15] A kvóták esetében egy állam vagy államközi szervezet (EU, az Ausztrál állam, stb.) dönt a kibocsátás maximálisan megengedhető mértékéről és ehhez igazítva kiosztja a hatókörébe
tartozó
jelentős
ÜHG
(üvegházhatású
gáz)
kibocsátással
rendelkező
létesítményeknek a kvótákat. Amennyiben a szabályozás alá vont létesítmények a kvóta által meghatározottnál kevesebb ÜHG-t bocsátanak ki, a kibocsátás jogát eladhatják azoknak a 28
vállalatoknak, melyek több ÜHG-t bocsátanak ki, mint amennyit a kvótájuk megenged. Ezáltal az ÜHG kibocsátás csökkentése pénzügyi előnyhöz juttatja a környezet állapotára figyelmesebb vállalatokat. [15] A kötelező piacok mellett létrejött az önkéntes piac is, ami az állami szabályozástól függetlenül működik. Ennek kereskedelmi egységei a karbonkreditek. A létrejöttjüknek fő célja nem a jogszabályi megfelelés, hanem lehetőséget adnak valamilyen más motivációból fakadó kereskedésre. Az önkéntes karbonpiacon nemcsak vállalatok, hanem magánszemélyek is vásárolhatnak kibocsátási egységeket saját ÜHG kibocsátásaik ellentételezésére. Itt egy kibocsátási egység igazolja, hogy 1 tonna szén-dioxid, vagy azzal egyenértékű egyéb üvegházhatású gáz nem került kibocsátásra, vagy megkötésre került a légkörből. [15] A két piac között az átjárhatóság is biztosított. Az államilag szabályozott kötelező piacok alá tartozó vállalatok egy része az önkéntes piac karbon-egységeinek vásárlásával is teljesítheti jogszabályi kötelezettségeinek egy meghatározott részét. [15]
5.3.
A rendszer hazai és nemzetközi jogszabályi háttere
A tagállamokban az üvegházhatású gázok kereskedelmében a következő tevékenységek esetén kötelező a részvétel:
Energiatermeléssel kapcsolatos tevékenység;
Fémek termelése és feldolgozása;
Ásványanyagipar;
Vegyipar;
Egyéb (faanyagból származó pép, vagy egyéb szálas anyagok gyártása, papír és karton gyártása 20 tonna/nap termelési kapacitáson felül). [12]
Kivételt jelentenek a kizárólag biomasszát felhasználó létesítmények. A kibocsátóknak a következő előírásokat kell teljesítenie az üvegházhatású gázok kereskedelmében történő részvételhez: [12]
Környezetvédelmi hatóság által kiadott jogerős kibocsátási engedély megszerzése;
A 601/2012/EU bizottsági rendelet és az üvegházhatású gázok közösségi kereskedelmi rendszerében és az erőfeszítés-megosztási határozat végrehajtásában történő 29
részvételről szóló 2012. évi CCXVII. törvény végrehajtására kiadott jogszabályok alapján nyomonkövetés és jelentés biztosítása az üzemeltető részéről;
Éves kibocsátási jelentés benyújtása a hatósághoz a tárgyévet követő év március 31-ig. A kibocsátási jelentést független akkreditált hitelesítőnek kell hitelesítenie;
A tárgyévet követő év április 30-ig át kell utalni a kibocsátott széndioxid mennyiségének megfelelő ÜHG egységeket az állam javára. [12] 2005. január 1-től minden kibocsátó létesítmény csak kibocsátási engedéllyel
végezheti tevékenységét, valamint a CO2 kibocsátást az engedélyben jóváhagyott módon kötelesek nyomon követni, és jelentést tenni a tárgyévet követő év március 31.-ig a hatóságnak. A jelentést független akkreditált hitelesítő szervezettel hitelesíttetni kell. [16,17] A tagállamok meghatározzák az ingyenesen kiosztásra kerülő kibocsátási egységek mennyiségét nemzeti szinten, amelyet ágazatok szerint szétosztanak. Az egyes ágazatokba tartozó létesítmények ez alapján kapják meg emissziós kvótájukat. A nemzeti kiosztási terv tartalékokat tartalmaz a rendszerbe újonnan belépők, a vis maior miatt többlet kibocsátási egységre igényt tartók illetve az árverésen kiosztásra kerülő egységek számára. [16,17] Az üzemeltető a kiosztott kibocsátási egységekkel szabadon gazdálkodhat, kereskedhet, viszont köteles a kibocsátásainak megfelelő mennyiségű egységet a tárgyévet követő év április 30.-ig visszaadni a magyar állam javára. [16,17] A második és harmadik kereskedési időszakokat követően a kötelezettség teljesítése után fennmaradó kibocsátási egységek törlésre kerülnek, és ezzel egyidejűleg új kibocsátási egységek kerülnek nyilvántartásba vételre. [16,17] Amennyiben az előző évi kibocsátás kevesebb volt, mint a kiosztott kibocsátási egység, akkor az üzemeltető a fennmaradó egységet értékesítheti a piacon. Ha azonban az üzemeltető, nem tud megfelelő mennyiségű egységet visszaadni, büntetésben részesül pénzbírság formájában (40 EUR /t 2005-2007 között, majd 100 EUR / t 2008-2012 között). Ez esetben a következő évben az előző évről maradt tartozással megnövelt mennyiséget kell visszaadnia, és a neve nyilvánosságra kerül. [16,17] Az emisszió-kereskedelmi rendszer lehetőséget biztosít vállalkozások számára különböző kibocsátás csökkentési projektekből származó ERU és CER egységek beszámítására. Ezek ára kedvezőbb az EUA egységek áránál, viszont csak korlátozott 30
mennyiségben használhatók fel. Ezek az egységek segíthetnek az európai ipart érő negatív gazdasági hatások ellensúlyozásában. [16,17] A kibocsátás-kereskedelmi rendszer 3 szakaszra bontható:
Az I. kereskedési időszak 2005. január 1‐jétől 2007. december 31‐ig tartott. Ez volt az ún. tanulási periódus, amelyre jellemző volt az ingyenes kvóták bőséges kiosztása. •
meghatározta a szén-dioxid árát
•
létrehozta a kibocsátási egységek szabad kereskedelmét a teljes Unióban
•
kiépítette a nyomon követéshez, bejelentéshez és a rendszer hatáskörébe tartozó vállalkozások tényleges kibocsátásainak ellenőrzéséhez szükséges infrastruktúrát
•
az ellenőrzött éves kibocsátási adatok összeállításával fontos alapot teremtett a II. kereskedési időszakban nemzeti szinten kiosztandó kibocsátási egységek maximális számának meghatározásához [14]
II. kereskedési időszak 2008. január 1‐jétől 2012. december 31‐ig Az I. kereskedési időszak alapján, már kevesebb ingyenes kvóta került kiosztásra, ezzel ösztönözve a létesítményeket a kibocsátásuk csökkentésére. Az I. időszakban bejelentett, ellenőrzött kibocsátási értékek alapján a Bizottság a II. időszakban engedélyezett kibocsátási egységek mennyiségét 6,5 %‐kal a 2005‐ös szint alá csökkentette, ezáltal garantálva a kibocsátások tényleges csökkenését. [14] A korábban tett vállalásokat a második kereskedési időszak alatt sikerült teljesíteni. A második kereskedési időszak indulása és a 2012. év vége között a széndioxid kibocsátás több mint 10%-kal csökkent. Ez azonban nem csupán az egyes üzemeltetők által bevezetett, a szén-dioxid kibocsátás csökkentését szolgáló fejlesztések, hanem sokkal inkább a gazdasági világválság javára írhatók. [18] A 2008-ban bekövetkezett válság következtében a legtöbb érintett vállalat termelése jelentős mértékben csökkent. Egyes esetekben a csökkenés olyan mértékű volt, ami később a harmadik kereskedési időszak kvótakiosztását is befolyásolta. Némely vállalatok a válság hatására csökkent termelés következtében jelentős
31
kvótatöbbletet halmoztak fel, így a piacon is megnövekedett az eladásra szánt egységek mennyisége, ami a kvóták árának esését okozta. Ezzel egyenes arányban csökkent a kibocsátások mérséklését megcélzó beruházásokat és fejlesztéseket ösztönző erő. [18]
III. kereskedési időszak 2013-2020, legfőbb jellemzője, hogy az ingyenesen kiosztásra kerülő kibocsátási egységek mennyisége a választott bázisidőszak és a II. kereskedési időszak termelési adatai alapján kerül meghatározásra. Az ingyenesen kiosztásra kerülő egységek száma évente csökken. [16] A 2013. január 1. után hatályos szabályozás értelmében az üzemeltető az üvegházhatású gázkibocsátási engedély hatálya alá tartozó kibocsátását olyan szabályok szerint kell, hogy nyomon kövesse, amelyeket a hatóság az engedélyben jóváhagyott, ugyanis az engedély részét képezi a nyomon követési terv. A nyomon követésnek
nagyon részletes szabályrendszere
van,
amelyet
EU-s rendelet
(601/2012/EU) szabályoz. [16] Az térítésmentes kiosztás 2013-tól centralizált, egységes szabályozás alapján történik. A kiosztás alapjául szolgáló Nemzeti Végrehajtási Intézkedést a miniszter benyújtja a bizottságnak. [16] Az
Európai
Unió
tagállamaiban
a
villamosenergia-termelők
nem
részesülhetnek a harmadik kereskedési időszaktól a térítésmentes kibocsátási egységekből. Ugyanakkor a magyarországi villamosenergia-termelők a pozitív derogációs döntés hatására átmeneti jelleggel kedvező feltételek mellett juthatnak hozzá a kibocsátási egységekhez, így a villamos energia előállítás költségei sem nőnek az EU-ETS-ben való részvétel hatására. [16] 2013-tól kezdődően a közösségi szinten kiadható kibocsátási egységek összmennyiségét évente egyenletes arányban csökkentik. Ehhez a kiindulási alapot a tagállamok által a 2008-2012-es időszakra kiosztott átlagos kibocsátási egységösszmennyiség (II. időszaki határérték) jelentette, amelyet a rendszer 2013-tól kezdődő kibővítésének megfelelően igazítottak ki. Az éves mennyiség lineáris csökkentési kulcsa a II. időszaki határértéket bázisnak tekintve 1,74%, mely arányossági tényező megállapításának kiindulási alapja az üvegházhatású gázok 32
kibocsátásának 1990-hez mért átlagos 20%-os csökkenése, ami 2005-höz viszonyítva 14%-os csökkenésnek felel meg. Az EU-ETS ágazatokban nagyobb csökkentésre van szükség, mivel az ETS ágazatokban alacsonyabb költségszint mellett csökkenthető a kibocsátás. [19] Az ingyenesen kiosztható kibocsátási egységek mennyisége 2013 évtől ágazati és létesítményi szinten is folyamatosan csökken. Ez azt jelenti, hogy az egyes üzemeltetők 2013-ban a korábban meghatározott ingyenes kvóta mennyiségnek a 80%-át kapják, majd ezt a mennyiséget évente azonos mértékben úgy csökkentik, hogy 2020-ra 30%-ot érjen el, 2027-re pedig teljesen megszűnjön az ingyenesen kiosztásra kerülő kvóták mennyisége. [19] A kibocsátás áthelyezésnek jelentős mértékben kitett ágazatok – egyes iparágak tagvállalatai a nemzetközi verseny-nyomás hatására rákényszerülhetnek, hogy termelésüket olyan harmadik országba helyezzék át, ahol az üvegházhatású gázkibocsátás nem jár többlet költségekkel – engedményeket kaptak az ingyenesen kiosztásra kerülő kvóták mennyiségének csökkentését illetően, kiküszöbölve ezzel, hogy hátrányos helyzetből induljanak azokkal az EU-n kívüli országokban működő létesítményekkel szemben, amelyeket nem érint a kibocsátás-kereskedelmi rendszer. [19] Az emisszió-kereskedelmi rendszer hatálya alá eső létesítmények üzemeltetőinek csoportja nem homogén:
5% nagy létesítményt üzemeltet, az összes kibocsátás több mint 50%-a
10-20% közepes létesítményt üzemeltet, az összes kibocsátás 20-30%-a
75-85% kis létesítményt üzemeltet, az összes kibocsátás 20%-a
5.4.
Az EU-ETS rendszer a harmadik kereskedési időszak után
A 3. időszak határértékének meghatározásához használt 1,74 %-os lineáris együttható a 2020-ban lejáró kereskedési időszak után is érvényes lesz, így ennek alapján fogják meghatározni a negyedik kereskedési időszakra (2021-2028) és az az utánra vonatkozó határértéket. Ennek lehetséges felülvizsgálatát legkésőbb 2025-re teszik. Mindenesetre jelentős, 1990-hez viszonyítva 60%-80%-os kibocsátás-csökkentésre van szükség 2050-ig 33
azon stratégiai célkitűzésünk eléréséhez, hogy az átlagos globális hőmérséklet-emelkedést az ipari korszak előtti időszakhoz viszonyított legfeljebb +2°C-ra korlátozzuk. [19] Egyes ágazatokban 2013-tól fokozatosan leépítik az ingyenes kiosztásokat, azaz 2020ra nem lesz ingyenes kiosztás. A kibocsátás kockázatának jelentős mértékben kitett ágazatokban működő létesítmények azonban kivételt képezhetnek. [19]
34
6. A kibocsátások meghatározására szolgáló módszerek [20] Minden üzemeltető köteles nyomon követni az üvegházhatású gázok kibocsátását úgynevezett nyomonkövetési terv alapján, a kibocsátás pontos meghatározása érdekében és annak eredményét évente jelenteni a hatóságok felé. A nyomonkövetési terv egy létesítmény CO2 kibocsátásának meghatározására irányuló módszeréről szóló részletes, és átlátható dokumentáció, amely logikus és egyszerű módon ad iránymutatást, valamint figyelembe veszi a létesítmény tevékenységének jellegét és működését. Az üzemeltetők meghatározzák a létesítmény és a forrásanyagok kategóriáját a kibocsátás nyomon követési módszerének megválasztása érdekében. A létesítmények a következő csoportokba sorolhatók:
A. kategória – Az átlagos éves hitelesített kibocsátás 50 000 vagy kevesebb tonna CO2
B. kategória – Az átlagos éves hitelesített kibocsátás több mint 50 000 és 500 000 vagy kevesebb tonna CO2
C. kategória – Az átlagos éves hitelesített kibocsátás több mint 500 000 tonna CO2 A forrásanyagokat az általuk kibocsátott CO2 mennyisége alapján lehet csoportokba
sorolni, ezáltal meghatározva a jelentőségüket az emisszióban. Ezt a fosszilis eredetű CO 2 és a mérések alapján meghatározott kibocsátás szerint lehet meghatározni.
kisebb jelentőségű forrásanyagok, Ha a forrásanyagok évente 5 000 tonnánál kevesebb fosszilis eredetű CO2-nak, vagy
pedig kevesebb, mint 10 %-nak, felelnek meg. A 10% nem érheti el a 100 000 tonna CO2 nak megfelelő mennyiséget, a két érték közül az a mértékadó, amely az abszolút értéket tekintve nagyobb;
csekély jelentőségű forrásanyagok, Ha a forrásanyagok évente 1 000 tonnánál kevesebb fosszilis eredetű CO 2-nak, vagy
pedig kevesebb, mint 2%-nak, felelnek meg. A 2% nem érheti el a 20 000 tonna CO2 -nak megfelelő mennyiséget, a két érték közül az a mértékadó, amely az abszolút értéket tekintve nagyobb; 35
jelentős forrásanyagok, Ha a forrásanyagok nem sorolhatók az első két pontba. A
nyomonkövetési
tervben
fel
kell
tüntetni
a
létesítményben
folytatott
tevékenységekhez tartozó összes forrásból származó üvegházhatású gáz kibocsátását. Az üzemeltető köteles a rendes üzemelés és a rendkívüli események során jelentkező kibocsátást is figyelembe venni, a szállításhoz használt járművek kibocsátásának kivételével. A terv az ágazatspecifikus követelményekre is kiterjed. A létesítmény kibocsátásának nyomon követése történhet:
számításon alapuló módszerrel
mérésen alapuló módszerrel A számításon alapuló módszer a mérőrendszerekkel kapott adatok és a laboratóriumi
elemzésekből és/vagy alapértelmezett értékekből származó paraméterek alapján határozza meg a kibocsátást. A számításon alapuló módszernek két további fajtája van:
szabványos módszer
anyagmérlegen alapuló módszer A mérésen alapuló módszerek esetében az egyes kibocsátó forrásokból származó
emissziót
a füstgázban lévő üvegházhatású gáz koncentrációjának és a füstgáz
térfogatáramának folyamatos mérésével határozzák meg, telepített folyamatos mérőrendszer segítségével. Lehetőség van a módszerek együttes, kombinált használatára, amennyiben az nem vezet adatvesztéshez, vagy többszörös beszámításhoz.
6.1.
A kibocsátás számítása a szabványos módszer segítségével
A szabványos módszer alapja tüzelőanyag elégetése esetén hogy a kibocsátást forrásanyagonként a tevékenységre vonatkozó adatok és a megfelelő kibocsátási tényező összeszorzásával, valamint oxidációs tényező alkalmazásával határozza meg. Az elégetett 36
tüzelőanyag mennyiségét fűtőérték alapján terajoule-ban adják meg, amelyet megszoroznak a kibocsátási tényezővel, ami tonna CO2/terajoule-ban van kifejezve. Lehetőség van a tüzelőanyagokra vonatkozó kibocsátást tonna CO 2/t-ban vagy tonna CO2/Nm3-ben megadni, amennyiben ezt a hatóságok engedélyezik. Ez esetben a kibocsátást forrásanyagonként a tevékenységre vonatkozó adatok és a megfelelő kibocsátási tényező, valamint konverziós tényező összeszorzásával határozza meg. Az elégetett tüzelőanyag mennyisége tonnában vagy normál köbméterben adható meg.
6.2.
A kibocsátás számítása anyagmérleg alapú módszer esetén
Az anyagmérlegen alapuló módszernél a forrásanyagonként a tevékenységre vonatkozó mért tömeget összeszorozzuk az adott anyag karbon tartalmával, amelyet megszorzunk a 3,664 tonna CO2/tC tényezővel. A mérlegelésnek köszönhetően ismert a forrásanyagok tömege, valamint az anyagvizsgálatot követően ismert az anyag karbon tartalma. Az anyagmérleg alapú módszernél fontos, hogy a beérkező anyagok mennyiségéből kivonásra kerüljön, a fel nem használt anyagok mennyisége, és az elkészült termékekben maradó karbon tartalom.
6.3.
A mérésen alapuló módszer
A kibocsátások telepített folyamatos mérőrendszerrel történő meghatározásához az üzemeltetőknek a jelentési időszakban az üvegházhatású gáz koncentrációjának óránkénti értékeit és a füstgáz térfogatáramának óránkénti értékeit összeszorozza. Az órás értékeket az egyes üzemórák alatt mért adatok átlaga adja meg. Ha egy létesítményben több kibocsátó forrás is van és ezek a mérés során nem tekintendők egy kibocsátó forrásnak, akkor minden egyes forrás emisszióját külön-külön kell mérni, majd meghatározni az éves kibocsátott mennyiséget. A jelentési időszak összes kibocsátását pedig az egyes források kibocsátásainak összeadásával kell meghatározni. Az éves kibocsátási adatok meghatározása a mérésen alapuló módszer esetén: ÜHGÉves t =
ÜHG konc óránként
i
t ∗ Füstgázárami ∗ 10−6 ( ) g
37
Ahol: ÜHG-konc óránkénti
= üzemelés során a füstgázáramban óránként mg/Nm 3-ben mért
kibocsátás koncentrációja; Füstgázáram i
= az óránkénti Nm3/h-ban számított füstgázáram
ÜHG kibocsátásátl .óránként
kg = h
g 3 Nm3 ∗ Füstgázáram Nm h Üzemórák száma ∗ 1000
ÜHG konc óránként
i
Ahol: ÜHG-kibocsátás átl. óránkénti
= a forrásból származó éves átlagos óránkénti kibocsátás kg/h-
ban; ÜHG-koncóránkénti
= üzemelés során a füstgázáramban óránként mg/Nm 3-ben mért
kibocsátás koncentrációja; Füstgázáram
= az óránkénti Nm 3 /h-ban számított füstgázáram.
38
7. Az ÓAM Kft. szén-dioxid kibocsátásának nyomon követésére létrehozott és fenntartott rendszer 2013. január 1-én megkezdődött az Európai Unión belül, az üvegházhatást okozó gázok kibocsátási egységeinek harmadik kereskedési időszaka. Kibocsátási engedélyt, akkor kaphat egy cég, ha az üzemeltető képes a kibocsátások nyomon követésére és jelentésére az ide vonatkozó jogszabályok szerint. A nyomonkövetési tervet az Ózdi Acélművek Kft.-nek is a 601/2012/EU rendeletben szereplő követelmények alapján a kibocsátási engedéllyel összhangban kell elkészítenie. A cég besorolása „A” kategóriájú mivel a jelenlegi kereskedési időszakot megelőző időszak átlagos éves hitelesített kibocsátása nem haladta meg az 50 000 tonna CO2-t. Az ÓAM Kft. az előzőekben leírtak szerint szintén köteles az üvegházhatású gázok kibocsátásának nyomon követni, nyomonkövetési terv alapján. A cég kibocsátásának meghatározására a számításon alapuló módszert alkalmazza. Minden méréshez, tartozik egy előírt meghatározási szint, amelyet be kell tartani. A meghatározási szint azt jellemzi, hogy az adott mérés bizonytalansága milyen értékek közé esik. A meghatározási szintek a következők -
1. szint: A bizonytalanság nem haladja meg a ±7,5%-t
-
2. szint: A bizonytalanság nem haladja meg a ±5%-t
-
3. szint: A bizonytalanság nem haladja meg a ±2,5%-t
A meghatározási szintek teljesülését folyamatosan ellenőrizni kell.
7.1.
Tevékenységi adatok meghatározása
Vas- és acélhulladék mennyiségének mérése A felhasznált vas- és acélhulladék beérkező mennyiségének meghatározására az ÓAM Kft. főbejáratán, a II. számú portán található hitelesített közúti hídmérleg, illetve vasúti hulladék beszállítás esetén, az Ózd-Center állomáson található hitelesített iker elrendezésű
39
vasúti hídmérleg szolgál. Az adagoláskor a kemencébe bekerülő hulladék mennyiségének meghatározásához a hulladékkosarakat szállító berendezésre telepített mérleget használják. A segédanyagok mennyiségének mérése Segédanyagok közé soroljuk a grafit elektródát, a karbonizálószert és a salakhabosító kokszport, amelyek mind közúton érkeznek be a céghez. A segédanyagok tömegének mérése az ÓAM Kft. szintén a II. számú portáján található hitelesített közúti hídmérleget alkalmazza. Az adott időszakban felhasznált segédanyagok mennyisége, a beszállítás, és a maradó készlet alapján kerül számításra. A termék és melléktermékek mennyiségének mérése A készacél mennyiségének meghatározására az acélműben, a folyamatos acélöntőmű fordító tornyára telepített mérleget használják, amely rögzíti az egyes acéladagok tömegét. A melléktermékek közé soroljuk az acélműi salakot és az ívkemence szállóport, melyeket a cég hulladékként tart nyilván. Az elektrokemencés és üstkemencés kezelés során keletkező salakok mennyisége vasúton történő szállítás esetén az ismert térfogatú salaktálakhoz rendelt tömegek alapján kerül meghatározásra (17. ábra). Amennyiben a salakok közúti szállítással kerülnek ki az üzemből, úgy az ÓAM Kft.II. számú portáján található hitelesített közúti hídmérleg szolgál a tömegük meghatározására. Az ívkemence szállópor mennyiségének meghatározása az ÓAM Kft. portáján található hitelesített közúti hídmérleggel történik. A tevékenységekre vonatkozó adatok meghatározási szinje: 2. szint. Ez azt jelenti, hogy a cég a tevékenységi adatokat 5%-os pontossággal képes meghatározni. Ez a mérések során használt mérlegek mérési bizonytalanságából és az adatok nyilvántartása során bekövetkező esetleges hibákból adódik.
40
7.2.
A forrásanyagok karbon-tartalmának meghatározása
Vas- és acélhulladék karbon-tartalma A vas- és acélhulladék karbon-tartalmának meghatározása a FUROL Kft. 17025:2005 szabvány szerint akkreditált laboratóriumában havonta történik. A FUROL Kft. minden hónapban reprezentatív mintát vesz a felhasználásra kerülő hulladékokból, és az elkészített elemzési jegyzőkönyvet eljuttatja a Kft. illetékes munkatársaihoz. Segédanyagok karbon-tartalma A segédanyagok karbon-tartalmának meghatározását a FUROL Kft. akkreditált laboratóriuma végzi havi rendszerességgel. A FUROL Kft. havonta reprezentatív mintát vesz a felhasználásra kerülő segédanyagokból és meghatározza azok karbon-tartalmát. Termékek és melléktermékek karbon-tartalma A készacél Az előállított készacél összetételét, illetve karbon-tartalmát az ÓAM Kft. laboratóriumában a Minőségbiztosítási Osztály munkatársai határozzák meg. A laboratórium MSZ EN ISO 9001: 2000 szabvány szerint akkreditált, így évente a FUROL Kft. 17025:2005 akkreditált laboratóriumával összemérést végeztetnek, mely igazolja, hogy a két labor mérése között nem lép fel számottevő különbség, ami a kibocsátások esetleges alulbecslését eredményezné. A Minőségbiztosítási Osztály munkatársai minden acéladagból mintát vesznek. A mintavétel az MSZ EN ISO 14284:2003, a minták elemzése pedig az EN ISO 9556:2001 szabvány előírásai szerint történik. Salakok és ívkemence szállópor A melléktermékek esetében a karbon-tartalom meghatározását szintén a FUROL Kft. akkreditált laboratóriuma végzi. A karbontartalmak meghatározási szintje: 3. szint. Ez azt jelenti, hogy a karbontartalmak meghatározási pontossága a laboratóriumi elemzések során 2,5%. A mérések bizonytalanságát a laboratóriumok számítják ki, melyet a nyomonkövetési tervhez csatolni kell. 41
7.3.
A technológiai eredetű szén-dioxid kibocsátás számítása
Az ÓAM Ózdi Acélművek Kft. a CO2 kibocsátásért felelős anyagok nyomon követésére a Bizottság 601/2012/EU rendeletének 24. cikke alapján, a szabványos számításon alapuló módszert alkalmazza.
Első lépésben meghatározzák a havi tevékenységi adatokat.
Második lépésként havonta elemzésekkel meghatározzák az egyes forrásanyagok karbon-tartalmát.
Harmadik lépésként a karbon-tartalom ismeretében meghatározzák a kibocsátási tényezőt a következőképp:
Az egyes anyagok százalékban kifejezett havi átlagos karbon-tartalmának a 3,664 t CO2/t C konverziós tényezővel történő összeszorzása után és 100-zal való elosztása után megkapják a kibocsátási tényezőt t CO2/t egységben, amit a havi összes felhasznált mennyiséggel megszorozva adódik a forrásanyagok havi összes kibocsátása. CO2technológiai(t) = Mi (t) * Ci (%) * 3,664 / 100, ahol
Mi
-
az egyes forrásanyagok tömege havonta
Ci
-
az egyes forrásanyagok karbon-tartalma havonta
Negyedik lépésként a külön-külön meghatározott kibocsátási adatokat összesítik, amiből megkapják a forrásanyagból eredő összes CO 2 kibocsátást.
Az évente kibocsátott szén-dioxid mennyisége a forrásanyagokból eredő összes kibocsátott és a termékekben visszamaradt összes szén-dioxid különbségeként adódik. CO2technológiai= CO2forrásanyagok- CO2termékek Földgázfelhasználásból eredő szén-dioxid kibocsátás számítása A földgáz mennyiségének mérése az Ózd-Center állomáson található hitelesített mérőperemes földgázmérő rendszer adatai alapján történik, melyet a havi földgáz számlákon
42
szereplő mennyiségekkel egyeztetnek. A felhasznált mennyiség egyezése után a havi földgázszámla alapján tartják nyilván a felhasznált mennyiséget. A földgázfelhasználásból eredő kibocsátás számításának módja A rendelkezésre álló adatok, fűtőértékek, karbon-tartalmak és a konverziós tényező segítségével meghatározzák a havonta kibocsátott CO2 mennyiségét. CO2tüzelési(t) = E (TJ) * K (t CO2/TJ) E (TJ) = Mta (m3) * Fé (MJ/m3) K (t CO2/TJ) = C (t C/TJ) * 3,664 (t CO2/t C) C (t C/TJ) = Ci (kg C/m3) / Fé (MJ/m3) * 1000, ahol E
-
a földgáz tevékenységi adatai TJ-ban
K
-
a kibocsátási tényező t CO2/TJ-ban
Mta
-
a földgáz tevékenységi adatai m3-ben
Fé
-
a földgáz fűtőértéke MJ/m3-ben
C
-
a széntartalom t C/TJ-ban
Ci
-
a széntartalom kg C/m3-ben
Az éves összes kibocsátás a technológiai és a tüzelési eredetű kibocsátások összegeként adódik. ∑CO2 = CO2 technológiai eredetű + CO2tüzelési eredetű
43
7.4.
Forrásanyagok, termékek és melléktermékek tevékenységi
adatainak mérésére szolgáló mérőműszerek Vas- és acélhulladék tömegének mérése A közúton érkező vas-és acélhulladék tömegének mérésére hitelesített, közúti hídmérleget alkalmaznak, melynek méréstartománya 0-60 000 kg (osztásértéke 20 kg), és mérési bizonytalansága ± 2%. A közúti hídmérleg hitelesítése 2 évente történik a MKEH Miskolci Mérésügyi és Műszaki Biztonsági Hatóság által a cég megrendelése alapján. A hitelesítést követően ellenőrzik a mérőműszer mérési bizonytalanságát és azt a tényt, hogy a mérési bizonytalanság megfelel-e az alkalmazott meghatározási szintekhez tartozó megengedhető legnagyobb mérési bizonytalanságnak. Amennyiben a hulladék vasúton érkezik, akkor az Ózd-Center állomáson található vasúti hídmérleg segítségével lehet annak tömegét meghatározni. A vasúti mérleg méréstartománya 0-50 000 kg (osztásértéke 50 kg), és mérési bizonytalansága ± 2% Az ÓAM Kft. testvérvállalata az Ózdi Acél-Trans Kft. tulajdonában lévő vasúti hídmérleg hitelesítése szintén 2 évente, a MKEH Miskolci Mérésügyi és Műszaki Biztonsági Hatóság által történik, amit szintén követ a mérési bizonytalanság és az alkalmazott meghatározási szinthez tartozó megengedhető legnagyobb mérési bizonytalanság ellenőrzése. A felhasználásra kerülő hulladékok mennyiségének mérése a hulladéktéren történik, a hulladék kosarakat szállító, kocsira telepített mérleg segítségével. A mérleg méréstartománya 50 kg-80 000 kg (osztásértéke 50 kg), és mérési bizonytalansága ± 0,5%. A mérleg kalibrálása rendszeres időközönként, a termelés indulását megelőzően, illetve havonta egyszer az ÓAM Kft. Központi karbantartás egységének Villamos üzemi munkatársai által történik. Salakhabosító, kokszpor, grafitelektróda, karbonizálószer (segédanyagok) tömegének mérése Az adatatok meghatározására a vas- és acélhulladék tömegének mérésére is használt hitelesített közúti hídmérleget alkalmazzák.
44
Készacél tömegének mérése A készacél tömegének mérése az acélmű csarnokban található hiteles súlyokkal kalibrált darumérleggel történik. A mérőrendszer mérési tartománya: 50-120 000 kg, és mérési bizonytalansága ± 0,5%. A mérleg kalibrálását rendszeres időközönként, a termelés ütemének megfelelően az ÓAM Kft. műszerész munkatársai végzik. Acélműi salak tömegének meghatározása A salakok esetén az adatok meghatározása az ismert térfogatú salaktálak töltöttségi foka alapján, átszámítással történik. A különböző töltöttségi fokozatokhoz rendelkezésre állnak a megfelelő tömegértékek.(17. ábra) Ívkemence szállópor tömegének meghatározása Az ívkemence szállópor tömegének meghatározása kezelőnek történő átadáskor hitelesített, az ÓAM Kft. portáján található közúti hídmérlegen történik.
17. ábra Salak átszámításhoz használt ábra és táblázat
45
7.5.
A felhasznált földgáz tevékenységi adatainak és kibocsátási
tényezőjének meghatározására használt műszerek Földgáz mennyiségének meghatározása A földgáz mennyiségének mérésére az ÓAM Kft. hitelesített, Ózd-Center átadóhelyen található mérőperemes földgázmérő rendszert használ, melynek mérési összbizonytalansága 1,48%. A mérőrendszer mérési tartománya: 1000-7200 m3/h Földgáz kibocsátási tényezőjének meghatározása A kibocsátási tényező meghatározása a földgáz karbon-tartalmán alapul, amely meghatározásánál a karbontartalmat, a 3,664 t CO2/t C konverziós tényezőt és a földgáz fűtőértékét vesszük figyelembe. A földgáz mintavétele az ISO 10715 szabvány szerint, elemzése gázkromatográffal az ISO 6974 szabvány szerint, a minőségi jellemzőinek számítása az ISO 6976 szabvány alapján a beszállító által történik. Földgáz fűtőértékének meghatározása A földgáz fűtőértékét hasonlóan annak karbon-tartalmához a beszállító határozza és adja meg. Oxidációs tényező meghatározása Oxidációs tényezőként 1-et használnak. A
műszerek
minőségbiztosításával
a
cég
által
üzemeltetett
ISO
9001-es
minőségirányítási rendszer foglalkozik. A minőségirányítási kézikönyv az alábbiakat foglalja magában:
csak kifogástalanul működő, megfelelően beállított, hitelesített, kalibrált eszközöket szabad alkalmazni,
a hitelesítések, kalibrálások gyakoriságát, mértékét a „Hitelesítési és kalibrálási ütemterv”-ben kell rögzíteni.
46
Külön
eljárásleírás
tartalmazza
az
elvégzendő
méréseket
és
pontossági
követelményeket. A minőségirányítási kézikönyv tartalmazza a hitelesítési és kalibrálási eljárások rendjét és előírásait, a vizsgáló és mérőberendezések kezelésének és tárolásának szabályait.
7.6.
A folyamatok felelősei, és feladatuk leírása
A nyomonkövetési rendszer működéséhez szükséges folyamatok felelőseit és feladatuk leírását az alábbi felsorolás tartalmazza:
Környezetvédelmi munkatárs – Feladata: Adatok gyűjtése, rögzítése és megőrzése, az éves kibocsátás számítása
Energia és Környezetvédelem Osztályvezető – Feladata: Földgáz számlák és földgáz minőségi adatlapok megőrzése és átadása a környezetvédelmi munkatárs részére.
Beszerzési Osztály - Havi és éves hulladékmérlegek készítése és átadása a környezetvédelmi munkatárs részére.
Kiszállítás üzemvezető - Közúti hídmérlegek hitelesítésének határidőn belüli elvégeztetése és a hitelesítési bizonyítványok átadása a környezetvédelmi munkatárs részére.
Központi karbantartás egység villamos üzeme - Hulladéktéri mérleg és FAM darumérlegek rendszeres kalibrálása, a kalibrálási jegyzőkönyvek átadása a környezetvédelmi munkatárs részére.
Ózdi Acél-Trans Kft. - Az Ózd-Center állomáson található iker elrendezésű vasúti hídmérleg hitelesítésnek határidőn belüli elvégeztetése, a hitelesítési bizonyítvány átadása az Ózdi Acélművek Kft. környezetvédelmi munkatársának.
FUROL Kft. - Havonta elvégzi a szén-dioxid kibocsátás meghatározásához szükséges anyagok karbontartalmának elemzését.
Biztosítja az elkészült
jegyzőkönyveket a környezetvédelmi munkatárs részére. Ezen kívül meghatározza a mérések mérési bizonytalanságát és rendszeresen ellenőrzi azt.
Controlling Osztály - Elkészíti és átadja a környezetvédelmi munkatárs részére a havi és éves segédanyag mérlegeket, illetve a havi és éves termelési naplókat.
Minőségbiztosítási Osztály - A készacél karbontartalmának meghatározását minden egyes acéladagból elvégzik. A mérési eredmények alapján havonta 47
jegyzőkönyvet készítenek a termelt készacél átlagos karbontartalmáról, majd átadják azt a környezetvédelmi munkatárs részére. Meghatározzák a mérések mérési bizonytalanságát és rendszeresen ellenőrzik azt. Mituán a laboratórium nem akkreditált az ISO 17025:2005 szabvány szerint, így évente egy alkalommal összemérést
végeztetünk
a
FUROL
Kft.
laboratóriumával
a
készacél
karbontartalmát illetően.
48
8. Az Ózdi Acélművek Kft CO2 kibocsátásának vizsgálata Diplomamunkám szerves részét képezi az üzem által feljegyzett, CO 2 kibocsátásra vonatkozó adatállomány elemzése, és kiértékelése. Ezek alapján lehetőség van a CO 2 kibocsátás forrásainak meghatározására, valamint a kibocsátás csökkentés lehetőségeinek feltárására. Az adatok a 2008-tól 2013-ig terjedő időszakra vonatkoznak, és ezek alapján vontam le következtetéseimet.
8.1.
A tüzelési és a technológiai eredetű kibocsátás megoszlása
Fontos megvizsgálnunk, hogy az üzem által kibocsátott CO2 mennyisége miként oszlik meg a felhasználás, valamint a bevitt anyagok szerint. Az üzem kibocsátása alapvetően két fő részre bontható, amit a 18. ábra szemléltet.
Az Ózdi Acélművek Kft. CO2 kibocsátásának megoszlása (2008-2013)
39,60% 60,40%
Tüzelési eredetű kibocsátás
Technológiai eredetű kibocsátás
18. ábra CO2 kibocsátás átlagos megoszlása (2008-2013) A kisebb része a kibocsátásnak technológiai eredetű, ami magában foglalja a hulladék, az elektróda, a karbonizáló, és a salakhabosító által bevitt karbon mennyiséget, amelyből kivonásra kerül a kész acélban, a salakban, és a szállóporban „megkötésre került” szén-dioxid. 49
A bevitt és a maradó anyagok mennyisége, és azok karbon tartalma alapján a 3,664-es szorzó használata után kapható meg a technológiai eredetű kibocsátás. A tüzelési eredetű kibocsátás a felhasznált földgáz mennyisége, és annak karbon tartalma alapján számolható. A kettő együttes értékéből adódik az üzem összes kibocsátása, ugyanis más módon nem távozik CO 2 a gyártás során.
19. ábra Izzó bugák A 18. ábra szemléletes diagramján látható, hogy a tüzelésből származó CO2 meghatározóan nagy részét képezi az üzem összes kibocsátásának. A földgáz felhasználás nagyrészt az OFAG tervezésű négyzónás tolókemence működtetéséből adódik, ezen kívül az elektrokemencében használt RCB égőkben, és az üstök felmelegítéséhez használnak földgázt. A kemence földgázfelhasználásának mértéke nagyban függ a beadott bugák hőmérsékletétől, és a gyártás folyamatosságától. A 19. ábrán a FAM-ról frissen kikerült bugák láthatóak a hűtőpadon. Amennyiben az acélmű és a hengermű összehangoltsága megfelelő, akkor a bugákat a FAM-ról egyenesen a tolókemencébe tudják továbbítani,
így azok hővesztesége
elhanyagolható. Amennyiben ez nem megoldott, az acélmű termel, a hengermű pedig nem, akkor a bugák a bugatérre kerülnek tárolásra, ahol lehűlnek, ahogy ezt a 20. ábra is mutatja. Amikor a hengermű elkezdi felhasználni a tárolt bugákat, a kemencének sokkal nagyobb földgáz mennyiségre van szüksége a hengerlési hőmérséklet eléréséhez.
50
20. ábra Bugatér
A kibocsátás megoszlásának és a gyártott acél mennyiségének kapcsolata 100% 90%
400 000 45,18%
37,63%
33,67%
39,28%
29,80%
37,75% 350 000
80%
300 000
70% 60% 50%
62,37%
66,33%
70,20%
250 000 62,25%
60,72%
54,82%
40%
200 000 150 000
30%
100 000
20%
50 000
10% 0%
0 2008
2009
2010
Tüzelési eredetű kibocsátás
2011
2012
2013
Technológiai eredetű kibocsátás
Gyártott acél mennyisége (t)
21. ábra A kibocsátás megoszlásának és a gyártott acél mennyiségének kapcsolata Minden acélműnél fontos, és megoldandó probléma a hengerműi alapanyag lehűlésének elkerülése. Modern, széles terméket gyártó üzemeknél ezt a FAM átalakításával kiküszöbölték, olyan módon, hogy az öntés végén már tekercselhető készterméket kapunk. Ez 51
a technológia azonban csak lemez gyártásánál alkalmazható. Fontos tehát, hogy az acélmű és a hengermű termelése optimálisan össze legyen hangolva úgy, hogy az öntőműről közvetlen beadás történjen a tolókemencébe. Az üzem földgázfelhasználása megnő abban az esetben is, ha a termelés nem folyamatos, és csupán időszakosan üzemeltetik a hevítőberendezéseket. Ebben az esetben tetemes földgáz kerül felhasználásra abból a célból, hogy a berendezéseket, üstöket üzemi hőmérsékletre hevítsék. Így egyértelművé válik az, hogy az acélművet érdemes a lehető legtovább folyamatos üzemben használni, ezzel kihasználva azt, hogy a berendezések az üzemi hőmérsékletről ne hűljenek le. Ez úgy érhető el, hogy 4 műszakos üzemben folyik a gyártás, így folyamatos a hőntartás. A 21. ábrán látható hogy 2009-től a termelés lecsökkent, ezzel pedig megnőtt a tüzelésből származó CO2 kibocsátás részesedése. Ez a kibocsátás a cég szempontjából káros, ugyanis nem termeléshez használták fel azt a földgázmennyiséget, ezzel megnövelve a gyártott termék költségét. A 21. ábrán látható alacsonyabb termeléssel rendelkező évek során az acélmű gyártása nem volt folyamatos, több alkalommal is le kellet állítni minden berendezést huzamosabb időszakokra. Fontos tehát a folyamatosság az üzem szempontjából, de ezt több tényező is befolyásolja. Az Ózdi Acélművek Kft. a megrendelések miatt nem tud folyamatosan üzemelni, ugyanis széles a termékek palettája és nem kiszámítható, hogy mikor milyen minőségre van szüksége a vevőknek. Nem érdemes raktárkészleteket felhalmozni a különböző minőségekből, hiszen az nem lenne a cég számára gazdaságos. Ezért csak akkor folyik gyártás, amikor megrendelés van, és a megrendelt mennyiségen túl nem gyártanak tovább. Így lehetséges az, hogy megnő a földgáz felhasználás, és ez által a tüzelési CO2 kibocsátás, a rövid és alacsony mennyiséget termelő, időszakos üzemelés miatt.
8.2.
Az alap és segédanyagokkal bevitt CO2 megoszlása
Az üzem által kibocsátott CO2 másik nagy forrása a tüzelésin kívül, a technológiai eredetű, amely a bevitt anyagokból adódik. A 22. ábrán látható a 2008-2012-es időszakban felhasznált alap, és segédanyagok megoszlása a CO2 kibocsátásra gyakorolt hatásuk szerint. A 2013-as adatokat azért nem szemléltettem ezen az ábrán, mivel ettől az évtől a cég antracit beadagolást is alkalmazott. A 2013-as adatok ábrázolása ebben a diagramban, nem lett volna
52
reprezentatív, ugyanis antracit alkalmazása mellett az arányok jelentősen megváltoznak, amit a 23. ábra szemléltet.
Bevitt CO2 megoszlása (2008-2012)
29,14%
52,16%
14,17%
4,54%
Hulladék %
Elektróda %
Karbonizáló %
Salakhabosító %
22. ábra A bevitt CO2 megoszlása (2008-2012) A diagramokon látható, hogy a technológiai eredetű CO2 kibocsátás legnagyobb része a salakhabosító felhasználásából ered. Ennek a segédanyagnak a karbontartalma átlagosan 87,04% ami magasnak mondható. A szükséges salakhabosító mennyisége a képződő salak mennyiségétől, a képződő salak mennyisége pedig a felhasznált acélhulladék minőségétől függ. Mivel a cég betonacél gyártásra rendezkedett be, és a betonacél kereskedelmi ára nem engedi meg a jobb és drágább minőségű hulladék felhasználását, ezért kénytelen rosszabb minőségű, több szennyezőt tartalmazó hulladékból gyártani. A hulladékok szennyező tartalmának nagy része a salakba távozik el, ezért nagyobb szennyező tartalomnál, megnő a képződő salak mennyisége is. A nagyobb salakmennyiség, pedig több salakhabosító felhasználását igényli. A második legnagyobb CO2 kibocsátásért felelős anyag a 22. ábra szerint a hulladék. Ennek az anyagnak a magas kibocsátása nem a karbontartalmából adódik, hanem abból, hogy az acélgyártásnál ez a legnagyobb mennyiségben felhasznált anyag. A segédanyagokhoz 53
képest nagyságrendekkel nagyobb a felhasznált mennyiség, de a hulladékok alacsony karbon tartalma miatt a CO2 kibocsátás mégsem lesz olyan jelentős.
Alap és segédanyagok által bevitt CO2 megoszlása, és az összes kibocsátás kapcsolata 100%
30000
90% 25000
80% 70%
20000
60% 50%
15000
40% 10000
30%
20%
5000
10% 0%
0 2008
2009
2010
2011
2012
2013
Hulladék %
Elektróda %
Karbonizáló %
Salakhabosító %
Antracit %
Kibocsátott Szén-dioxid
23. ábra Alap és segédanyagokkal bevitt CO2 megoszlása, és a kibocsátás kapcsolata Az elektróda felhasználásból adódó kibocsátás az elektródák fogyásából adódik, ami nem szándékosan hozzáadott karbon tartalom, hanem a technológia velejárója. Az elektródák magas ára és karbon tartalma miatt célszerű az elektródafogyasztást minimalizálni, ami elősegíthető az elektródák hűtésével, valamint megfelelő technológiai körültekintéssel. Az elektródák leginkább akkor sérülnek, amikor a szilárd hulladékba kell azokat leengedni, és a megolvadó, összeroskadó anyagoszlop okoz fizikai sérülést, ezáltal letörve darabokat belőlük. A karbonizáló felhasználásból adódó kibocsátás elhanyagolható, ugyanis az így felhasznált karbon nagy része a folyékony acélba, és ez által a késztermékbe kerül. A karbonizáló anyag vesztesége elhanyagolható, füstgázba, szállóporba, salakba kerülése csekély mértékű.
54
A 2013-as évben az üzemben elkezdtek antracitot adagolni az elektrokemencébe, salakképzőként, salakhabosítóként, valamint fosszilis energiahordozóként. Ezzel próbálják kiváltani a drágább salakhabosítót.
Felhasznált segédanyagok mennyisége és karbontartalma 4 000
100,00
3 500
95,00
3 000 90,00
2 500 2 000
85,00
1 500
80,00
1 000 75,00
500 -
70,00 2008
2009
2010
2011
2012
2013
Elektróda felhasználás (t)
Salakhabosító felhasználás (t)
Karbonizáló felhasználás (t)
Elektróda karbon tartalma (%)
Salakhabosító karbon tartalma (%)
Karbonizáló karbon tartalma (%)
24. ábra Felhasznált segédanyagok mennyisége és karbontartalma
Annak érdekében, hogy az egyes acél adagok beolvadási ideje rövidebb, elektromos energia igénye pedig kevesebb legyen, RCB égőket alkalmaztak az elektrokemencében. Ebben az évben csökkentették az RCB égők használatát, hogy redukálják a földgáz felhasználást, ebből kifolyólag a költségeket, valamint az így megnövekedő adagidőknek köszönhetően elég időt biztosítsanak az elszívó rendszernek a keletkező füstgáz elvezetésére, ezáltal csökkentve a kiporzás mértékét. A vevők mennyiségi igényének kiszolgálásához, elégséges a hosszabb adagidőből következő kevesebb mennyiség is. Az égők használata nélkül, megnőtt a villamos energiafelhasználás, de a jelenlegi földgáz árak mellett a cégnek ez a változtatás jobban megéri gazdaságilag.
55
Az alap és segédanyagok közül a salakhabosító a felelős a legnagyobb kibocsátásért, ezért érdemes a megengedhető legjobb minőségű hulladék felhasználása, a salakhabosító mennyiségének csökkentése érdekében. Az acélhulladék által bevitt karbon tartalom, nem csökkenthető számottevően, hiszen a nagy mennyiség következtében nagymértékű lesz a keletkező CO2 is. Az elektródafogyást érdemes a lehető legkisebbre redukálni, az elektróda költségessége, és az általa okozott kibocsátás miatt. A karbonizáló anyag felhasználást csökkenteni nem szükséges, hiszen ennek az anyagnak a felhasználása annyi, amennyit a technológia megkövetel.
8.3.
A maradó CO2 megoszlása
Az összes bevitt karbon által keletkezett CO2 mennyiségéből ki kell vonnunk a késztermékben, és a melléktermékben maradó mennyiséget, ugyanis ez nem kerül légköri kibocsátásra. Ezek az anyagok a kész acél, az acélműi szállópor, és a salak. Ezek együtteséből adódik a maradó CO2.
A megkötött CO2 megoszlása (2008-2013)
10%
28%
62%
Acélban kötött Szén-dioxid
Salakban kötött Szén-dioxid
Szállóporban kötött Szén-dioxid
25. ábra A megkötött CO2 átlagos megoszlása 2008-2013-as időszakban A 25. ábrán látható maradó megoszlás, viszonylag állandónak mondható, ugyanis az acél, a salak, és a szállópor egymáshoz viszonyított aránya nem függ az adott időszakban gyártott acél mennyiségétől. 56
A megkötött CO2 megoszlása és a megkötött mennyiség kapcsolata 100%
3500
90%
3000
80% 70%
2500
60%
2000
50%
40%
1500
30%
1000
20%
500
10% 0%
0 2008
2009
2010
2011
2012
Acélban kötött Szén-dioxid
Salakban kötött Szén-dioxid
Szállóporban kötött Szén-dioxid
Összesen kötött Szén-dioxid
2013
26. ábra A megkötött CO2 megoszlása, és a megoszlott
A 26. ábra alapján elmondható, hogy az évek során gyártott acélmennyiség ingadozása során a termékek által megkötött CO2 aránya nem változik jelentősen. Az üzem fő tevékenysége a kész acél termelése, amelynek karbontartalmát a vevői igények szabják meg. Elmondható azonban, hogy a gyártott acél karbontartalma átlagosan 0,13 és 0,15 között van, ami viszonylag állandó (27. ábra). A gyártott acél mennyiségéről ez nem mondható el sajnos, ugyanis 2008 óta a gyártás visszaesett, és csak napjainkban kezdett el újra növekedni a termelt mennyiség. Ez elsősorban a gazdasági válságnak volt köszönhető. A megoszlási diagramokból jól kivehető, hogy az acél képezi a maradó CO 2 nagy részét, majdnem 2/3-át. Ez abból, következik, hogy az alacsony karbon tartalom ellenére, a salakhoz és szállóporhoz képest a termelt folyékony acél mennyisége nagyságrendekkel nagyobb. Az elektro acélgyártási folyamatnál elkerülhetetlen, sőt szükséges a megfelelő mennyiségű és minőségű salak képződése, ezért az acél után a legnagyobb mennyiségben salak keletkezik. A keletkező salak mennyisége szoros összefüggésben van a gyártott acél mennyiségével, – mint ahogyan az a 27. és a 28. ábra összehasonlításából is látható –
57
valamint a felhasznált hulladék minőségével. A salak karbon tartalma viszonylag állandó, de a felhasznált karbon tartalmú segédanyagok nagyban befolyásolják.
Gyártott folyékony acél mennyisége és karbontartalma 400 000
0,160
350 000
0,155 0,150
300 000
0,145
250 000
0,140
200 000
0,135
150 000
0,130 0,125
100 000
0,120
50 000
0,115
-
0,110 2008
2009
2010
Folyékony acél termelés (t)
2011
2012
2013
Folyékony acél karbon tartalma (%)
27. ábra A gyártott folyékony acél mennyisége és karbontartalma
Keletkezett salak mennyisége, és karbon tartalma 80 000
0,35
70 000
0,30
60 000
0,25
50 000
0,20
40 000 0,15
30 000
0,10
20 000
0,05
10 000 -
2008
2009
2010
Keletkezett salak (t)
2011
2012
2013
Salakok karbon tartalma (%)
28. ábra Keletkezett salak mennyisége és karbontartalma
58
A 23. ábrán látható, hogy a 2013-as évben az átlagosnál magasabb volt az elektróda felhasználás, valamint a 28. ábrán a salak karbon tartalmában kiugrás figyelhető meg. Mint ahogyan az előzőekben leírtakból látszik, a salak velejárója az acélgyártási technológiának, és a hatása a CO2 kibocsátásra nem tekinthető jelentősnek. Sem karbon tartalmát, sem mennyiségét nem lehet úgy befolyásolni, hogy az a kibocsátásra pozitív hatással legyen. Az acélgyártási eljárások másik kísérő mellékterméke az acélműi szállópor, amely a porleválasztó rendszerben kerül elválasztásra a füstgázból. Mint ahogyan az a nevében is benne van, ez a termék a kis szemcseméretének köszönhetően, az acélgyártás közben keletkező füstgázzal együtt eltávozik a kemencéből, a füstgázelvezető rendszeren keresztül. Ahogyan a salak esetében, úgy a keletkező szállópor mennyisége is szorosan összefügg a gyártott acél mennyiségével, bár nagyságrendekkel kevesebb. A 27. 28. és 29. ábrákon látható, hogy a keletkezett mennyiségek, bár eltérő nagyságrendűek, de összefüggnek egymással. Mivel az acélműi szállópor többnyire a hulladékból származó szennyezőkből keletkezik, ezért karbon tartalma igen alacsony. A CO2 kibocsátásra kifejtett hatása nem jelentős, hiszen a maradó mennyiség 10%-át teszi ki csupán.
Keletkezett acélműi por mennyisége és karbontartalma 6 000
2,50
5 000
2,00
4 000 1,50 3 000 1,00 2 000 0,50
1 000 -
-
2008
2009
2010
Keletkezett acélműi por (t)
2011
2012
2013
Acélműi por karbon tartalma (%)
29. ábra Keletkezett acélműi por mennyisége és karbontartalma
59
A felhasznált és a gyártott acél mennyisége és karbontartalma 450 000 0,20
400 000 350 000
0,15
300 000 250 000
0,10
200 000 150 000
0,05
100 000 50 000 -
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Folyékony acél termelés (t)
Hulladék felhasználás (t)
Folyékony acél karbon tartalma (%)
Hulladék karbon tartalma (%)
30. ábra A felhasznált hulladék és gyártott acél mennyisége és karbontartalma
A fent leírtakból elmondható, hogy sem az acélműi salak, sem az acélműi szállóporban visszamaradó CO2 nincs hatással az üzem teljes üvegházhatású gáz emissziójára. Még a maradó CO2 62%-át kitevő gyártott acél is csupán csekély hatással van az összes kibocsátásra, hiszen a technológiai kibocsátásnak átlagosan 7,97%-át, az összes kibocsátásnak pedig 2,96%-át teszi ki. Tehát az eddig leírtakból következik, hogy a CO 2 kibocsátás mértékét, csak a beadott anyagokkal lehet befolyásolni. A keletkezett termékek mennyisége és karbon tartalma a technológiából következik, ezért befolyásolni azt csekély mértékben tudják. A 30. ábra jól szemlélteti, hogy a felhasznált és a gyártott acél mennyisége és karbon tartalma között az eltérés nem jelentős, viszont mivel összesen nagy mennyiséggel számolunk, ezért az átlagosan 0,1%-os karbon tartalom eltérés jelentős hatással van a CO 2 kibocsátásra. A karbon tartalom eltérésnek köszönhetően a bevitt anyagokkal okozott kibocsátásnak átlagosan ~52%-a a maradó CO2 tartalom az acélban.
60
8.4.
A gyártott acél és a kibocsátott CO 2 mennyiségének kapcsolata
Jelenleg az Ózdi Acélművek Kft. ingyenes kvótakiosztásban részesül, amely elegendő ahhoz, hogy fedezze egész éves kibocsátását. A 3. kereskedési időszakban azonban az ingyenes kvótakiosztás évente folyamatosan csökken, és az azt követő kereskedési időszakban teljesen megszüntetik az ingyenes kvótakiosztást. A 2. kereskedési időszakból áthozott kvóták miatt a cég előnyös helyzetben van, valamint emiatt az ingyenes kvóta csökkentése is mérsékelt. Belátható tehát, hogy a jövőben a cégnek számolnia kell a CO2 kvóta árával, mint járulékos költséggel. Meghatározó lesz a költségeket illetően az egységnyi gyártott termékre vonatkozó kibocsátott CO2. Az acélműnél a gyártott termék a folyékony acél, ezért erre vonatkoztatva kell számolni a kibocsátást. 2008-tól 2013-ig terjedő időszakra az 1 tonna acélra jutó összes kibocsátott CO2 átlagos mennyisége 0,177 tonna volt, vagy fordítva 1 tonna CO2 kibocsátásra jutó folyékony acél átlagos mennyisége 5,723 tonna volt. Célszerűbbnek tartom a folyékony acélra vonatkoztatott kibocsátást használni, ezért a következőkben is ezt fogom alkalmazni. A folyékony acélra jutó CO2 mennyiség az évek során változó volt, ugyanis nagyban befolyásolta a direkt beadás megvalósítása, a hengermű és az acélmű összehangolása, valamint a különböző anyagokkal bevitt karbon mennyisége. Az eddig leírtakból nyilvánvalóan kiderül, hogy az acélműnek érdemes a lehető legkevesebb folyékony acélra jutó CO2 kibocsátást fenntartania, azonban a kibocsátás az acélgyártás elkerülhetetlen velejárója, így az emisszió-csökkentési lehetőségeken túl számolni kell azzal, hogy a kvótákat meg kell vásárolni a termeléshez. Ha a 2013-as évben az Ózdi Acélművek Kft. nem részesült volna ingyenes kiosztásban, átlag 6 Euro/t kvótaárral számolva az arra az évre vonatkozó költségek 132 180 Euróval növekedtek volna meg. Ez 0,95 Euro költségnövekedés minden tonna folyékony acélon. Ez a szám önmagában nem jelentős, de bele kell kalkulálni az alapanyagok árának, a szállítási költségeknek és az energiaáraknak a folyamatos növekedését is. Illetve azt, hogy a villamos-energiatermelők is továbbhárítják a CO2 kibocsátással kapcsolatos költségeiket a fogyasztókra. Az acélmű csak akkor tud gazdaságos maradni, ha az így bekövetkezett költségnövekedést beleintegrálja az eladott acél árába. A betonacél ára azonban nem növekedhet jelentősen, mert az gazdasági versenyhátrányt jelentene az Ózdi Acélművek Kft. számára. A cégeknek azonban számolniuk kell azzal az eshetőséggel, hogy amikor megszüntetik az ingyenes kvótakiosztást, és ez által megnövekedik a kereslet a kibocsátás egységekre, akkor jelentősen meg fog nőni ezeknek az egységeknek az ára. 61
Jelenleg nem lehet tudni a várható árakat, azonban ismert, hogy a 2007-2008-as évben kb 20 Euro volt a kvóta ára. Ebben az időszakban viszont nem volt olyan jelentős a kereslet, mint amilyenre 2020-tól lehet majd számítani, amikor megszüntetik az ingyenes kiosztást. Amennyiben azt feltételezzük, hogy 2020-ban 20 Euro/kvóta áron lehet kibocsátási egységet venni, és a termelés növekedését figyelembe véve addigra eléri az üzem a 350 000 tonna folyékony acéltermelést, akkor az ehhez a mennyiséghez tartozó 55 000 tonnányi CO2 kvóta megvásárlása 1 100 000 Euro költséget jelent majd a cégnek. Az ingyenes CO2 kvóta csökkentésével, és a kvóta árának növekedésével együtt, nőni fognak az acél előállításának költségei. A kvóta árának növekedése erős hatással lesz a villamos energia árára is, hiszen a villamos energiatermelés nagy része még mindig fosszilis energiahordozókból származik, ami ez által CO2 kibocsátó. A villamos energia ára az acél árának szintén fő meghatározója, ezért nagy valószínűséggel, ebben a tekintetben is növekedni fognak az acél előállításának költségei.
62
9. Összefoglalás Diplomamunkám témaválasztásának oka, az üvegházhatású gázkibocsátás egyre nagyobb szerepe mind a gazdaságban, mind az iparban. Az érintett üzemeknek kibocsátásaik csökkentésével hozzá kell járulniuk a globális felmelegedés megakadályozásához, vagy legalább lassításához. Tehát a termelési folyamatok során egyebek mellett figyelmet kell fordítanunk a szén-dioxid kibocsátás csökkentési lehetőségeinek felkutatására is. Az Ózdi Acélművek Kft., mint kibocsátó köteles a CO2 kibocsátását nyomon követni és jelenteni a hatóságok felé. Mindezt nyomonkövetési terv kialakításával biztosítja. Az üzemben a kibocsátás meghatározására a számításon alapuló módszert alkalmazzák, amihez a szükséges meghatározási szintet, hitelesített, illetve kalibrált mérőrendszerekkel és akkreditált laboratórium segítségével biztosítják. A 2008 óta gyűjtött adatok alapján meghatározásra kerültek a cég CO2 kibocsátásának forrásai és azok megoszlása. Eszerint meghatározó szerepet tölt be a kibocsátás mértékében az OFAG hevítő kemence működtetéséből származó földgáz felhasználás. Nyilvánvalóvá vált, hogy a kibocsátás csökkentésének érdekében szükséges az acélmű és a hengermű termelésének összehangolása, és a direkt beadás megvalósítása. Az így megtakarítható földgáz felhasználás jelentősen csökkenti a cég kiadásait, és a CO2 kibocsátást. Az adatok alapján megállapításra került, az alap és segédanyagok részesedése a kibocsátásban, azonban a szén-dioxid emisszióra gyakorolt hatásuk csökkentésére megfelelő eljárás, vagy technológia jelenleg nem ismert. Az így keletkezett anyagok és azok szerepe az üvegházhatású gázkibocsátásban az acélgyártási technológia részét képezi. A 3. kereskedési időszak végére az ingyenes kvótakiosztás várhatóan teljesen megszűnik, így minden cég köteles lesz megvásárolni a tevékenysége során kibocsátott üvegházhatású gázok mennyiségének megfelelő kibocsátási egységet. Az így megvásárolt kvóták árát a cég kénytelen lesz belekalkulálni a gyártott termék árába. Ezért tehát érdemes a lehető legtöbb acélt előállítani az egységnyi kibocsátott CO 2-ra vonatkoztatva, ezzel csökkentve a kvóta árának hatását az acél előállítási költségeiben. Összegezve az eddig leírtakat, az Ózdi Acélművek Kft.-nek fenn kell tartania a kialakított nyomonkövetési rendszert, a megfelelő előírások betartása miatt, törekednie kell a lehető legkevesebb kibocsátásra, valamint a termékei árába a jövőben bele kell kalkulálnia a kibocsátási egységek árát.
63
10. Irodalomjegyzék [1] http://hu.wikipedia.org/wiki/Acélgyártás [2] http://hu.wikipedia.org/wiki/Ózdi_Kohászati_Üzemek [3] http://index.hu/gazdasag/magyar/2012/05/15/ozd/ [4] Reményi Károly, 2010, Energetika – CO2 – Felmelegedés, Akadémiai Kiadó, Budapest [5] http://www.epa.gov/climatestudents/basics/today/greenhouse-gases.html [6] http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/total-greenhouse-gas-emissions-bysector-in-eu [7] http://www.ff3.hu/upload/KA-Klima.pdf [8] RDH egységes környezethasználati engedély [9] http://www.orszagoszoldhatosag.gov.hu/emisszio-bemutatkozaseukibocsatasikereskedelmirendszere.php [10] http://unipub.lib.uni-corvinus.hu/202/1/pm_11.pdf [11] http://europa.eu/legislation_summaries/environment/tackling_climate_change/l28060_hu.htm [12] http://denkstatt.hu/klimavedelem [13] http://vertis.com/index.php?page=417&l=2 [14] http://www.gas.uni-miskolc.hu/publics/oktat%C3%A1si%20seg%C3%A9danyag%20%20emisszi%C3%B3ker%202012%2002%2029.pdf [15] http://hu.wikipedia.org/wiki/Kibocs%C3%A1t%C3%A1skereskedelem [16] http://magyaryprogram.kormany.hu/download/c/bf/70000/Hat%C3%A1svizsg%C3%A1lat_E 64
TS.pdf [17] http://www.orszagoszoldhatosag.gov.hu/emisszio-bemutatkozas.php [18] http://ec.europa.eu/clima/policies/ets/reform/docs/com_2012_652_en.pdf [19] Kérdések, és válaszok: Az EU kibocsátás-kereskedelmi rendszerének Bizottság által tervezett felülvizsgálata, https://www.google.hu/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&v ed=0CC4QFjAA&url=http%3A%2F%2Feuropa.eu%2Frapid%2Fpress-release_MEMO-0835_hu.doc&ei=SA5eU5joC6jeyQPdwIHACA&usg=AFQjCNHWsnCXeDMkNkJfV2C2ec9jr 8zZow&bvm=bv.65397613,d.bGQ [20] A bizottság 601/2012/EU Rendelete, http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2012:181:0030:0104:HU:PDF [21] A Bizottság jelentése az európai parlamentnek és tanácsnak, Az európai szén-dioxid-piac helyzete 2012-ben, Brüsszel, 2012.11.14. [22] Feiler József, Prof. Ürge-Vorsatz Diana, 2010. január, Hosszú távú (2050) kibocsátás csökkentési célok Magyarország vonatkozásában [23] Károly Gyula,2012/2013, Az acélmetallurgia alapjai, digitális jegyzet [24] Károly Gyula, Kiss László, Harcsik Béla, 2013, Elektroacélgyártás [25] Károly Gyula, 2000, Bevezetés az acélmetallurgiába [26] Szegedi József, 1975, Kohászati folyamatok metallurgiája, Tankönyvkiadó, Budapest
65
Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretném köszönetemet kifejezni Vincze Krisztina, Környezetvédelmi munkatárs, üzemi konzulensemnek és Dr. Harcsik Béla, adjunktus, tanszéki konzulensemnek diplomamunkám elkészítésében nyújtott segítségükért, szakmai segítségükért és lelkesítő szavaikért. Köszönöm Ömböli Norbertnek, Bakos Csabának és Kilaroglu Jánosnak a segítséget diplomamunkám elkészítésében. Nem utolsó sorban említem meg a Metallurgiai és Öntészeti Intézet
munkatársait,
valamint
az ÓAM
Ózdi
Acélművek
Kft.
dolgozóit,
akik
segítőkészségükkel, és tapasztalataikkal hozzájárultak diplomatervem elkészítéséhez.
Jó Szerencsét!
---------------------------------------------Schön Márk
66
Nyilatkozat
Alulírott Schön Márk (Neptun kód: FMF6NA, született: 1990.04.28. Ózd) igazolom, és büntetőjogi felelősségem tudatában kijelentem, hogy a leadott diplomamunka a saját munkám.
Miskolc, 2014. május 14.
_________________________ hallgató
Az igazolást átvettem.
Miskolc, 2014. május 14.
__________________________ tanszékvezető
67
