ISD DUNAFERR. XLIX. évfolyam 4. szám (163) Kézirat lezárva: november TARTALOM MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK

XLIX. évfolyam 4. szám (163) Kézirat lezárva: 2011. november

ISD DUNAFERR MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK A szerkesztőbizottság elnöke: Valeriy Naumenko A szerkesztőbizottság tagjai: Bocz András Bucsi Tamás Cseh Ferenc Gyerák Tamás Kopasz László Kozma Gyula László Ferenc Lontai Attila Lukács Péter PhD Szabados Ottó Orova István Dr. Sándor Péter Rokszin Zoltán Szepessy Attila Tarány Gábor Főszerkesztő: Dr. Szücs László Felelős szerkesztők: Jakab Sándor Várkonyi Zsolt Olvasószerkesztő: Dr. Szabó Zoltán Technikai szerkesztő: Kővári László Grafikai szerkesztő: Késmárky Péter Rovatvezetők: Felföldiné Kovács Ágnes Hevesiné Kõvári Éva Szabó Gyula Szente Tünde

TARTALOM Dr. Sándor Péter Az ISD Dunaferr vállalatcsoport energiagazdálkodásának rövid áttekintése Short overview of energy management of ISD Dunaferr Company Group Kun Erika, Horváth László Az ISD Dunaferr társaságcsoport energiapiaci szereplése, energiapiaci változások Energy market participation of ISD Dunaferr Group of Companies, changes in the energy market Felföldiné Kovács Ágnes, Mészáros István A másodlagos és a hulladékenergia jelene, eredmények és fejlesztési lehetőségek az ISD Dunaferr vállalatcsoportnál The present of secondary and waste energy. Results and development possibilities at ISD Dunaferr Company Group

172

177

184

Bak János, Bíró Balázs, Katona József Kohógáztüzelés lehetőségei és füstgázveszteségének csökkentése a léghevítőknél

193 The possibilities of blast furnace gas firing and reduction of its waste gas loss at the Cowpers Dr. Sevcsik Mónika, dr. Kapros Tibor, Böszörményi Zoltán, Szerencse Tibor Kazánok tüzelőanyag-összetételének optimalizálása 200 Optimization of fuel material content of boilers Zsömbör István Hulladékok elgázosítással történő energetikai hasznosítása Energetic utilization of wastes with gasification Czilik Mercédesz Katalin, dr. Sevcsik Mónika, dr. Kapros Tibor Nem veszélyes ipari hulladékok brikettálása és az energetikai hasznosíthatóság tüzeléstechnikai vizsgálata Briquetting of non-dangerous wastes and combustion examination of its energetic utilization Szente Tünde Egyhetes konferenciasorozat a Dunaújvárosi Főiskolán Week-long Conference Series at College of Dunaújváros Szente Tünde A konverteres acélgyártás kezdete a Dunai Vasműben The Begining of Converter Steel-making at Dunai Vasmű Ironworks

205

214

222

224

ISD DUNAFERR MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK Az ISD Dunaferr Dunai Vasmû Zártkörûen Mûködõ Részvénytársaság megbízásából kiadja a Dunaferr Alkotói Alapítány

Felelõs kiadó: Lukács Péter PhD, az alapítvány kuratóriumának elnöke Nyomdai elõkészítés: P. Mester Anikó HU ISSN: 1216-9676 A kiadvány elektronikus változatban elérhetõ a http://www.dunaferr.hu/08-media/mgk.html címen Nyomtatás: Innova-Print Kft. Felelõs vezetõ: Komornik Ferenc 2011 

Tisztelt Olvasó!

Dear Reader,

Tavaly ünnepelte alapításának 60. évfordulóját a Dunai Vasmű. Az idei esztendő is bővelkedett évfordulókban. Dunaújváros ebben az évben rendezvénysorozattal emlékezett hat évtizedes múltjára. Könyvek jelentek meg, jubileumi rendezvényekkel tisztelegtek a városépítők munkássága előtt. Az ISD Dunaferr Zrt. sem fogyott ki a kerek évfordulókból. Harminc évvel ezelőtt, 1981. augusztus 19-én az I. számú konverterből acélt csapoltak, ezzel kezdetét vette a konverteres acélgyártás. Az 1970-es években bekövetkezett olajárrobbanás hazánkban is szükségessé tette a nagy energiafelhasználású gyártási technológiák felülvizsgálatát. A magyar vaskohászat fejlesztésére a Kohó- és Gépipari Minisztérium megbízásából a Kogépterv 1974-ben javaslatot készített, amely magában foglalta a Dunai Vasmű (DV) acélgyártását érintő változtatásokat. Ennek alapján a kohó- és gépipari miniszter év végén előterjesztést nyújtott be az Állami Tervbizottsághoz: a DV meleghengerműi kapacitásának kihasználása és a hazai acéllemez-szükséglet kielégítése érdekében a Dunai Vasmű acéltermelését 1,1 millió t/évről 1,8 millió t/évre kell növelni. A termelésbővítést a Szovjetunióból vásárolt korszerű oxigénes konverterekkel kell megvalósítani. A Minisztertanács a 3375/1977. számú, 1977. augusztus 11-én kelt határozatában jóváhagyta a Dunai Vasmű Konverter Acélművének állami nagyberuházását. A konverteres acélmű létesítése nemcsak a termelés növelését és a termelőrendszer korszerűsítését eredményezte, hanem minőségjavulást és termékválaszték-bővítést is jelentett. A közel 20 milliárd Ft-os beruházás első termelőegységét hivatalosan 1981. augusztus 19-én avatták fel. A II. számú LD konverterből 1982. június 10-én csapoltak először acélt. Ma már csak konverteres acélgyártás folyik a Dunaferrnél. A nyersvas- és acélgyártás területén eltelt időszak fejlesztéseinek köszönhetően ezzel a két konverterrel jóval a névleges kapacitás felett dolgoznak, 1,6–1,7 millió tonna acél/év termelési lehetőséggel. Másik nagy évfordulónk, amely már legendaszámba menő momentum a hazai gazdaságtörténetben, a 60 évvel ezelőtti ünnepélyes csapolás az öntöde kupolókemencéjéből. A korabeli sajtóban óriási visszhangot kapott eseményen a gyárépítők mellett részt vett Zsofinyecz Mihály kohó- és gépipari miniszter, valamint Borovszky Ambrus, a Nemzeti Beruházási Vállalat igazgatóhelyettese. A mechanika és a kovácsüzem építésének munkálatai 1950 szeptemberében, az öntöde alapozása pedig 1951. január 15-én kezdődött. A Dunai Vasmű Gépgyárát hivatalosan 1951. május 15-én hozták létre. Feladata a termelés feltételeinek, a leendő üzemek működésének előkészítése volt. Első üzemegységeinek, a mechanikának, öntödének és a kovácsüzemnek az imént említett avatása 1951. november 7-én történt meg. Az ünnepi események sorában jelentősnek számított a nagygyűlés a mechanika csarnokában, és az azt követő első csapolás az öntödében. A mechanika és az öntödeüzem termelése az elmúlt 60 évben folyamatosan segítette a vasmű kohászati termelőegységeit. Következő esztendőnk is bővelkedik évfordulókban. Mivel a hagyományápolás, hagyományőrzés vállalati kultúránk sajátja, mindig helyet adunk a jubileumi eseményeknek, és a Dunai Vasmű történetében legendássá vált személyiségeknek. Születésének 100. évfordulóján méltóképpen szeretnénk tisztelegni a Dunai Vasmű első és meghatározó vezérigazgatójának, Borovszky Ambrusnak személye és munkássága előtt. Lapunk hasábjain az aktuális műszaki, gazdasági, környezetvédelmi, energiagazdálkodási és minőségügyi témák mellett folytatjuk az üzemek, gyártóegységek történeti feldolgozásait. Az idei utolsó lapszámunkat kiemelten az energiagazdálkodás témakörének szenteltük. Múlt, jelen és jövő egységében kívánok a szerkesztőség minden tagja nevében szerzőinknek és olvasóinknak eredményekben gazdag, sikeres újesztendőt:

Dunai Vasmű – Danube Ironworks – celebrated the 60th anniversary of its foundation last year. This year there were plenty of anniversaries as well. Dunaújváros commemorated its six decades past with a series of events. Books were published and anniversary events were held respecting the achievements of the town builders. Neither ISD Dunaferr Zrt has been out of the round anniversaries. Thirty years ago, on 19 August 1981, steel was tapped from Converter no. 1 and with that the converter steel-making started. Oil price explosion in the years 1970 made it necessary to revise the high energy consuming production processes. For the development of Hungarian ferrous metallurgy Kogépterv – assigned by the Ministry of Metallurgy and Mechanical Engineering – in 1974 made a proposal including changes that affected the steel production of Dunai Vasmű. Based on that, the metallurgy and mechanical engineering minister submitted a proposal to the State Planning Committee: in order to utilize the capacity of Dunai Vasmű Hot Rolling Mill and satisfy the domestic steel-plate need, the steel production of Dunai Vasmű had to be increased from 1.1 million t/y to 1.8 million t/y. The expansion of production had to be realized with the modern oxygen converters purchased from the Soviet Union. The Cabinet in its Decision No. 3375/1977 submitted on 11 August 1977, approved the large state investment of the Converter Steelworks at Dunai Vasmű. The establishment of the Converter Steelworks resulted not only in the increase of production and modernization of the production system, but it also meant quality improvement and product range enlargement. The first production unit of the nearly HUF 20 billion investment was officially inaugurated on 19 August 1981. From the LD Converter no. 2 steel was tapped for the first time on 10 July 1982. Nowadays only converter steel production exists at Dunaferr. Due to the developments in the area of pig iron and steel production in the past, we operate with these two converters well above the nominal capacity with the production possibility of 1.6-1.7 million t/y. Another great anniversary of ours, already a legendary moment in the national economy history, is the ceremonial tapping from the cupola furnace of the foundry shop 60 years ago. Beside the factory builders Mihály Zsofinyecz, Metallurgy and Mechanical Engineering Minister and Ambrus Borovszky, Deputy Director of National Investment Company took part on the event that got a huge echo in the contemporary press. The construction works of the mechanical and forge shop started in September 1950, while the foundation of the foundry was on 15 January 1951. The Machine Factory of Dunai Vasmű was officially established on 15 May 1951. Its task was the preparation of production conditions and operation of the future plants. The above mentioned inauguration of its first units of the mechanical, foundry and forge plants was on 7 November 1951. In the series of ceremonial events the general meeting, held in the mechanical shop, and later the first tapping in the foundry shop were the most significant ones. In the last 60 years the production of the mechanical and foundry shops has continuously helped the metallurgical production units of the ironworks. Our next year abounds in anniversaries as well. As cultivation and keeping traditions are inherent to our company culture, we give space to jubilee events and personalities who become legendary in the history of Dunai Vasmű. On the 100 years anniversary of his birth we would like to commemorate honourably the person and work of Ambrus Borovszky, the first and determinant general director of Dunai Vasmű. Beside the actual technical, economic, environment protection, energy management and quality topics we continue the historical processing of the plants and production units. This year's last number of our journal is especially dedicated to the topic of energy management. In the unity of past, present and future, in the name of all members of the editorial staff I wish our authors and readers an efficient and successful New Year.

Dr. Szücs László főszerkesztő

Dr Laszló Szücs Chief Editor

ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2011/4.

171

Dr. Sándor Péter *

Az ISD Dunaferr vállalatcsoport energiagazdálkodásának rövid áttekintése A cikk áttekintést ad az ISD Dunaferr vállalatcsoport energiagazdálkodásának elmúlt évtizedéről. Ismerteti és értékeli a 2010. év energiagazdálkodási, energotechnológiai eredményeket. Összefoglalja a következő időszak energiagazdálkodásának legfontosabb feladatait.

The article gives an overview about the energy management of ISD Dunaferr company group in the last decade. It presents and appraises the energy management and energotechnology results achieved in 2010. It summarizes the most important energy management tasks of the next period.

Bevezetés Az ISD Dunaferr vállalatcsoport energiagazdálkodásának stratégiai elemei évek óta változatlanok, melyek az alábbiak: — gyártástechnológiai energiafelhasználások csökkentése, — másodlagos és hulladékenergiák hasznosítása, — optimális energiahordozó-struktúra kialakítása, — energiaátalakítások hatásfokainak javítása. A vállalatcsoport nettó energiafelhasználása az elmúlt tíz évben jelentősen nem változott. A vállalatcsoport nettó energiaköltsége viszont több mint duplájára nőtt annak ellenére, hogy a fajlagos energiafelhasználás 4-5%-kal csökkent. A növekedést az energiaárak folyamatos emelkedése és a vállalaton belüli energiatermelő berendezések — főként a kokszolóblokkok — állapota, rendelkezésre állása eredményezte. A kohászat az energiaigényes ágazatok közé tartozik, ezért a kapacitások teljes körű kihasználása jelentősen javítja a fajlagos energiafelhasználási mutatókat. A technológiák folyamatos fejlesztése, az energiahatékonyság folyamatos ellenőrzése az energiafelhasználás további csökkenését eredményezi. Világszerte tapasztalható tendencia az energiafelhasználás folyamatos emelkedése. Az energiaigény növekedésével párhuzamos jelenség az energiahordozók — kereslet által növelt, illetve a kereslettől független — áremelkedése. A kommunális energiafelhasználás csökkentése elsősorban költségmegtakarítást eredményez, a vállalati szektorban jelentkező megtakarítás azonban egy technológia vagy termék gazdaságosságát vagy versenyképességét is javíthatja. Közvetett hatásként a megtakarított energia a primer energia fel nem használását eredményezi, mely a gazdasági eredményen túlmenően jelentős környezetvédelmi „hasznot” generál, egyebek mellett a jelenleg aktuális CO2-kibocsátás csökkentése révén. A vállalatcsoport által működtetett technológiák — a technológiákra jellemzően — jelentős energiaigényt támasztanak. A több tíz PJ nagyságrendű vállalati energiaforgalomban néhány tized százalékos csökkenése is

1. ábra: Az ISD Dunaferr vállalatcsoport dunaújvárosi telephelyének energiafelhasználása termelt acélra vetítve 2001–2010 között jelentős megtakarítást indukálhat a primer energia vonatkozásában. A vállalatcsoporton belül létrehozott energetikai és energiaelosztó berendezések optimális üzemeltetéséről, karbantartásáról, felújításáról és fejlesztéséről a lehetőségekhez képest gondoskodni kell. Minden módon törekedni kell az energiával való takarékosságra, és a környezetkárosítás minimalizálására.

2. ábra: Az ISD Dunaferr vállalatcsoport dunaújvárosi telephelyének energiafelhasználása termelt acélra vetítve 2001–2010 között

* Dr. Sándor Péter energetikai igazgató, ISD Dunaferr Zrt., ügyvezető igazgató, ISD Power Kft.

172


Az 1. és 2. ábrán az ISD Dunaferr vállalatcsoport dunaújvárosi telephelyének energiafelhasználása és költségei láthatók 2001 és 2010 között. A nettó energiaköltség 2001, 2002 és 2003-ban 30 M Ft körül volt, mely érték 2004-ben jelentősen, majdnem 42 M Ft-ra nő. A növekedés 2005-ben tovább folytatódik. Az energiaköltség-növekedéseket a kohókoksz árának jelentős növekedése okozta. A 2006. és 2007. évben csökkennek az energiaköltségek, majd 2008-ban jelentő növekedés tapasztalható, mely változások nagy mértékben szintén a kohókoksz árváltozásaihoz köthető. A 2009. évben, amikor a pénzügyi-gazdasági válság hatására a termelés jelentősen visszaesett, természetesen az energiaköltség is csökkent. A 2010. évben újra jelentős költségemelkedés tapasztalható a termelés felfutása mellett. Az acéltermelés és az energiafelhasználás szoros összefüggését mutatják az ábrák, az energiaköltségek alakulását a világpiaci tendenciák (alapanyagárak, energiaárak) és a termelés együtt befolyásolja. Egy integrált vaskohászati vertikum esetén alapvető követelmény a komplex nyersvas- és acélműi útvonal technikai és technológiai színvonalának állandó fejlesztése, melynek következtében a fajlagos energiafelhasználás — a legnagyobb energiafelhasználó lévén — jelentősen csökkenthető.

Az ISD Dunaferr vállalatcsoport 2010. évi energiagazdálkodása Az ISD Dunaferr vállalatcsoport 2010. évi energiagazdálkodását meghatározóan befolyásolta a válság utáni felfutó acélpiaci kereslet által generált termelésnövekedés. Acéltermelés tekintetében a 2009. évi 1.271 ezer tonna acéltermeléshez képest 2010-ben 315 ezer tonnával magasabb, 1.586 ezer tonna acél került legyártásra, mely a tervhez képest mintegy 22 ezer tonnával elmarad. A melegen hengerelt készárutermelés tekintetében a 2009. évi 1.304 ezer tonna készárutermeléshez képest a 2010. évi 1.494 ezer tonna készárutermelés 190 ezer tonna növekedést jelent, ez a termelési volumen a tervhez képest azonban 99 ezer tonnával elmarad. Az acéltermelés tervszinttől való elmaradásának oka a likviditási problémákból fakadó acélműi hulladékhiány, illetve az egész évben tapasztalható gyenge minőségű és szükségesnél kevesebb acélműi hulladék-alapanyag. A melegen hengerelt készárutermelés volumenének a tervezetthez képesti elmaradásának oka az egész évben tapasztalható alapanyaghiány, valamint a tolókemencék 2010. I–VIII. hónapokban tapasztalható tüzelőanyag-ellátási problémái. A kombinát energiahordozóinak forgalma és struktúrája a 3–6. ábrán látható. Továbbra is a legjelentősebb villamos fogyasztó a meleghengermű, majd a Linde Gáz Magyarország Kft., az ISD Power Kft. majd ezt követően a hideghengermű. A villamosenergia-felhasználás optimalizálása szempontjából fontos a folyamatosan előre jól tervezhető termeléshez kapcsolódó villamos menetrend tartása, főleg a jelentős változást indukáló meleghengermű esetében.


A vásárolt földgáz, mint energiahordozó felhasználásában meghatározó az erőmű és a nagyolvasztók technológiai célú földgázfelhasználása is. Az erőműi és a nagyolvasztói együttes felhasználás az összes gázforgalom túlnyomó részét, jellemzően 60–80%-át teszi ki. Az erőmű esetében a jelentős mennyiségű földgázfelhasználást a gőzigény kielégítése (elsősorban a téli időszakban), valamint a belső keletkezésű gázok, elsősorban a kohógáz biztonságos elégetése indokolja. A földgáz kamragázzal történő alternatív kiváltása az utóbbi időben jelentős megtakarítást eredményezett. A belső keletkezésű szekunder fűtőgázok (kohó- és kamragáz) kémiai összetétele és tüzeléstechnikai paraméterei egyértelműen meghatározzák a felhasználási lehetőségeiket. Ezen gázok folyamatos felhasználását általában a keletkezés helyén kell megvalósítani, és lehetőleg technológiai célú tüzelőanyag-igényt kell vele kielégíteni. A kombinát gázelosztását nehezíti a fűtőgázok korlátozott tárolási lehetősége. Ugyanakkor a gáztermelő és -elosztó berendezések nagy egységteljesítményűek, tehát egy kohó, egy léghevítő vagy egy tolókemence kiesése 20–50%-os termelés-, illetve felhasználásingadozással jár. A kamragáz vállalati szintű fő felhasználója a kokszolóüzem, ahol ezen belső keletkezésű gázt a kokszolói blokkok aláfűtésére használják. A termelt gáz közel fele a technológia fenntartását biztosítja, mint fűtőanyag. A kamragáz további meghatározó hányada a meleghengermű újrahevítő tolókemencéiben és az erőműben, kisebb része kohógázzal történő keverés után a nagyolvasztók léghevítőinél, illetve a hideghengermű hőkezelő harangkemencéinél kerül eltüzelésre. A rendkívüli üzemállapotok, vagy átmeneti termeléstöbblet kezelésére kamragázfáklya létesült, mely berendezés egyben a kamragázrendszer nyomásszabályozó és túlnyomáshatároló rendszereleme is. Természetesen a felhasználás csak megfelelő hatásfokú tisztítást követően célszerű, mivel a tisztítatlan vagy csak rossz hatásfokkal tisztított gáz a technológiai berendezések gázrendszereiben, szerelvényeiben, füstcsatornáiban, illetve kéményeiben, valamint a szállítórendszerben rendkívüli mértékű korróziós károkat okozhat, melyek csak jelentős költségek mellett javíthatók, illetve háríthatók el. Az erőműben elégetésre kerülő fűtőanyagok arányát (földgáz-kohógáz-kamragáz) a működő berendezések együttes üzeme és üzemállapota, illetve az erőműben termelt hőenergia fogyasztóinak mindenkori igénye határozza meg. Az erőmű a vállalatcsoporti gázrendszerben puffer szerepet tölt be, hiszen a technológiai berendezéseknél tüzelési célra fel nem használt belső keletkezésű gázok az erőmű kazánparkjában rugalmas tüzelőanyag-összetételű tüzeléssel kerülnek elégetésre, hasznosításra, és állítanak ezáltal elő kapcsoltan hőt és villamos energiát. A nagyolvasztóműben a nyersvasgyártás mellett jelentős mennyiségű, de nagy inerttartalmú, alacsony fűtőértékű kohógáz keletkezik, melynek hasznosítása szükségszerű feladat, mivel jelentős (nagyjából a kamragáztermeléssel azonos mértékű) energiatartalmat képvisel. A képződő gáz egy része — nagyjából a harmada — megfelelő tisztítást követően a léghevítők üzemeltetéséhez szükséges energiát fedezi, valamilyen magasabb fűtőértékű „dúsítógázzal” (kamragáz vagy földgáz) keverve. A technológiai berendezéseknél tüzelési célra fel nem használt kohógázmennyiség energetikai hasznosításra

173

3. ábra: Az ISD Dunaferr csoport 2010. évi villamosenergia-forgalma

5. ábra: Az ISD Dunaferr csoport 2010. évi iparivíz-forgalma

4. ábra: Az ISD Dunaferr csoport 2010. évi gázforgalma

6. ábra: Az ISD Dunaferr vállalatcsoport 2010. évi gőzforgalma

174


M Ft

M Ft

M Ft

M Ft

M Ft

M Ft

M Ft

M Ft

M Ft

7. ábra: Az ISD Dunaferr Zrt. által 2010. évben vásárolt energiahordozók költsége [M Ft] kerül az erőmű kazánjaiban. A nyomás stabilizálásához, valamint a fogyasztók igényét tartósan meghaladó termelés esetén fáklyázott gáz veszteségként elégetésre kerül. A fáklyázási veszteség hengerműi állások alkalmával jelentősen emelkedik. A kohógáz összforgalmat tekintve nem jelentős felhasználója a hideghengermű, ahol az acéltekercsek lágyításához szükséges hőigényt biztosítja, megfelelő arányban kamragázzal, mint „dúsítógázzal” keverve. A harangkemence-park fűtésére így teljes egészében szekunder energiahordozók kerülnek felhasználásra. A vállalatcsoport iparivíz-forgalma jelentősen nem változott az utóbbi években, 90.000 em3 dunai vízkivétel mellett, 82.000 em3 hővel szennyezett víz kerül vissza a Dunába. Zárt vízrendszerek vannak a kokszolónál, a FAMnál, a konverternél és a meleghengermű (szalaghűtés, motorhűtéshez használt lágyvíz hűtése) egyes területein. Visszaforgatott, III-as telepi vízzel üzemelnek a kohók, a meleghengermű (magas nyomású revétlenítés, hengerhűtés, állványközi hűtés) és a hideghengermű. Befejező stádiumban van a meleghengerműi tisztított víz visszaforgatásának kiépítése, amelynek segítségével a nyári hónapok kivételével csökkenthető a dunai vízkivétel mennyisége. A vállalat gőzelőállítói az erőműi kazánok, a kokszolói kazánok és a konverterkazán. Az erőműi gőztermelés a nyári időszak kivételével csak ellennyomású gőzturbinákon keresztül, kapcsolt villamosenergia-termelés mellett történik. Az erőműben előállított gőz kétharmada külső értékesítésre kerül. A külső értékesítésnek meghatározó szerepe van a belső keletkezésű tüzelőanyagok (kohógáz, kamragáz) hasznosításában, különösen nyári időszakban. A belső felhasználás kommunális és technológiai célokat


szolgál. A kokszolói gőz termelése szintén gőzturbina közbeiktatásával, kapcsolt villamosenergia-termelés mellett történik. Megállapítható, hogy a 2010-ben az ISD Dunaferr Zrt. energiaköltsége és termelésre vetített fajlagos energiaköltsége a kedvezőbb fajlagos mutatók ellenére is emelkedett. Ennek oka egyértelműen az energiahordozók árának növekedésével magyarázható. A 2009. évre jellemző 44.329 Ft/tacél fajlagos energiaköltséghez képest a 2010. évi 47.098 Ft/tacél fajlagos energiaköltség mintegy 10%-os költségnövekedést jelent. A legjelentősebb költséget generáló, az ISD Dunaferr vállalatcsoporton kívülről vásárolt energiahordozók: a villamos energia és a földgáz. Villamos energiával a vállalatcsoport legjelentősebb fogyasztású, dunaújvárosi telephelyét az ISD Power Kft. látja el kisebb részben saját termelésből, nagyobb részben külső forrásból. A vásárolt villamos energia átlagárát nagyban befolyásolja a tervezett órás vételezés (menetrend) és a tényleges felhasználás viszonya, mely abban az esetben lehet kedvező, ha a fogyasztók — következő napi termelésük pontos ismeretében — minél kisebb hibával meg tudják határozni a következő napi villamosenergiaigényük alakulását. Ennek érdekében az ISD Dunaferr Zrt. nagyfogyasztói napi kapcsolatot tartanak fenn az ISD Power Kft. villamosenergia-beszerzést végző szakembereivel. Földgázbeszerzés tekintetében legjelentősebb változás a megelőző évekhez képest a — villamosenergia-beszerzéshez hasonlóan — többszereplős beszerzési portfólió kialakítása, és annak optimalizálása a mindenkori igények és árak alakulása szerint, mely kedvezően befolyásolja a földgáz átlagárát.

175

Az ISD Dunaferr Zrt. energiaköltségének alakulása a 2010. évben A vállalatcsoport éves nettó energiafelhasználása kb. 30 PJ, költsége 2010. évi árszinten közel 75 Mrd Ft (a 2010. évi tervezett energiaköltség közel 73 Mrd Ft volt), mely a cégcsoport nettó árbevételének közel 30%-a. Ennek túlnyomó részét a kohókokszhoz felhasznált szén költsége teszi ki, kisebb részben (csökkenő értékben) a villamos energia, földgáz, illetve a műszaki gáz (argon, hidrogén, védőgáz, oxigén, nitrogén) beszerzési költségei adják. A 7. ábra az ISD Dunaferr Zrt. 2010. évi energiahordozónkénti költségét szemlélteti. Az energiagazdálkodási stratégia célja a fajlagos nettó energiaköltség csökkentése, végeredményben a külső vásárlásból felhasznált energiahordozók fajlagos mennyiségének, (nettó) beszerzési költségének csökkentése — az energiaátalakítások hatásfokának növelésével, — a működési és szállítási veszteségek csökkentésével, — a másodlagos- és hulladékenergiák felhasználásának és a felhasználás hatékonyságának növelésével, — az energiahordozók beszerzési árának csökkentésével, — külső energiaértékesítés és bevétel lehetőség szerinti növelésével (a gazdasági optimum eléréséig), valamint — az energiafelhasználással összefüggő környezeti terhelés és környezeti károsítás mérséklésével.

176

Összefoglalás Elemezve a jelenlegi pénzügyi és gazdasági környezetet, úgy ítéljük meg, hogy 5 éven belül a termelőberendezések struktúrája jelentősen nem fog változni. A kohók térfogata és a konverter betétsúlya lényegében meghatározza, hogy két kohós üzemet kell tartani, évi 1250–1400 kt nyersvasat lehet és kell gazdaságosan gyártani. Kívánatos a tömörítőművet üzemeltetni. A kokszolómű minimum 750 kt kokszot kell termeljen évente. Az ISD Dunaferr jelenleg a hasonló felépítésű, mindenben csúcseredményt adó virtuális vagy műszaki fejlesztésekkel az energotechnológiai optimumon működő kombináthoz képest 3,5 GJ/tacél (~ 15%) értékkel nagyobb energiafogyasztással termel. Elmaradásunk a nyersvasgyártó fázisban kb. 1,1–1,5 GJ/t melyet — kohóink kis térfogatát figyelembe véve — nem lehet megszüntetni. Érdemi a buga-lemez útvonalon való fajlagos energiaelmaradásunk kb. 0,9 GJ/t. Ez az elmaradás elsősorban a hengerlési technológiák fajlagos villamosenergia-felhasználásán keresztül csökkenthető lenne. A másodlagos és hulladék energiahordozók jobb hasznosítása újabb 0,9 GJ/t nagyságrendű megtakarítás elérésével kecsegtet. Például a konverteri gőz és egyéb alacsonyabb hőmérsékletű hulladékhők és füstgázok hasznosítása villamosenergia-termelésre telítettgőz- vagy ORC-turbinákkal. A következő időszak energiagazdálkodásának legfontosabb feladatai az energiaellátás biztonságának fenntartása az energiarendszerek folyamatos fejlesztésével és karbantartásával, az energiabeszerzés és az energiastruktúra további optimalizálása, és a hálózati veszteségek csökkentése. Az energiafelhasználás és a környezetvédelem szempontjából az energiahatékonyság javulása a fejlődés egyik fő eleme. Mivel az energetikát érintően a környezetvédelem meghatározó fontosságú, ezért a nemzetgazdaság számára fontos és hasznos energiaigényes ipari tevékenység légköri károsanyag-kibocsátását minimálisra kell csökkenteni. Az energiafogyasztás irányát a jövőben leginkább a környezetszennyezés fogja befolyásolni, így ezen a területen a technológia gondos kiválasztása szükséges.


Kun Erika, Horváth László *

Az ISD Dunaferr társaságcsoport energiapiaci szereplése, energiapiaci változások Magyarország energiaszektorában az elmúlt évtizedben jelentős változások mentek végbe: az európai uniós csatlakozás következményeként bevezetett energiapiaci liberalizáció új környezetet teremtett a piaci szereplők számára.A hazai földgáz- és villamosenergiapiacnyitási folyamatoknak már a kezdetektől részese az ISD Power Kft. és anyavállalata, az ISD Dunaferr Zrt. A következő cikk bemutatja a liberalizáció alapelveit, az ehhez kapcsolódó energiapiaci szabályozási lépéseket, a szabad energiapiac kialakulását és fejlődését. Összefoglalja az ISD Power Kft. tevékenységét a liberalizáció eddigi 8 évének időtartama alatt, valamint leírja, hogy az ISD Power Kft. milyen lényeges változtatásokkal tudta a szabadpiac adta lehetőségeket kihasználni az energiaköltség csökkentésének, így az anyavállalat versenyképességének növelése érdekében.

Az energia a jóléti társadalom alapja. A mindenki számára elérhető, folyamatos, biztonságos, rugalmas, a jövő nemzedékek érdekeit is szem előtt tartó energiaellátás, versenyképes árakkal, ma már alapkövetelménynek tekinthető. Ugyanakkor az energiát már nem lehet természetes adottságként, egy mindenki számára korlátlanul rendelkezésre álló forrásként figyelembe venni. A felhasználóknak is tenniük kell azért, hogy működőképes energiapiacokon megfelelő árakon vehessék igénybe az ipari termeléshez, vagy akár az otthoni kényelem megteremtéséhez szükséges energiahordozókat. Lehetséges-e, hogy egy végfelhasználó az energiapiaci eseményeknek ne elszenvedője, hanem alakítója vagy haszonélvezője legyen? Milyen folyamatokkal találkozott és találkozik a felhasználó az energiapiacon? Lehetséges-e a rugalmas alkalmazkodás? Milyen eszközei vannak a felhasználónak a piaci lehetőségek kiaknázásához? A következő cikk a fenti kérdésekre az ISD Power Kft. által adott válaszokat mutatja be elsősorban a villamosenergia-beszerzések alakulásán szemléltetve.

ISD Dunaferr társaságcsoport energiaellátása [1] Az ISD Power Kft. az ISD Dunaferr társaságcsoport ipari energiaszolgáltatója, az ISD Dunaferr Zrt. 100% tulajdonú leányvállalata, két telephelyen végez energiaszolgáltatási tevékenységet: az ISD Dunaferr társaságcsoport iparterületén, Dunaújvárosban és az egykori diósgyőri Lenin Kohászati Művek területén, Miskolcon. Fő tevékenysége a két telephelyén található felhasználók kiszolgálása az igényelt energiahordozókkal. A társaság ennek érdekében végez energiatermelést, -elosztást, -beszerzést. Összességében 20 energiahordozóval foglalkozik, melyek első sorban a következők: ipari gőz, fűtési

The energy sector of Hungary has changed remarkably in the past decade: the energy market liberalization due to the European Union accession created a completely new field for the participants of the energy market. ISD Power Kft. and its owner ISD Dunaferr Zrt., have taken part in the liberalization processes of the domestic electricity and natural gas market from the beginning. The next article shows the principles of liberalization, and subsequent energy market regulation steps, the forming and developement of the free energy market. Summarizes the activities of ISD Power Kft. during the recent 8 years of liberalization. Describes the significant changes effected by ISD Power Kft. to take advantage of the free market to decrease the cost of energy and to increase the parent company’s competitiveness.

melegvíz, földgáz, villamos energia, kamra- és kohógáz, ipari víz, sótalanvíz, lágyvíz, technikai gázok (oxigén, nitrogén, argon, védőgáz), fűtőolaj, gázolaj. Az anyavállalat, az ISD Dunaferr Zrt. termelési technológiájának biztonságos és rugalmas ellátása kiemelt stratégiai feladat. Az ISD Power Kft. ISD Dunaferr társaságcsoporton kívüli felhasználóknak is végez energiaszolgáltatást. Több kisebb fogyasztó mellett a dunaújvárosi hőszolgáltató felé fűtési melegvizet, a papírgyárak részére ipari gőzt biztosít. A társaságcsoport műszaki gázellátását biztosító Linde Gáz Magyarország Zrt. részére többek között villamos energiát biztosít. A cég kiemelt jelentőségű tevékenysége az ISD Dunaferr társaságcsoport területén üzemeltetett erőművében a nyersvasgyártás és kokszolás során keletkező technológiai melléktermékek (kohó- és kamragáz), valamint egyéb tüzelőanyagok (földgáz és fűtőolaj) eltüzelésével a társaságcsoport igényeinek megfelelő hő és kapcsolt villamos energia előállítása. A kohászati másodlagos energiahordozók minél hatékonyabb felhasználásával jelentősen csökken a külső energiavásárlási igény, javul a fajlagos energiaköltség-mutató. Az integrált acélgyártási technológia egy energiaigényes technológia, így a társaságcsoport költségeinek jelentős hányadát az energiaköltség teszi ki. Ebből következik, hogy érzékenyen érinti az energiaárak változására. Az 1. ábra mutatja az ISD Dunaferr Zrt. energiaforgalmát 2010-ben. [2] A nyersvasgyártási folyamathoz felhasznált koksz után jelentős költséget tesz ki a villamosenergia- és földgázforgalom. A vállalat versenyképességének megőrzése szempontjából fontos, hogy a termékelőállítás fajlagos energiafelhasználását és -költségét csökkentse. Az energiaköltségek csökkentésének egyik „legolcsóbb” (kis beruházási igény mellett jelentős eredmény) módja a beszerzés

* Kun Erika energiakereskedelmi vezető, ISD Power Kft. • Horváth László energiagazdálkodási főmérnök, ISD Power Kft.


177

1. ábra: Az ISD Dunaferr csoport 2010. évi energetikai költségdiagramja egységárainak, ill. átlagárának csökkentése energiapiaci eszközökkel. A szóban forgó két energiahordozó piacán jelentős változások történtek az elmúlt évtizedekben: az EU 1999-ben a villamosenergia-piacot, 2000-ben a földgázpiacot liberalizálta. Magyarország az EU-csatlakozással vállalta többek között az energiapiaci szabályozók átvételét is, így ezek a változások a magyar energiapiacokat is érintették. A következő fejezetek az ISD Dunaferr társaságcsoport liberalizált energiapiacokon való szereplésével, piaci fejlődéssel, illetve a tevékenységváltozással foglalkozik.

Piacliberalizáció — elmélet és történelem [3] Az energiapiaci szabályozások különbözőségéből adódó eltérő versenyfeltételek kiegyenlítésére alkotta meg az EU az egységes energiapiac kialakítására és liberalizálására vonatkozó szabályait. A piaci deregulációs lépések azt a célt szolgálták, hogy a 4 szabadságfok (személyek, áruk, szolgáltatások, tőke) áramlásának útjából az energiapiac okozta akadályok elkerüljenek. A piaci alapokra helyezhető, az EU országaiban meghatározó és versenyfeltételekben különbözőségeket okozó, nemzeti piacokon szabályozott kereskedelem alá eső energiahordozók elsősorban a villamos energia és földgáz. De melyek az energiaforgalom útjában álló versenykorlátozó akadályok, és a liberalizáció hogyan szüntette meg azokat? A központilag szabályozott energiapiac

178

számos buktatót rejt magában. A szabályozás határozza meg, milyen legyen a primerenergia-felhasználás szerkezete, mikor, milyen elsődleges tüzelőanyag-bázison épüljenek erőművi kapacitások, milyen legyen a hálózati topológia, és az energia milyen áron legyen hozzáférhető. A piac működési elveinek mellőzése eltorzíthatja a kereslet/kínálat szerkezetét, felesleges kapacitások kiépítéséhez vezet, az adott országban a termelés/felhasználás struktúrája eltorzulhat. A külső, energiaszállítást szolgáló hálózati kapcsolatok leszűkülnek az országok közötti kisegítés szintjére, vagy az adott ország saját ellátásának szintjéig korlátozódnak. A belső termelés túlméretezése, a hálózat összekötő vezetékek kapacitásának korlátozása végső soron a fogyasztónál jelentkezik magas energiaárak formájában, a magas energiaárakkal bíró országok pedig versenyhátrányba kerülnek. A liberalizáció feladata tehát az egyes energiahordozók esetében a „piacosítható” tevékenységek útjában levő akadályok lebontása, így a verseny megteremtése. A versenyeztethető tevékenységeket el kell különíteni a leghatékonyabban természetes monopolhelyzetben végezhető tevékenységektől, majd a versenytevékenységek útjából az összes akadályt le kell bontani. Energiapiacokon az átviteli- és elosztóhálózatok üzemeltetése, karbantartása, valamint a rendszerirányítás minősülnek természetes monopoltevékenységeknek, a termelés, nagy- és kiskereskedelem, az import, földgáz esetében a tárolás versenytevékenységek. A piacszabályozás kulcsszavai tehát a szétválasztás (unbundling), hálózatokhoz való szabad hozzáférés, átlátható és megkülönböztetésmentes kereskedelmi tevékenység.


1. táblázat: A saját jogú/megbízás alapján más által végzett energiabeszerzés jellemzői Saját jogú piaci szereplés

Külső cég igénybevétele

Előny — Felhasználási jellemzők pontos(abb) ismerete — Kedvezőbb ár — „Alkalmazkodási kényszer” — Kedvező piaci folyamatok közvetlen érvényesítése

Hátrány — Közvetlen kitettség a piaci folyamatoknak — Jogi kockázatok — Partnerkockázatok — Nagyobb felelősség a beszerzésért

— Piaci kitettség csökken

— Jelentős többletköltség (partnerkockázatok, ismeretlen fogyasztási jellemzők „beárazása”) — Elkényelmesedés veszélye

A belső energiapiacot az unió irányelvek kiadásával szabályozta. Az első liberalizációs irányelvek a villamos energia piacára vonatkozóan 1996-ban, a földgáz piacára vonatkozóan 1998-ban láttak napvilágot. A direktívákban előírtak alapján az egyes országok a természetes monopóliumokat újraszabályozták, míg a versenytevékenységek túlzott szabályozását megszüntették, kialakult a szabad kereskedelem feltételrendszere. Rögzítették a hálózathozzáférés szabályait, a szabadpiaci kereskedőváltás felté teleit, meghatározták azt a fogyasztási szintet, mely fölött kötelezően elérhető a szabad energiapiac. Az EU folyamatosan vizsgálja a liberalizált energiapiaci belső folyamatokat. A jelentés az „egységes” piac különbözőségeire világított rá a tagországok esetében. Az EUországok különböző módon értelmezték a szétválasztást, a hálózat-hozzáférés módját, a független energetikai szabályozására vonatkozó ajánlást, vagy éppen a fokozatosságot. Volt, aki egy lépcsőben liberalizálta a piacot, és volt, aki csak a legnagyobb fogyasztói körnek tette szabaddá a vásárlást. Számos helyen előfordult, hogy a versenypiaci kereskedőváltás lassan, nehézkesen ment végbe. A nemzeti piacok önállóan működő piacok maradtak: az integráltsági szintjük elmaradt a várakozásoktól. Ezért az EU új szabályozásokat adott ki, a II. energiacsomagot 2003-ban fogadták el, és 2009-re már a III. energiacsomagnál járt a közösség. A legújabb szabályozás szerint minden felhasználónak „nyitott a piac”, vagyis joga van a villamosenergia- vagy földgázellátóját szabadon megválasztani. A hálózatokhoz való hozzáférés különbözőségeit megszüntették: mindenhol szabályozottá tették azt. A minden felhasználó részére elérhető közüzemi szektor megszűnt, a helyette létrejött egyetemes szolgáltatás egy jóval kisebb fogyasztói kör, a kis, ún. „jelentős alkuerővel nem rendelkező” fogyasztók ellátására szolgál. Szabályozott árakat csak természetes monopóliumok alkalmazhatnak, de az árakba való közvetlen beavatkozás helyett már inkább a minden országban a jogosítványokkal rendelkező független energetikai szabályozó hatóság (regulátor) ármonitoring folyamatai kerültek előtérbe. Az újraszabályozott versenypiacon hangsúlyt helyeztek az átláthatóság megteremtésére, így a szervezett piacok létrehozására. Magyarország villamosenergia-piacát 2003. január 1-én, földgázpiacát 2004. január 1-jén liberalizálta, az első uniós energiacsomag átvételével. Magyarország sajátos modelljét választotta a piacnyitásnak: ún. „hibrid modellt” vezetett be. A fokozatosan bővülő versenyszektor mellett minden felhasználó számára szabadon hozzáférhetővé tette közüzemi szektorát, így a versenypiaci árak a közüzemi szektor áraival keltek versenyre. A magyar piacnyitás időpontjában emelkedő árakkal találkoztak a fogyasztók, melynek következményeként a piacot nyitó Magyarország


csak a közüzemi árak megemelésével tudta a liberalizációtól elvárt árcsökkenés lehetőségét biztosítani a néhány, a folyamat kezdetén aktív fogyasztónak Magyarország EU-csatlakozása után a fentebb vázolt irányelveket is saját jogrendjébe ültette. 2008. január 1-jén a hibrid piac megszűnt, a közüzem helyét az egy szűk felhasználói réteg számára elérhető egyetemes szolgáltatás vette át. A liberalizált kereskedelem transzparens platformjaként 2010-ben megindult a másnapi termékek kereskedelme a Magyar Villamosenergia Szervezett Piacon, a HUPX-en. Magyarország EU-s környezetvédelmi vállalásait támogatni hivatott megújuló támogatási rendszert vezetett be, mely a megújuló bázison termelt villamos energia garantált átvételével és hatósági áraival ösztönzi a megújuló termelői kapacitások létesítését. Az ilyen módon átveendő villamos energia neve KÁT, vagyis átvételi kötelezettség alá eső villamos energia.

ISD Power Kft. szabadpiaci villamosenergia-tevékenysége Az ISD Dunaferr társaságcsoport 2003. március 1-jén elsők között lépett ki a közüzemből, és vált feljogosított fogyasztóvá a villamos energia liberalizált szabadpiacon, a közüzemi áramszolgáltatójának újdonsült kereskedőjével, az E-ON Energiakereskedő Kft.-vel kötött egyéves villamosenergia-adásvételi szerződést. A piacra lépő iparvállalatoknál, így az ISD Power Kft. esetében is felmerült a kérdés, hogy saját jogon szerezze be az energiát, kereskedjen, vagy külső közvetítő — netán kereskedő cég — kezébe adja a beszerzést? A saját jogú vagy megbízás alapján más által végzett energiabeszerzés előnyeit és hátrányait az 1. táblázatban foglaltuk össze. A bevezetőben említett kérdésekre adott válaszként: az ISD Power Kft. a villamosenergia-piacra lépéstől saját jogon szerzi be a szabadpiacról a szükséges energiahordozókat. A piacliberalizáció eltelt idejében beigazolódott, hogy bizonyos fogyasztási érték felett (kb. 100 GWh éves felhasználás fölött) a felhasználónak saját jogon megéri a beszerzéseit lebonyolítani. A beszerzés következő fejezetekben bemutatott folyamata indokolta a saját energiakereskedelmi csoport létrehozását, melynek feladata — többek között — a szabadpiaci energiakereskedelem (beszerzés és értékesítés) lebonyolítása, szerződéskötés, a szabadpiac változásainak nyomon követése, valamint a kiszolgált és az erőműi termelőtechnológiák versenypiachoz történő illesztése. Az ISD Power Kft. 2008-ban megszerezte a teljes jogú kereskedelmi engedélyt, mely alapján jogosultságot szerzett a magyar villamosenergia-piac eladói oldalán való megjelenéshez.

179

2. ábra: Közüzemből a versenypiacra

Alkalmazkodási folyamat A szabadpiaci feltételek és az új jogi környezet (Villamosenergia-törvény — röviden VET — és számos kiegészítő rendelkezése) adta lehetőségek az energiafogyasztókat, köztük az ISD Power Kft.-t is megoldandó feladatok elé állították. Új kockázatok merültek fel, melyek a teljesség igénye nélkül: — ár-, árfolyam- és ármegállapítási kockázat,

— partnerkockázat, — szállítási kockázat (az energia megfelelő minőségben és mennyiségben eljut-e a felhasználó közcélú hálózatcsatlakozási pontjára), — rugalmatlanság (fogyasztó ellátásához megfelelő termék, illetve ellátási forma adott időpontban a piacon egyáltalán elérhető-e?), — szabályozási bizonytalansági kockázat (a szabályozási környezet folyamatosan változik, általában többször egy évben. A változások egyre nehezebben előrejelezhetők).

3. ábra: ISD Power Kft. külső forrásból történő villamosenergia-beszerzésének változása

180


4. ábra: ISD Power villamosenergiaár-alakulása 2002 és 2010 között A közüzemi szektorhoz képest ismeretlen kockázatokat magánjogi szerződésekben kellett kezelni. Ez a szerződések számának szükségszerű megnövekedésével járt, mely időbeli alakulását a 2. ábra mutatja be 2002 és 2011 között. A versenypiacra való kilépés után, 2005-ben elindult az ISD Dunaferr társaságcsoport villamos energia menetrendjének meghatározására irányuló projekt. A projekt célja az ISD Dunaferr jellemző felhasználási profiljának meghatározása, illetve a beszerzés pontosítása. Ennek keretében az ISD Power Kft. az alább feladatokat végezte el. 1. Meghatározta a villamosenergia-felhasználás szempontjából meghatározó egységeket, melyek a nagyolvasztómű, acélmű, meleghengermű, hideghengermű, illetve az ISD Kokszoló Kft. 2. Összegyűjtötte azok rendelkezésre álló villamosenergia-méréseit, valamint hiányzó mobil mérőeszközöket épített be. 3. Kidolgozta a negyedórás átlagteljesítmény-adatbázist, mely az elemzések alapjául szolgálhat. 4. A rendelkezésre álló eszközökkel, statisztikai módszerekkel a főbb törvényszerűségeket feltárta. 5. Megállapította, hogy a törvényszerűségek további vizsgálatához a mérési adatbázis kibővítése szükséges (új mérések beépítése), valamint a meglevő statisztikai számításra alkalmas információtechnikai eszközöket is frissíteni szükséges. Az energiafelhasználás szempontjából meghatározó egységek közül a nagyolvasztómű, acélmű, hideghengermű és ISD Kokszoló Kft. energiafelhasználása, illetve termelése megfelelő információk birtokában előre jelezhető, közel


egyenletesnek mondható. A meleghengermű ebből a sorból „kilóg”: a különböző minőségű és méretű lemez előállítása során villamosenergia-felhasználása meglehetősen szabálytalan, nem illeszthető rá jellemző felhasználási profil. A magyar villamosenergia-rendszer negyedórás elszámolású. A meleghengermű villamosenergia-felhasználása negyedóránként 20–25 MW teljesítményeltérést is mutathat, ami az egész ISD Dunaferr társaságcsoport villamosenergia-teljesítményének közel harmada. Ez a felhasználás előrejelzésénél jelentős bizonytalanságot jelent. A 3. ábra mutatja az ISD Dunaferr társaságcsoport egy napi külső forrásból történő negyedórás villamosenergiavásárlását, melyen a hirtelen teljesítményváltozások jól megfigyelhetők. Ezeket a teljesítményváltozásokat elsősorban a meleghengerlési technológia okozza. Az ISD Dunaferr társaságcsoport 2008-ban vezette be az energiafogyasztás szempontjából meghatározó részlegek adatszolgáltatását az energetikai beszerzések pontosítása érdekében. A meghatározó egységek — melyek megegyeznek a fentebb felsorolt egységekkel — a termelési tervüket az energiabeszerzési szerződésekhez igazodva, meghatározott rendszerességgel (havonta, hetente és minden nap) megadják, az ISD Power Kft. ezen információ alapján végzi el a szükséges piaci villamosenergia- és földgázigényléseket. Az ISD Dunaferr társaságcsoport termelőegységeinek adatszolgáltatása lehetőséget biztosít a beszerzés pontosítására, így az energiaköltségek további csökkentésére. Az adatszolgáltatással, energiaigényléssel kapcsolatos tevékenységek a következők: Állásidők összesítése, társaságcsoport termelési helyzetének meghatározása.

181

Technológiai másodlagos gázok (kohó- és kamragáz) rendelkezésre állásának becslése, saját erőműi hő- és villamosenergia-termelés prognosztizálása. Statisztikai adatbázisok elemzése, hasonló helyzetek kiemelése. Igénylés leadása a partner felé, illetve a HUPX menetrend felvitele. Az 3. ábra alapján: a zsinórmenetrend „lekötése”, illetve KÁT menetrend kiallokálása a havi adatszolgáltatás alapján történik, a napi órás menetrend, illetve a HUPX menetrend kialakítása a napi adatszolgáltatások alapján. Az ISD Dunaferr társaságcsoport külső forrásból származó villamosenergia-vásárlása a kiszolgált technológia termelési szüneteit kivéve napi zsinórmenetrend — adott nap minden negyedórájára azonos teljesítményérték. Elemzések bizonyítják, hogy a jelenlegi villamosenergia-árakkal számolva ez rejti a legkisebb kockázatot. Az energiaárak folyamatos növekedésével egyre erőteljesebb követelmény az energiabeszerzés további pontosítása, elképzelhető, hogy a társaságcsoport felhasználására illesztett óránként eltérő menetrend megadása lesz a kisebb kockázatú. A 4. ábra mutatja az ISD Power Kft. villamosenergia-portfóliójának beszerzési átlagárát. Látható, hogy a világpiaci folyamatok a társaságcsoportot sem kerülik el: 2005 és 2008 között jelentős beszerzésiár-emelkedés figyelhető meg. A 2008-as gazdasági válság következtében a villamosenergia-árak csökkentek, ám ez a csökkenés csak késéssel mutatkozott meg az ISD társaságcsoport egyik fő exportterméke, a melegen hengerelt lemeztekercs árának csökkenéséhez képest, dinamikája pedig teljesen eltér attól.

Terméktípusok A villamosenergia-piaci liberalizáció során a piacról beszerezhető terméktípusok a szabályozási környezettől és a világpiaci áraktól függően gyakran változtak, ennek megfelelően az ISD Dunaferr társaságcsoport beszerzési struktúrája is gyakran módosult. A beszerzési ár emelkedésével bonyolódott a beszerzés termékstruktúrája. 2003-ban, a piacnyitás kezdetén ún. egy zónaidős energiadíjas villamosenergia-terméket (a felhasználás jellegétől és idejétől függetlenül a szolgáltatott villamos energia egységára egyforma) sikerült kedvező áron beszerezni, majd későbbiekben (a piaci árak emelkedésével) különváltak a menetrendes és kiegyenlítőenergia-ajánlatok.1 A menetrendes ajánlatokat tovább lehet bontani zsinór és egyéb blokk, illetve egyedi órás menetrendre. A zsinórmenetrend lényege, hogy a villamosenergia-szállítás megadott időintervallumában (ezek lehetnek naptári egységek, pl. év, negyedév, hónap, hét, nap) minden órában azonos mennyiség szállítása folyik. A blokk/órás menetrend lényege, hogy minden egyes blokkban/órában változhat a vásárolt energia mennyisége. Blokk meghatározására egyik legjellemzőbb a csúcs/csúcson kívüli időszak definiálása. A kereskedésben általában a zsinór villamosenergiaszállítás a legkedvezőbb árú, mert ezt kisebb fajlagos termelési költségű, egyenletesen termelő (jellemzően nukleáris és széntüzelésű) erőművekkel biztosítani lehet, az 1

Érdekesség, hogy a villamosenergia-rendszer negyedórás elszámolású (nagyrészt a villamos energia, mint energiahordozó fizikai törvényszerűségei miatt), addig a kereskedelemben javarészt órás bontásban találhatók termékek.

5. ábra: A HUPX működése idején a kereskedett mennyiség és az ár alakulása (az indulástól szeptember közepéig)

182


órás menetrend megtermeléséhez gyorsan szabályozható gázturbinás blokkok igénybevétele történik. A termékek lekötésének módosítása általában a felhasználás előtti napig lehetséges. A vásárolt termékeket utána menetrendezni kell. A felhasználói menetrend egy adott napra vonatkozó vásárlásai elszámolási mérési időintervallumok szerinti bontásban, a felhasználó elszámolási pontjához értelmezve. A terméklista felsorolása nem lehet teljes a kiegyenlítő energia megemlítése nélkül. A kiegyenlítő energia legegyszerűbben a bejelentett menetrend és a tényleges fogyasztás különbsége, elszámolási mérési időintervallumban. A kiegyenlítő energia elszámolása a rendszerirányítóval mérlegkörrendszerben történik, havonta. A kiegyenlítő energia egészíti ki a felhasználói menetrendet a tényleges felhasználássá.

HUPX – a szervezett piac [4] „Az azonnali piacokon bonyolított tőzsdei kereskedés fő célja a szabványosított termékek rövid távú kereskedelmének ösztönzése, piaci információk mind teljesebb körben történő megismerésének biztosítása, a verseny, valamint a likviditás.” [3] A magyar villamosenergia-piacon 2010. július 20-ától kezdte meg működését a HUPX, a Magyar Villamos Energia Szervezett Piac — közbeszédben forgó nevén az „áramtőzsde”. A szervezett piac a magyar villamos energia nagy hiányosságát pótolta: működésével transzparenssé váltak a villamosenergia-árak. A HUPX másnapi szállítású villamosenergia-termékkel kezdte meg működését, 2011-ben két új terméktípussal egészítette ki a forgalmazott termékeit: fizikai szállítású futures villamosenergia-termékkel, illetve blokktermékekkel. ISD Power Kft. a HUPX eredményeit elemezte, és folyamatosan vizsgálta egy esetleges „tőzsdei” szereplés lehetőségét, és megállapította, hogy a HUPX az ISD Dunaferr villamosenergia-beszerzés portfólióban lényeges szerepet tölthet be. A magyar villamosenergia-rendszer 7 napos munkarendben működik, a HUPX másnapi piaca is hasonlóan alakul. Az ISD Dunaferr társaságcsoport működése is folyamatos üzem, a hétvégén is, ünnepnapokon is szükség van folyamatosan az energiára. A villamosenergia-beszerzési portfólió nagy hiányossága volt, hogy az ISD Dunaferr termelőüzemeinek hétvégi működéséből adódó bizonytalanságot nem tudta kezelni. A HUPX-kereskedés határideje viszont a termelés időpontjához közelít (szállítási napot megelőző nap délelőttjén módosítani lehet a vásárolni kívánt villamosenergia-men�nyiséget), így a szállítás rugalmasságán javít. Az ISD Power Kft. hosszas csatlakozási folyamat lezárása után 2011. május 5-én vásárolt először villamos energiát a HUPX „parkettjén”. Az azóta eltelt időben a vásárlásait a lehetőségei határára növelte. Az 5. ábra mutatja a HUPX működése óta eltelt időszakban kialakult árakat, a kereskedett mennyiséget. Látható, hogy a kereskedett mennyiség folyamatosan nő, és a HUPX árai a 2011. júliust megelőző időszakban — egy extrém esetet kivéve — megbízhatóan, előrejelezhetően alakulnak. A 2011. július utáni időszak bizonytalansága pedig egyrészt szezonális jellegű (nyáron


a nagyobb napi középhőmérséklet, a kisebb forgalom, a villamosenergia-rendszer ütemezett karbantartási idejére volatilisebbé válhatnak az árak), másrészt a magyar villamosenergia-piac egyik meghatározó elemét, a KÁT villamos energiának a támogatási rendszerét alakították át, meglehetősen váratlanul elfogadott törvénymódosítással, mely a piac „hevesebb reakcióját” váltotta ki.

Az energiapiaci tevékenység lehetséges fejlődési irányai A cikk írásának időpontjában — 2011. szeptember, október — nehéz pontos forgatókönyveket vázolni az energia árának változásáról. Leginkább valószínűsíthető forgatókönyv szerint az energiaárak tovább növekednek, kérdéses, hogy milyen mértékben. Az olcsó energia hozzáférhetősége inkább csak kívánalom maradhat. A növekedő energiaárak minél pontosabb beszerzést tesznek szükségessé, hiszen a kifizetett, de fel nem használt energia a legdrágább energia, mely feleslegesen növeli a termék önköltségét, így rontja az előállított termékek versenyképességét. Az energia felhasználóinak paradigmaváltáson kell átesniük: az energia a termék előállításának már nem segédanyaga, a gyártáshoz szükséges alapfeltétel, hanem sokszor a termék versenyképességét alapjaiban meghatározó tényező. A versenyképesség megőrzéséhez növekedő energiaárak mellett számtalan vizsgálatot kell elvégezni: — A jelenlegi termelőtechnológia megfelelő energiahatékonysággal működik-e? — Van-e lehetősége a felhasználónak a jelenlegi technológiát lecserélni, ha nem, az energiahatékonyságot rontó tényezőket kiküszöbölni? — Milyen eredményeket hoz a termelőtechnológia energiafelhasználásának optimalizálása? — Milyen lehetőségek vannak a már optimalizált energiafelhasználású technológia piachoz igazítására? — Megvalósítható-e a Nyugat-Európában egyre inkább elterjedő energiaköltség-vezérelt termelés? Az ISD Power Kft. liberalizált piaci szereplésének jogosultságát az eredmények igazolják: a piacnyitás kezdetétől a beszerzésekért való fokozott felelősségvállalással, a piaci kihívásokra adott megfelelő válaszokkal jelentős villamosenergiaköltség-megtakarításokat ért el. A bevezetőben és a záró fejezetben feltett kérdésekre adott gyors válaszaival, proaktív viselkedéssel az energiapiaci kitettség csökkenthető, és az ISD Dunaferr társaságcsoport által termelt termék versenyképessége tovább növelhető.

Felhasznált irodalom • • • • •

ISD Power Kft. honlapja, www.isdpower.hu Az ISDDunaferr csoport 2010. évi energetikai költségdiagramja, Felföldiné Kovács Ágnes-Csertő Tamás Fazekas, Orsolya: A magyar villamosenergia szektor működése és szabályozása I. Complex Kiadó Kft, Budapest 2010 www.hupx.hu/publikus riportok, letöltés időpontja: 2011.10.03 http://www.steelonthenet.com/pricing_history.php, letöltés időpontja: 2011.09.30

183

Felföldiné Kovács Ágnes, Mészáros István *

A másodlagos és a hulladékenergia jelene, eredmények és fejlesztési lehetőségek az ISD Dunaferr vállalatcsoportnál A világ energiafelhasználása folyamatosan nő. Az egyre növekvő igényeket, az energiahordozóknak — a környezet védelmét is figyelembe vevő — takarékos felhasználásával kell kielégíteni. Az ISD Dunaferr energiastruktúrájában a másodlagos energiahordozók egyre nagyobb szerepet töltenek be. Jelen cikk átfogó helyzetképet ad a másodlagos és a hulladékenergia jelenéről, az elért eredményekről és a lehetőségekről az ISD Dunaferr vállalatcsoportnál.

Energy consumption of the world grows continuously. The more and more growing demands has to be satisfied – taking into account also the protection of environment – with economical use of the energy carriers. In the energy structure of ISD Dunaferr the secondary energy carriers have an increasing role. The present article gives an overall picture about the present situation of the secondary and waste energy, the reached results and the possibilities at ISD Dunaferr Company Group.

2. Az ISD Dunaferr Zrt. energiaforgalma, energiahordozóinak struktúrája

1. Bevezetés Az ISD Dunaferr energiastruktúrájában meghatározó a szén, jelentős a villamos energia, és a vásárolt földgáz mennyisége. Nem jelentős, de szükséges kis mennyiségű fűtőolaj- és üzemanyag-beszerzés. A másodlagos energiahordozók egyre nagyobb szerepet töltenek be a vállalat energiagazdálkodásában. A magas hőmérsékletű technológiáknál a gyárban tetemes mennyiségű másodlagos energiahordozó (nagy hőmérsékletű füstgázok, nagy entalpiájú koksz és tömörítvény, érdemi nyomású-energiájú kohógáz) keletkezik. Nem elhanyagolható a kisebb hőmérsékletű, szerényebb értékű füstgázok, hűtővizek mennyisége sem.

A vállalatcsoport évi energiaforgalma 47–50 PJ, a vásárolt energiahordozó kb. 80%-ban kokszolható szén. A belső keletkezésű gázok kb. 15 PJ energiatartalmúak (a kokszot nem számítva), és a tüzelőanyag-szükségletnek kb. 2/3-át fedezik; a hiányzó mennyiséget földgázzal és kismértékben fűtőolajjal pótoljuk. Az ISD Dunaferr legfontosabb termelési és energiafelhasználási adatait a 2005–2010. évek közötti időszakra az 1. táblázat tartalmazza. Az energiaforgalom legfőbb jellemzője, hogy a vásárolt energiahordozók nagyjából 80%-a kokszolható szén.

1. táblázat: Az ISD Dunaferr csoport legfontosabb termelési, energiafelhasználási és fajlagos energiafelhasználási adatai Termelési jellemzők

M.e.

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Koksztermelés

t

613 645

921 065

1 016 547

998 810

746 156

1 018 490

Nyersvastermelés

t

1 329 048

1 336 426

1 393 656

1 288 758

1 050 017

1 325 244

Acéltermelés

t

1 642 143

1 650 184

1 728 319

1 572 410

1 271 288

1 586 178

Hengerelt áru

t

1 462 067

1 681 811

1 508 654

1 626 115

1 241 224

1 425 841

Gőztermelés

GJ

8 731 130

8 904 007

9 268 498

9 138 717

8 159 074

9 701 253

MWh

180 697

166 918

188 847

190 261

149 579

147 183

MWh

578 710

455 064

430 929

431 671

412 233

429 863

6 052 069

4 787 225

3 839 278

4 279 425

2 528 391

2 770 775

Villamosáram-termelés Vásárolt energiahordozók Vásárolt villamos energia Vásárolt földgáz

GJ

Vásárolt szén

t

897 515

1 259 544

1 431 827

1 454 835

986 743

1 422 507

Felhasznált szén

t

808 354

1 300 917

1 458 387

1 428 842

1 021 709

1 414 037

Vásárolt fűtőolaj

t

15 699

14 531

2 543

5 329

24 079

2 075

Felhasznált fűtőolaj

t

12 453

9 450

583

12 030

32 210

607

Vásárolt üzemanyag

l

784 839

2 817 915

2 753 004

3 216 692

2 935 475

2 849 294

* Felföldiné Kovács Ágnes főosztályvezető, energiastratégiai főosztály, ISD Dunaferr Zrt. • Mészáros István szakértő, energiastratégiai főosztály, ISD Dunaferr Zrt.

184


2. táblázat: Az ISD Dunaferr Zrt. hűtővizeinek hőtartalma HÜTŐVÍZ Gyáregység Nagyolvasztó Nagyolvasztó Konverter Konverter FAM FAM FAM Meleghengermű Meleghengermű Hideghengermű Hideghengermű ISD Kokszoló Kft. ISD Kokszoló Kft. ISD Power Kft. ISD Power Kft. ISD Power Kft. Meleghengermű Összesen:

Hűtővíz keletkezési helye falazathűtés kohógáztisztítás füstgáztisztítás hűtése (2/2 üzemnél) géphűtés (2/2 üzemnél) géphűtés kristályosító hűtés másodlagos hűtőzóna egy része (2 db) kifutó görgősor lemezhűtés hengerhűtés, állvány közi hűtés, előnyújtó hűtések hűtések gázhűtés hűtések gépház és kazánház turbofúvó, kondenzátor közbenső hűtés turbofúvó, kondenzátor hűtés tolókemence (2 db) csúszósín hűtés

hőmérséklet t1* t2** °C °C 30 30 32 32 32 32 32 32 28 30 25 32 32 25 30 25 67

mennyiség

hőteljesítmény

hőmennyiség

35 34 38 38 38 38 38 35 31

m3/óra 5 000 800 1 600 650 150 1 300 800 7 500 5 500

kJ/s = kW 29 028 3 716 11 147 4 528 1 045 9 057 5 573 26 125 19 158

GJ / év 915 420 117 174 351 521 142 806 32 955 285 611 175 761 823 878 604 177

35 30 40 40 28 38 32 73

1 250 35 2 000 1 200 1 900 1 200 3 000 350

7 257 203 18 578 11 147 6 618 11 147 24 383 6 131 194 840

228 855 6 408 585 869 351 521 208 716 351 521 768 953 193 337 6 144 482

MEGJEGYZÉS szekunder szekunder recirkulációs recirkulációs recirkulációs recirkulációs, zárt recirkulációs recirkulációs szekunder szekunder primer recirkulációs recirkulációs primer recirkulációs lágyvíz primer primer

* A technológiai berendezéshez érkező hűtővíz hőmérséklete (nyári időszak) ** A távozó hűtővíz hőmérséklete (nyári időszak)

Ebből következik, hogy a belső keletkezésű fűtőgázok mennyisége — elsősorban a kamragáz, de a kohógáz is — jelentős. Ezek veszteségmentes és folyamatos felhasználását biztosítani az energiagazdálkodók számára szép, de nehéz feladat. Paradox módon a nagy mennyiségben keletkező kohógáz, az egyéb szempontból dicséretesen növekvő hulladékenergia-hasznosítás az erőmű jelenlegi gépparkja

mellett oda vezetett, hogy nyáron gőzelhelyezési gondok vannak. Az erőműből igényelt gőz ugyanis kevesebb annál, mint amennyi a kohógáz eltüzelése esetén a meglévő generátorpark üzemeltetésével szükségszerűen keletkezik. A hulladékenergia-hasznosítás vizsgálatakor nem elhanyagolhatóak szerényebb értékű füstgázok, hűtővizek mennyisége sem (2–3. táblázat).

3. táblázat: Az ISD Dunaferr Zrt. füstgázainak hőtartalma HÜTŐVÍZ Gyáregység Érctömörítő Érctömörítő Nagyolvasztó Nagyolvasztó Nagyolvasztó Konverter FAM Meleghengermű Hideghengermű Erőmű (ISD Power) Összesen:

Hűtővíz keletkezési helye gyújtókemence, szalagról kilépő füstgáz füstgáz az elektrofilter előtt léghevítő, kéménybe belépés, maximum kohógáz a kilépő ponton kohógáz a ventúri előtt ventúri előtt a füstgáz kéményen távozó gőz és gáz keverék tolókemence füstgáz a rekuperátor után harangkemence füstgáz a rekuperátor után füstgáz a kéményben (4 db)

hőmérséklet t1* t2** °C °C 180 150

mennyiség

hőteljesítmény

m3/óra 180 000

hőmennyiség

kJ/s = kW 2 070

GJ / év 65 280 magas portartalom 21 760 magas portartalom 280 654 magas kéntartalom

80 350

70 190

180 000 145 100

690 8 899

140 80 400

80 60 150

150 000 150 000 180 000

3 450 1 150 17 250

100

60

5 000

77

420

190

98 000

8 640

160

120

1 500

23

150

120

360 600

4 147 46 396

* A keletkező füstgáz hőmérséklete ** A hőhasznosítás legalacsonyabb hőmérséklete


185

MEGJEGYZÉS

108 799 magas portartalom 36 266 magas portartalom 543 996 magas portartalom, szakaszos gőz + gáz keverék, kis 2 418 mennyiség kén, rendelkezésre áll a 272 482 kazán osztott berendezés, sza725 kaszos 130 777 erősen változó eloszlású 1 463 157

A hűtővizeknél és a füstgázoknál számolt éves, elméleti hőmennyiségek 100% kihasználtságra és maximális teljesítményre érvényesek. Az elvi szinten rendelkezésre álló hőteljesítmény hűtővizek esetén 194 MW, 6 104 936 GJ/év, füstgázokból 46 MW, 1 146 153 GJ/év, összesen 387 MW, 7 568 092 GJ/év. A termelt elektromos energia mennyisége az alkalmazott eljárástól és a felhasznált kiegészítő folyamatoktól (pl. hűtés, hőszivattyú) függ. Összességében a hűtővizekből és a füstgázokból hasznosítható hőmennyiségekből az előállítható villamos teljesítmény műszaki becslés alapján 3–5 MW lehet. Az éves, ténylegesen előállítható villamos energia men�nyisége függ az üzemórák számától, a hűtővíz hőmérsékletétől és a hasznosítható közeg rendelkezésre állásától. Előzetes műszaki becslés szerint ennek nagyságrendje 120 000–180 000 MWh.

3. A hulladékhő-hasznosítás eredményei A hőhasznosítókban termelt hőenergia (gőz és melegvíz) mennyiségét — néhány termelési szempontból jellemző év adataként — a 4. táblázatban és 1. ábrán adtuk meg. 4. táblázat: A hőhasznosítók által termelt hőenergia Hőhasznosító / Év / TJ Konverter ftg. kazán termelése MH füstgáztermelés Szárazoltói termelés Still termelés Csúszósín hőtermelése

2005 1186

2006 1141

2007 1243

2008 1136

2009 918

2010 1146

89 709 75 127

98 1 317 96 155

14 1 490 115 127

0 1 438 111 176

0 1 039 82 142

0 1 571 121 177

A táblázat kiegészítéseként az alábbi kiemeléseket tesszük: — A tolókemencék csúszósíneit lágyvízzel hűtjük, mellyel vizes hőcserélőket üzemeltetünk.

— Az oxigénes konvertergáz 60 m3/t mennyiségű, 9 MJ/ m3, 1600 °C-on meglévő entalpiáját és kémiailag kötött energiáját teljes elégetésű — de az ingadozó gázkeletkezés miatt is — kis hatásfokú gőztermelő kazánban közvetlenül hasznosítjuk. Jelentős energiatétel a termelt gőz. Összegezve elmondható, hogy a leginkább hasznosítható másodlagos energiákat az elmúlt években a vállalatnál gőz (illetve melegvíz) előállítására használtuk fel. — Törekedni kell arra, hogy új lehetőségeket is kihasználjunk, és ahol lehetséges, ott a másodlagos energiahordozókból közvetlenül ne hőenergiát, hanem villamos energiákat vagy technológiai célra is használható fűtőgázt állítsunk elő. — A kisebb hőmérsékletű hulladék energiahordozók hasznosítása értékelemzés után fejleszthető.

4. Az ISD Dunaferr Zrt.-ben a hulladékenergiák további hasznosítási lehetőségei Az ISD Dunaferrnél jelenleg a viszonylag kisebb ráfordítású, de jelentős eredményt adó gyártástechnológiák energiafelhasználásának optimalizálására, másodlagos- és hulladékenergiák jobb hasznosítására (az energiaátalakítás hatékonyságának fokozására, falveszteségek csökkentésére és az energiahordozó-struktúra kedvezőbb kialakítására) van lehetőség. Ennek jegyében több gazdaságos hulladékenergia-hasznosítás megvalósítását vizsgáltuk. 4.1. Ércdarabosító füstgáz-visszavezetés Az ércdarabosító üzemben 2 db, egyenként 50 m2 hasznos szívófelületű, átszívásos darabosító szalag üzemel. Darabosítószalagonként a szívófelület 13-13 darab vákuumkamrára van felosztva. A gyújtókemencéből és az izzító szalagról kilépő 3000 m3/perc mennyiségű füstgáz a

1. ábra: Hulladékhő-hasznosítás

186


2.ábra: Ércdarabosító füstgáz-visszavezetés elvi vázlata füstcsatornában 180–240 °C hőmérsékletű. A szalag alól elszívott füstgáz teljes vagy részleges szalagok fölé történő visszavezetésével (2. ábra) több energetikai és környezetvédelmi előny is elérhető, amelyet a világ kohászati üzemeiben már számos helyen alkalmaznak. Ezek közül a legfontosabbak: — javul a fajlagos hőfelhasználás, — csökken a tisztítandó füstgáz mennyisége és portartalma, — számottevően csökken a füstgáz nehézfém, NOx, szerves klorid és PCDD/F tartalma. 4.2. A léghevítők füstgázának hőhasznosítása A nyersvasgyártás fejlődése során a fajlagos kokszfogyasztás csökkenése és ezzel együtt a kohógáz fűtőértékének csökkenése, valamint nagyobb mennyiségű és hőmérsékletű fúvószéligény tapasztalható, így a léghevítők üzemeltetése terén több fejlesztési irány ismert. A nagyolvasztók léghevítőinek alapvető tüzelőanyaga a nyersvasgyártásnál melléktermékként keletkező hulladékenergia, a kohógáz. Bizonyos fúvószél-hőmérséklet és kohógáz-fűtőérték (kb. 3200 kJ/m3) mellett a kohógáz önmagában már nem alkalmas a léghevítők tüzelésére, ezért dúsítógáz (kamragáz vagy földgáz) használata szükséges. Lehetőség még a kohógáz és az égéslevegő előmelegítése a távozó füstgázzal (így növelve a kohógáztüzelés elméleti égéshőmérsékletét, valamint a füstgázveszteség csökkenésén keresztül többé-kevésbé csökkentik a beviendő kohógáz mennyiségét is), vagy az égéslevegő dúsítása oxigénnel. A füstgázzal fűtött ún. Heat-pipe hőcserélőkben (3. ábrán) felmelegített kohógáz- és égési levegő hőmérséklete eléri a kb. 160 °C-ot, miközben a füstgázhőmérsékletet 250 °C-ról 150 °C-ra csökken. Ezzel kb. 200 TJ/ év hőenergia-megtakarítást érhetünk el. Eredményeként lehetőség nyílik arra, hogy a léghevítőkbe adagolt dús gázok (kamragáz és földgáz) használatát mérsékeljük vagy megszüntessük. A bekerülési költség kb. 7–900 millió Ft, a megtérülési idő 3–4 év. A megoldás előnye és gazdasági haszna a kohógáznál drágább dúsítógáz kiváltásában van.


3. ábra: Ecostat-Heat-pipe rendszer alkalmazásai Megjegyezzük, hogy a füstgáz hőhasznosítására a hagyományosnak számító rekuperátoros megoldás lehetőségét sem szabad elvetni, bár a rekuperátorok nagy mérete és nagy füstgázoldali ellenállása miatt műszakilag az ISD Dunaferrben nem megvalósítható. 4.3. Konverteri gőz Az ISD Dunaferr Zrt. energiagazdálkodásának egyik legsúlyosabb problémája a konverteri füstgázkazánokban termelt telített gőz elhelyezésének, értékesítésének kérdése. Fűtési szezonon kívül a megtermelt gőz jelentős hányada a lecsökkenő gőzigények miatt — fogyasztó hiányában — szabadra van engedve. A gőzelhelyezési problémák megoldására a következő lehetőségek kínálkoznak: — A szabadra engedett gőz felhasználása villamosenergia-termelésre.

187

— Alternatív felhasználási lehetőségek keresése. — Gőztermelés csökkentése (kazáncsere ún. gázvisszanyerő rendszerű kazánra és a megtermelt konvertergáz hasznosítása). 4.3.1. Villamosenergia-termelés a konverteri hőhasznosító kazán gőzéből A konverter hőhasznosító kazánja az acélgyártáshoz kapcsolódóan max. 36 bar-os telített gőzt termel úgy, hogy a gőzintenzítási csúcsokat és a ciklikus termelést 2 db 120 m3-es gőztároló kezeli. A megtermelt gőz kb. 30%-át jelenleg szabadra engedik, mivel nincs megfelelő fogyasztó. A konverteri hulladék gőzből nyári időszakban egy kb. 12 MW-os 65 t/h-ás gőzelnyelésű kondenzációs, léghűtéses kondenzátorral felszerelt turbina telepítésével villamos energiát lehetne előállítani, konverteri üzemszünetekben a folyamatos gőztermelés egy megépítendő pótkazánnal lenne biztosítható. A kisegítő pótkazán 50-50%-ban kohógáz-földgáz tüzeléssel üzemelne a konverter üzemszünete alatt max. 65 t/h gőzteljesítménnyel, míg konverteri üzem esetén kb. 25 t/h minimális gőzterheléssel. A konverterkazánok füstgáz járataiba beépített túlhevítő felülettel megoldható a telített gőz túlhevítése. A konverteri hulladék gőz nyári hasznosítására napjainkban számos ajánlatot kapunk gőzös mikroturbinák telepítésére. A mikroturbina kisméretű, 25–500 KW teljesítményű gép, jól bevált folyamatos és kiegészítő energiatermelésre is. Igen sokféle üzemanyaggal működhet a földgáztól a biogázon át a gőzig. Fő részei a turbina, a hővisszanyerő, a kompresszor és a villamos generátor. Működhet hálózatra kapcsolva, vagy önállóan is.

4. ábra: Mikroturbina

5. ábra: Látens hőtároló elvi vázlata fűtése, illetve klimatizálása egyaránt megoldható. Az 5. ábrán a folyamat elvi vázlata látható. Mozgó, látens hőtároló (nátriumacetát túlhűtött folyadék formában) segítségével a hulladékhő 50 km-es körzetben gazdaságosan a felhasználás helyére szállítható, és hőcserélőn keresztül, kondenzátor-elven hasznosítható. Előnye, hogy primer energiahordozók kiváltására ad lehetőséget (földgáz, villamos energia), olcsóbb, jelentősen csökkenti a CO2-kibocsátást, a jelenleg nem hasznosítható hő felhasználásra kerül, illetve a vállalat számára többletbevételt eredményezhet. A 6. ábrán a Clariant székháza látható, 17.000 m2-es területtel, ahol hőszállítással biztosítják az épületek fűtését, hűtését.

6. ábra: A Clariant-székház

Konténerbe helyezett távvezérlő modullal ellátott turbina (4. ábra), konténerbe integrált elektromos elosztó- és felügyelőközpont, konténerbe integrált gőzszelep és gőzelosztó rendszer telepítésével a nyáron szabadra engedett gőzből villamos energiát lehetne előállítani. 4.3.2. Hőszállítás hőtároló konténerek segítségével Számos országban üzemszerűen alkalmazzák a hőenergia közúti szállítását. Kifejlesztettek egy olyan rendszert, melyet TransHeat-nek, azaz hőszállításnak neveztek el. A rendszer lényege egyszerűen és tömören, hogy van egy hőtároló közeg, leggyakrabban nátriumacetát, amit „feltankolnak” hővel, és a felhasználás helyén visszafordítják a folyamatot. Ezzel a rendszerrel épületek vagy csarnok

4.3.3. Konverterkazán-csere gázvisszanyerő rendszerű kazánokra Az elmúlt 10–15 évben üzembe helyezett vagy rekonstrukción átesett konverterekhez már OG típusú kazánokat és száraz füstgáztisztítót építenek. Gázvisszanyerő rendszerű kazánok beépítése esetén a gőztermelés kb. 5–8 t/adagra csökken, ezzel szemben a keletkező konvertergáz kémiai energiáját hasznosítani lehet. A konvertergáz kinyerése egy többfokozatú folyamat, amely a gáznak a gőzkazánban történő lehűtéséből, befecskendezett vízzel történő kondicionálásából és végül elektrofilterben való portalanításából áll. A 90% CO-tartalmú gázt kamragázzal keverve tüzelési célokra lehetne használni. A nemzetközi gyakorlat azt

188


mutatja, hogy a konvertergáz kinyerése és felhasználása 0,7–0,9 GJ/t acélra vetített fajlagos energiamegtakarítást jelenthet. 4.4. Brammatároló-hőntartó építése, a brammabeadási útvonal módosítása A brammák jelenleg átlagban csak ~200 °C hőmérsékleten kerülnek a tolókemencékbe. Ezt részben az üzemek kedvezőtlen telepítése, részben a két öntőegység és a hengerlés programjának csak részleges összeegyeztethetősége okozza. A brammák leöntéskor meglévő hőtartalmának megőrzésére 3 megoldás is kínálkozik. A szállítási idő csökkentése, a szállítás alatti hűlés mérséklése és hőtároló kemencében történő tárolás megvalósítása. A berakási hőmérséklet növelése, a szállítás alatti hűlés csökkentése révén, a rakományra helyezett szigetelő búrával történhet. Számításaink szerint a szigetelőbúra alkalmazásával az átszállítás alatti hűlés a természetes hűlés töredékére csökken (7. ábra). Az ISD Dunaferr Zrt.-nél egy 1000–4000 tonna bramma tárolására alkalmas hőtároló építése a meleghengerműi csarnokban és a bugabeadási útvonal módosítása — a

7. ábra: A környezettel érintkező bramma hűlő felületének hőmérséklete

8. ábra: Bramma hőtároló Voestalpine Stahl linzi üzemének referenciája alapján — gazdaságos lehet (7-8. ábra). A brammamennyiség felének átlagosan 30–36 órás hőntartásával kb. 200 TJ/év hőenergia takarítható meg, és az előnyújtó anyaggal való ellátásának a biztonsága is növelhető. A beruházás becsült költsége 500–700 millió forint. 4.5. Tolókemencei füstgáz hőhasznosítása A meleghengerlésnél az újrahevítő tolókemencékből távozó gázok hőtartalma képezi rendszerint a legfőbb energiaveszteségi forrást. A kemencék tüzelőanyaga földgáz, kokszolásból származó kamragáz, valamint e két gáz bármilyen arányú keveréke. Itt a hő visszanyerésére három alapelv veendő figyelembe (9. ábra): • Az energiaveszteség minimalizálása a távozó füstgázban. • A távozó füstgáz hőenergiájának visszavezetése a kemencébe.

9. ábra: Tolókemencei füstgáz hőhasznosítása


189

• A távozó füstgáz hőenergiájának felhasználása egyéb („külső”) célra. A távozó füstgázok energiavesztesége minimálisra csökkenthető úgy is, hogy nagy hőmérsékleti gradienst hozunk létre a kemence hossza mentén oly módon, hogy a füstgázt a kemence hideg (kitolási) végén szívják el, felhasználva annak hőtartalmát a betét rekuperálására, az égéslevegő előmelegítésére. A távozó füstgáz hőenergiájának a kemencén kívüli hasznosítása gőztermelés útján valósítható meg, amelyet azután az üzem más területén lehet felhasználni. A távozó füstgáz hőenergiájának kemencén belüli hasznosítása alapvetően háromféle visszanyerő rendszerrel oldható meg: regeneratív égők, önrekuperáló égők és rekuperátorok alkalmazásával. A kemencékből kilépő füstgáz hőmérséklete a rekuperátor előtt 780–950 ºC, a hőcserélőn (rekuperátor) történő áthaladást követően még mindig 400–500 °C. Másodlagos hőhasznosításként ez a füstgáz gőztermelésre, villamosenergia-termelésre használható. A kazán alkalmassá tehető olyan 18 baros, 320 ºC-os gőz termelésére, mellyel villamos energiát lehet előállítani. 4.6. Villamosenergia-termelés gázmotorokkal kohó- és kamragázból A fűtési idényen kívül, ha a gőzigény lecsökken, de a kohógáz, illetve a kamragáz rendelkezésre áll, az erőmű

kényszerhelyzetben van. A helyzet tovább romlik, ha a tolókemencéknél támhengercsere, egyéb tervezett karbantartás, vagy üzemzavaros állás van. Ebben az esetben a tolókemencékben felhasznált kamragázt a gázirányító szolgálat az erőműbe irányítja, ahonnan az alacsony gőzigény miatt a kohógázt kiveszik és a kohógázfáklyán elégetik. Az alkalmas fogyasztók hiányában fáklyázásra kerülő kohógáz-veszteség egy részének hasznosítása — földgázzal — Otto-motorok elvén működő gázmotoros áramtermelő blokkal villamosenergia-termelésére lenne használható (8 db JHS 616 típusú gázmotorral). A gázmotortelep üzemelő egységeinek száma rugalmasan alkalmazkodik a mindenkori kohógázfelesleghez. Beruházási igény: 360 M Ft Költségcsökkenés várható összvolumene: 320 M Ft/év Fajlagos költségcsökkenés: 180 Ft/t nyersvas 4.7. Alacsony potenciálú hulladékhő-hasznosítási lehetőségek Powerbox rendszerrel Az Opcon Powerbox ORC turbina alkalmazásával a veszteségi hőből elektromos energia állítható elő. A Szerves Rankine Körfolyamat (10. ábra) (angol szakirodalomban: Organic Rankine Cycle – ORC) hasonló a hagyományos gőzkörfolyamathoz, egyedül a turbinát meghajtó közeg eltérő, ami magas molekuláris tömegű szerves folyadék. Az alkalmazott folyadékok lehetővé

10. ábra: Opcon Powerbox ORC turbina elvi sémája

190


Általános jellemzői: — Kimagasló műszaki paraméterek (a piacvezetőkénél 4 nagyságrenddel jobbak). — Hővezetési sebesség > 1,6 x a hangsebesség. — 10 év alatt nem merült fel karbantartási igény (normál működési környezetben). — A hasonló kapacitású berendezéseknél megszokott megtérülési idő töredéke. — Hosszabb garanciaidő (normál működési környezetben, a különleges környezetre egyedi garancia-időtartam megállapítása). — Magyar szabadalom alapján, külföldi referenciákkal.

11. ábra: Az Opcon Powerbox ORC turbina hűtővízhőmérséklet-igénye

Karbantartási igény 10 évi folyamatos normál — nem agresszív körülmények közötti — használat után sem merült fel. Meghibásodás esetén nem kell az egész hőcserélőrendszert kiemelni, mindössze a meghibásodott modult (HSCP) cseréljük ki a rendszer leállítása nélkül, vagy igen rövid idejű légeltereléssel. Az ISD Dunaferr Zrt. érctömörítő, kohó, konverter, FAM, hideghengermű és meleghengermű területeken vizsgáltuk meg a hűtővíz, gázok és füstgázok paramétereit, és a hasznosítás műszaki lehetőségeit (2–3. táblázat).

teszik, hogy már az alacsonyabb hőmérsékletű hőforrásokat is hatékonyan kihasználjuk, eltérő teljesítményű (néhány kW-tól több MW-ig) elektromos energiát állítsunk elő segítségükkel. A szerves munkafolyadékot egy hőforrás segítségével elpárologtatjuk a párologtatóban. A szerves folyadék gőze a turbinában {twin screw expanders (Lysholm motor)} kitágul, majd egy vízhűtéses csöves hőcserélőben lecsapódik. A kondenzátumot ezután visszapumpáljuk a párologtatóba, ezáltal zárva be a termodinamikai körfolyamatot. A rendszernek számos gyakorlati előnye is van, ilyenek az egyszerű beindítás-leállítás, csendes üzem, minimális karbantartási igény, jó teljesítmény részleges (nem folyamatos) kihasználtság esetén is. A hőhasznosító-rendszerhez szükséges fűtővíz men�nyisége (11. ábra) 200–500 m3/óra, hőmérséklete 55–125 °C. A működéshez egyúttal hűtővizet is kell biztosítani, 190–1000 m3/óra mennyiségben. A két víz közötti hőmérséklet-különbségnek legalább 35 °C -nak kell lenni. Információnk szerint a berendezés változó terhelésre és szakaszos üzemre is alkalmas. Az ISD Dunaferr Zrt. működési területén megvizsgáltuk, hogy a tüzelőberendezések távozó füstgázai tartalmaznak-e annyi hőenergia-mennyiséget, amely az Opcon cég Powerbox rendszerével hasznosítható. Megállapítottuk, hogy a megadott termodinamikai körfolyamat működtetéséhez csak akkor lehet füstgázt felhasználni, ha egy hőcserélőben előbb előállítjuk a körfolyamathoz szükséges bemenő vizet (2–3. táblázat).

4.9. Alacsony potenciálú hulladékhő-hasznosítás kertészetben Már a 80-as évek elején is felvetődött — az akkori Dunai Vasműben — a nagy mennyiségben képződő alacsony potenciálú hulladékhők hasznosításának lehetősége. Egyik lehetséges megoldásként növényházak telepítése és azok fűtése merült fel. A hűtővízrendszerben keletkező nagy térfogatáramú, 40 °C hőmérsékletű hűtővíz hőtartalmának kertészeti célú hasznosítása a projekt célja. Magyarország éghajlati adottságait figyelembe véve egész évben történő hajtatott virág és zöldségtermesztési tevékenységet csak fűtött növényházakban lehetséges végrehajtani. Az ISD Dunaferr Zrt. területén a vasművel együttműködő kertészet létrehozásának az a célja, hogy a felmelegedett hűtővíz hőtartalmát növényházak fűtésére hasznosítsák (12. ábra). A vasmű és a kertészet között létesíthető különböző energetikai kapcsolatok révén kölcsönös előnyök érhetőek el mindkét résztvevő fél számára. A vasmű csökkenti a környezeti terhelést, míg a kertészet számára olyan előnyt biztosíthat, amely versenyképes termelést és új munkahelyek létrehozását teszi lehetővé.

4.8. Füstgázok hasznosítása a hőszupravezető csővel (HSCP) és Powerbox alkalmazásával A bevezetésre javasolt eszköz hővezetési képessége: 20.000 W/cm2, m/°C. A jól kalibrált „HSCP” működéséhez elegendő 0,1 °C hőfok gradiens. A paraméterekből látható, hogy a legjobb hatásfokú hőcsöveknél 2000-szer jobb hatásfokkal tudja a „HSCP” továbbítani a hőt. Egyszerűen beépíthető, a fűtési és az égéstermék-elvezetési rendszerének leállítása nélkül. Ára a hagyományos hőcserélőknél megszokott árkategória, de karbantartási költségek nélkül és jobb hatásfokkal működik, aminek következtében a berendezés megtérülési időigénye töredéke a hagyományos hőcserélő-berendezésekének.

12. ábra: Fóliasátor


191

A termesztőtelep beruházási költsége üvegházas technológiával 2 170 M Ft. Energiaköltség évente 267 M Ft, várható bevétel évenként 600 M Ft. A rendszer megvalósításának — az energetikai előnyei mellett — aktualitást a világban egyre nagyobb méreteket öltő élelmiszerhiány és az ezzel összefüggő magas élelmiszerárak adnak.

Irodalomjegyzék • • •

Összefoglalás

•

A leírtakból kitűnik, hogy az energiafelhasználásunk optimalizálása során nagyon fontos feladat a meglévő másodlagos és hulladékenergiák hasznosítása. A vasmetallurgiában elért kedvező energetikai hatású eredmények mellett emelkedett a hulladékhő-hasznosítás mértéke és 78–79%-ról 85–86%-ra nőtt az erőműi kazánok hatásfoka. A hőhasznosító kazánok rekonstrukciójára továbbra is kiemelt figyelmet kell fordítani. A másodlagos és hulladékenergiák terén meglévő új technológiák megismerésében és alkalmazásában kedvező lehetőségek rejlenek.

•

• • •

Energiamegtakarítás a Japán acéliparban (1994. május 27. Nippon Steel Corporation, Syozo Murakami) A hulladék-visszanyerés és -előkészítés fejlesztésének hatása a világ acéliparára (EGB/ACÉL/84 ENSZ kiadvány) Konvertergázok energiatartalmának hatékonyabb hasznosítási lehetőségei és azok környezetvédelmi aspektusai (Dunaferr Műszaki Közlemények 1994/1-2 Bak János, dr. Sándor Péter) A kis hőmérsékletű hulladék-energiahordozók hasznosítási lehetőségeinek vizsgálata (dr. Szabó Imre és tsai Tanulmány I-II kötet.) Másodlagos és hulladékenergiák hasznosításának eredményei és további lehetőségei a Dunaferr vállalatcsoportnál (Energiagazdálkodás, 1995. évi 11. szám Fülöp József, dr. Takács István) Brammaberakás hőmérséklet-növelése a szállítás alatti hűlés mérséklésével (Fülöp József, Katona József) International Energiewirtschaftstagung an der TU Wien IEWT 2009 Beszámoló az ISD Dunaferr vállalatcsoport 2009. évi energiagazdálkodásáról

Pályázati felhívás Az ISD Dunaferr Zrt. és társaságai által alapított Dunaferr Alkotói Alapítvány Kuratóriuma pályázati felhívást tesz közzé

Dunaferr Szakmai Publikációért Nívódíj elnyerésére.

A Dunaferr Szakmai Publikációért Nívódíj adományozásának célja a műszaki, gazdasági, szervezési és humán publikáció – szakcikkek, szakkönyvek, tanulmányok, konferenciákon elhangzott előadások stb. – terén kiemelkedő eredményt elérők tevékenységének ösztönzése, elismerése. Szakmai Publikációért Nívódíjban az ISD Dunaferr Zrt. és az általa alapított vagy részvételével működő társaságok, illetve vele együttműködő szervezetek – egyetemek, főiskolák – pályázatot benyújtó dolgozója, hallgatója illetve teamje részesülhet. Pályázni — elsősorban — az ISD Dunaferr Zrt. és társaságai tevékenységével összefüggő hazai vagy külföldi szakmai lapban vagy egyéb kiadványként megjelent, megjelenő, illetve szakmai konferencián előadásként szerepelt műszaki, gazdasági, illetve humán publikációkkal lehet. Az Alkotói Alapítvány kuratóriumának döntése alapján a Dunaferr Műszaki Gazdasági Közleményekben 2011. június 1.–2012. május 1-jéig megjelenő publikációk — a cikkekért járó honorárium mellett — részt vesznek a pályázatban.

192

Pályázati díjak Az eredményes pályázatok a Dunaferr Szakmai Publikációért Nívódíj I. fokozatával 150 000 Ft, II. fokozatával 125 000 Ft, III. fokozatával 100 000 Ft. összegű anyagi elismerésben és oklevélben részesülnek. (A díj pályázatonként, nem alkotónként kerül kifizetésre.) Jelentkezés, határidők: Pályázatok benyújtása: Díjak átadása:

2012. május 1-jéig 2012. május 30-áig

A pályázatokat ajánlott levélben az alábbi címre kérjük beküldeni: Dunaferr Alkotói Alapítvány, 2401 Dunaújváros Pf. 110. A pályázattal kapcsolatosan részletes felvilágosítást Jakab Sándor, az Alapítvány Kuratórium titkára ad. Telefonszám: 06 (25) 581-303, 06 (30) 520-5760 E-mail cím: [email protected] Dunaújváros, 2011. június 1. Az Alapítvány Kuratóriuma


Bak János, Bíró Balázs, Katona József *

Kohógáztüzelés lehetőségei és füstgázveszteségének csökkentése a léghevítőknél A nagyolvasztók léghevítőinek alapvető tüzelőanyaga a nyersvasgyártásnál melléktermékként keletkező hulladékenergia, a kohógáz. A nagyolvasztók jelenlegi fúvószél-mennyiségi igényéhez és a szükséges forrószél-hőmérséklet eléréséhez a léghevítők tüzelésére önmagában már nem alkalmas a kis égéshőmérsékletet biztosító kohógáz, ezért azt a jobb minőségű és drágább kamragázzal vagy földgázzal kell dúsítani, vagyis kevertgázt kell alkalmazni. A szerzők bemutatják a dúsítógáz szükséges mennyiségét és két olyan módszert, melyekkel a drágább dúsítógázok kiválthatók. Egyik ilyen módszer a kohógáz és égéslevegőjének előmelegítése a léghevítőkből távozó füstgázzal, másik ilyen lehetőség — egy eddig még nem vizsgált módszer — a kohógáz égéslevegőjének oxigénnel való dúsítása. Szerzők a dúsítógázok kiváltására bemutatott módszereket — műszaki tartalmuk és gazdaságosságuk szempontjából — összehasonlítják a jelenlegi kevertgáztüzeléssel.

1. Bevezetés A nagyolvasztók léghevítőinek alapvető tüzelőanyaga a nyersvasgyártásnál melléktermékként keletkező hulladékenergia, a kohógáz. A nyersvasgyártás fejlődésével (elegykihozatal javítása, növelt toroknyomás bevezetése stb.) megfigyelhető a fajlagos kokszfogyasztás csökkenése és ezzel együtt a kohógáz fűtőértékének csökkenése, valamint a nagyobb mennyiségű és hőmérsékletű fúvószél iránti igény. Bizonyos fúvószélhőmérséklet és kohógáz-fűtőérték (kb. 3200 kJ/m3) mellett a kohógáz önmagában már nem volt alkalmas a léghevítők tüzelésére. Ennek két oka is van: A kohógáz kis fűtőértéke és ennek következtében a kis elméleti égéshőmérsékletével nem lehetett elérni a kívánt kupolahőmérsékletet. A hőterhelésigényhez szükséges kohógázt és annak füstgázát nem lehetett a léghevítőrács ellenállásán keresztül bevinni. Megoldás a kohógáz dúsítása nagyobb fűtőértékű kamragáz vagy földgáz hozzákeverésével. Van azonban más lehetőség is melyek növelik a kohógáztüzelés elméleti égéshőmérsékletét, valamint a füstgázveszteség csökkenésén keresztül többé-kevésbé csökkentik a beviendő kohógáz mennyiségét is: — A kohógáz és az égéslevegő előmelegítése a távozó füstgázzal. — Az égéslevegő dúsítása oxigénnel. Vizsgálatunkban ezeket a megoldásokat elemezzük és hasonlítjuk a dúsítógáz-bekeveréshez, valamint bizonyos

Blast furnace gas as waste energy produced as by-product in the pig iron production is the basic combustion material of the blast furnace Cowpers. For the present air blast quantity demand of the blast furnaces and for reaching the needed hot-blast temperature, the low combustion temperature providing blast furnace gas alone is already not suitable for firing the cowpers. Thus it has to be enriched with the better quality and more expensive coke oven gas or natural gas, in other words mixed gas has to be used. The authors present the needed quantity of the enricher gas and such two methods with the help of which the more expensive enricher gases can be replaced. One such a method is to preheat the blast furnace gas and its combustion air with the waste gas leaving the Cowpers, the other possibility being – a method not examined yet till now – enrichment of the blast furnace gas combustion air with oxygen. The authors compare the methods presented for replacing the enricher gases – from the point of view of their technical content and economical efficiency – with the actual mixed gas firing.

esetekben a tisztán kohógáztüzeléshez (ami, mint már említettük, önmagában csak csökkentett levegő-előmelegítés esetén alkalmazható).

2. Kohógáz alkalmassá tétele a léghevítők tüzelésére Az itt bemutatott módszerekkel növelhető a kohógáz elméleti égéshőmérséklete (a szükséges kupolahőmérséklet eléréséhez) és csökkenthető a füstgázveszteség (a bevitt tüzelőanyag-mennyiség csökkentéséhez).

2.1. Kevertgáztüzelés A nagyolvasztóknál a léghevítők szerkezetétől, a beépített tűzállóanyagok minőségétől és a nagyolvasztók fúvószéligényétől is függően, tartósan 1080 °C forrószélhőmérséklet érhető el, melyhez a léghevítőknél 1270 °C-ra szabályozott kupolahőmérsékletet kell tartani. Ez a kohógázhoz kevert 4 tf% földgázzal ill. 9 tf% kamragázzal érhető el. A gyakorlatban (éves viszonylatban) többnyire hármas keverést alkalmazunk (egy időben azonban vagy csak földgázt, vagy csak kamragázt keverünk a kohógázhoz). A számításokat az I. kohó alábbi keverési arányainál végeztük el: 92,36% kohógáz; 7,30% kamragáz; 0,34% földgáz.

* Bak János nyugalmazott tüzeléstechnikai osztályvezető, ISD Dunaferr Zrt. • Bíró Balázs energiaellátási főosztályvezető, ISD Dunaferr Zrt. • Katona József tüzeléstechnikai osztályvezető, ISD Dunaferr Zrt.


193

Légfelesleg-tényező

1. ábra: Elméleti égéshőmérséklet és füstgázveszteség kevertgáztüzelésnél


2. ábra: Indirekt hatásfok és kevertgázigény kevertgáztüzelésnél A kevertgáz elméleti égéshőmérséklete 1300–1350 °C között változik (1. ábra) szemben a kohógáz 1200–1250 °C-os égéshőmérsékletével. Az ábrán jól látható a keverési arány és a légfelesleg-tényező hatása az elméleti égéshőmérsékletre. Kisebb légfelesleg-tényező esetén kevesebb dúsítógáz is elégséges lenne a szükséges kupolahőmérséklet eléréséhez, azonban a kupolahőmérsékletet (többlet) levegő hozzákeverésével szabályozzuk, ami a légfeleslegtényező optimalizálása (csökkentése) ellen hat [1].

A kevertgáztüzelésnél (4 tf% földgáz és λ = 1,20) a füstgázveszteség 17,41%-os, szemben a kohógáztüzelés 19,75%-os veszteségével [2] [3]. Az 1,34, ill. 1,30%-os falveszteséggel a léghevítők indirekt hatásfoka kevertgáztüzelésnél 81,25%, míg kohógáztüzelésnél 78,95%. Az ábrán bejelöltük a 2007. évi magas és a 2009. évi csökkentett termelés melletti tüzelés számított elméleti égéshőmérsékletét is.

194



3. ábra: Elméleti égéshőmérséklet és füstgázveszteség hőhasznosításnál


4. ábra: Indirekt hatásfok és kohógázigény hőhasznosításnál A 122900 m3/h mennyiségű és 1080 °C hőmérsékletű forrószél előállításához — az indirekt hatásfokból számolva — 54635 m3/h kevertgázt kell a léghevítőknél (2 db fűtött léghevítő) eltüzelni (2. ábra). Dúsítógáz bekeverése nélkül ugyanez a hőmennyiség 80121 m3/h kohógázzal lenne elérhető, melynek füstgázát a léghevítőrács ellenállásán keresztül nem lehetne bevinni, és természetesen a szükséges kupolahőmérsékletet sem lehetne elérni.

A kevertgáztüzelésnél bemutatott igényeket (elméleti égéshőmérséklet, bevitt tüzelőanyag-mennyiség csökkentése) a gáz és az égéslevegő 170-170 °C-os előmelegítésével is el lehet érni (3–4. ábra), ehhez azonban a légfelesleg-tényezőt kb. 1,1-re kell csökkenteni. A megoldásra árajánlatokat kértünk, sőt a gyorsabb beépítés (rövidebb kohói állás) érdekében a hőcserélők csatlakozásait a füstcsatornán és a kéményen a II. sz. nagyolvasztónál már megépítettük.


195

5. ábra: Füstgázhő-hasznosítás a kohógáz és az égéslevegő előmelegítésével

6. ábra: Hőcsöves hőcserélők beépítése

196



7. ábra: Elméleti égéshőmérséklet és füstgázveszteség oxigéndúsításnál


8. ábra: Indirekt hatásfok és kohógázigény oxigéndúsításnál A hőcserélők konstrukcióját tekintve termoolajos és hőcsöves (Heat-Pipe) megoldásokra kaptunk árajánlatot (5-6. ábra). Megjegyezzük, hogy a hőcsöves hőcserélő sémája nem a mi léghevítőinkhez készült. A megoldás előnye és gazdasági haszna a kohógáznál drágább dúsítógáz kiváltásában van. A füstgáz hőhasznosítására a hagyományosnak számító rekuperátoros megoldás lehetőségét a rekuperátorok nagy mérete és nagy füstgázoldali ellenállása miatt nem vizsgáltuk.


2.3. Égéslevegő oxigéndúsítása Itt egy általunk eddig nem vizsgált megoldást mutatunk be az égéshőmérséklet növelésére és a füstgázveszteség csökkentésére. Az égéslevegő oxigénnel való dúsítása esetén csökken a füstgázban az égéslevegővel bevitt nitrogén mennyisége, és ezáltal csökken a füstgáz mennyisége is.

197

Ez értelemszerűen növeli az elméleti égéshőmérsékletet és csökkenti a füstgázveszteséget: Ha telm = ——————, °C Fgy, n × cpk Fgy, n × cpk × tfg qfg = ——————— × 100 % Ha Számításaink szerint a szükséges 1327 °C elméleti égéshőmérséklet 12% oxigén hozzákeverésével (égéslevegő oxigéntartalma 33%) érhető el (7-8. ábra). A füstgázveszteség 16,95% és a szükséges kohógázmennyiség 77419 m3/h.

9. ábra: Szükséges tüzelőanyag-mennyiségek és hőmennyiségek összehasonlítása

3. Megoldások összehasonlítása és gazdaságosságuk vizsgálata A röviden bemutatott két újabb megoldást (füstgázhőhasznosítás és oxigéndúsítás) az eddig alkalmazott (rugalmas és jól bevált) módszerhez, a kevertgáztüzeléshez hasonlítjuk elsősorban a tüzeléssel szemben megfogalmazott két fontos igény: a kupolahőmérséklet-igény elérése, valamint a füstgázmennyiség csökkentése szempontjából, valamint megvizsgáljuk a megoldások gazdaságosságát.

10. ábra: Füstgázveszteségek összehasonlítása

3.1. Megoldások összehasonlítása műszaki tartalmuk alapján Négyféle megoldást fogunk összehasonlítani, de ezek közül a tisztán kohógáztüzelés a gyakorlatban nem alkalmazható, csak csökkentet nyersvastermelés és forrószélhőmérséklet esetén: — Kevertgáztüzelés — Kohógáztüzelés — Füstgázhő-hasznosítás (kohógáz tüzelésnél) — Oxigéndúsítás (kohógáz tüzelésnél) Mint láttuk, füstgázhő-hasznosításnál a kívánt elméleti égéshőmérséklet csak a légfelesleg-tényező csökkentésével érhető el. Feltételezésünk szerint a léghevítőknél a szükséges 1,1-es légfelesleg-tényező elérhető, ill. megközelíthető, később erre még visszatérünk. Az oxigéndúsítás mértékét úgy állapítottuk meg, hogy elérjük a kívánt 1327 °C-os elméleti égéshőmérsékletet, és ezzel a fűtési idő alatt tartható legyen az 1270 °C-os kupolahőmérséklet. A 9. ábrán az azonos hasznos hőhöz (122 900 m3/h fúvószél mennyiség és 1080 °C forrószél-hőmérséklet) szükséges tüzelőanyag-mennyiségeket és hőmennyiségeket hasonlítottuk össze. Mint látható, mindkét megoldásnál több kohógázt kell eltüzelni, mint a jelenlegi kevertgáztüzelésnél eltüzelt kevertgáz mennyisége (természetesen a kohógáztüzeléshez képest kevesebbet). Bármelyik megoldás kerül is megvalósításra, javíthat a helyzeten, hogy 2008-ban korszerűsítettük a léghevítők

198

11. ábra: Gyakorlati nedves füstgázmennyiségek összehasonlítása tüzelésszabályozását. Ezzel egyrészt megszüntettük a füstgáz éghető tartalmát (ami környezetvédelmi szempontból is jelentős eredmény volt), másrészt lehetővé válik — különösen, ha kevertgázról áttérünk tiszta kohógáztüzelésre — a légfelesleg-tényező szükséges mértékű csökkentése is [4]. A tüzelőanyag-mennyiséget és hőmennyiséget a léghevítők hőmérlegéből számítottuk, melyben az egyes megoldásoknál csak a füstgázveszteségben van eltérés (10. ábra). A füstgázhő-hasznosításnál a lényegesen kisebb füstgázveszteséget a hőcserélők utáni 120 °C-ra lehűlt füstgázhőmérséklet magyarázza, szemben a jelenlegi 261 °C-os füstgázhőmérséklettel. A füstgázveszteséget természetesen a gyakorlati nedves füstgázmennyiség is befolyásolja (11. ábra).


3.2. Megoldások gazdaságosságának vizsgálata

4. Összefoglalás

Mindkét ismertetett megoldásnál (hőhasznosítás, oxigéndúsítás) kiváltható a léghevítőknél a kohógázhoz kevert dúsítógáz mennyisége. Azt is láttuk, hogy a kevertgáztüzeléshez képest mindkét megoldásnál növelni kell az eltüzelt kohógáz mennyiségét. Hőhasznosításnál jelentős beruházási költséggel kell számolni, míg oxigéndúsításnál a dúsítógáz a drága oxigénnel váltható ki, és ehhez is kell beruházás. A füstgázhő-hasznosítás gazdaságosságát a kapott árajánlat alapján mutatjuk be [5]. A beruházás teljes költsége közel 800 M Ft, és az energiagazdálkodási megtérülési ideje: 3–4 év. Oxigéndúsítás gazdaságosságának vizsgálatánál megtakarításként a dúsítógáz energiaköltségét kell figyelembe vennünk. Kiadásként a többlet kohógáz-felhasználás energiaköltségét (ami a többi költségekhez képest elhanyagolható), az oxigéndúsítás költségét, valamint az oxigén odavezetésének és az égéslevegőhöz keverő (szabályzó) berendezés megépítésének beruházási költségét kell figyelembe vennünk. Oxigénigény számítása a kohógáz fajlagos oxigénszükségletéből 12%-os oxigéndúsításnál:

A nagyolvasztók jelenlegi termelésénél és fúvó szél hőmérséklet-igényénél (1080 °C) a léghevítők fűtésére a kohógáz önmagában nem alkalmas, nem érhető el vele a szükséges 1270 °C-os kupolahőmérséklet, valamint a nagy mennyiségű tüzelőanyag füstgázát a kéményhuzat nem tudja a regenerátorrács ellenállásán keresztül elszívni. Az égéshőmérséklet növeléséhez 4 tf% földgázt vagy 9 tf% kamragázt kell a kohógázhoz keverni (a gyakorlatban hármas keverést alkalmazunk). A dúsítógáz kiváltására megvizsgáltunk és bemutattunk két megoldást: Füstgázhő-hasznosítás a kohógáz és az égéslevegő előmelegítésével. A szükséges és elérhető előmelegítés mindkét közegnél 170 °C. A távozó füstgáz hőmérséklete a hőcserélők után 120 °C-ra csökken. Bemutattunk egy általunk eddig nem vizsgált megoldást is, az égéslevegő oxigéndúsítását. Számításunk szerint az égéslevegő oxigéntartalmát 33%-ra kell feldúsítani. A kívánt kupolahőmérséklet, ill. forrószél-hőmérséklet mindkét megoldásnál elérhető. Mindkét megoldásnál — a kevertgáztüzeléshez képest — több kohógáz felhasználással kell számolnunk. A füstgázhő-hasznosítás energetikai megtérülési ideje 3–4 év. Az oxigéndúsítással is érhető el energiamegtakarítás, viszont ennél további vizsgálatok szükségesek a megvalósíthatóság és a beruházási költség megállapítására. Összefoglalva megállapítható, hogy a léghevítők tüzelésénél a dúsítógáz kiváltására továbbra is jónak tartjuk a füstgázhő-hasznosítás megvalósítását, és javasoljuk az oxigéndúsítás további vizsgálatát.

Okohó=0,12 x Lgy= 0,12 x 0,4237 = 0,0508 m3/ m3 Voxigén=Vkohó x Okohó = 77419 x 0,0508 = 3933 m3/h Égéslevegő oxigéndúsításával elérhető energiaköltségmegtakarítás számítása a jelenlegi árakon: Megnevezés / Egység m3/h Megtakarítás földgáz 183 kiváltásával Megtakarítás kamragáz 3 948 kiváltásával Megtakarítás összesen 4 131 Kohógáz többletköltsége 27 482 Oxigén költsége 3 933 Energiaköltség-megtakarítás

GJ/h 7

Ft/m3 -

Ft/GJ 2 637

eFt/év -152 398

71

-

2 158

-1 259 376

78 80 -

30

137 -

- 1 411 774 + 90 486 + 974 125 - 347 163

Felhasznált irodalom

Mint látható, oxigéndúsítással a bekeveréshez használt dúsítógáz költségének 24%-a megtakarítható, ezért javasoljuk a témával kapcsolatban további vizsgálatok elvégzését.

[1] Dr. Szücs L. - Papp L. - Bak J. A Dunaferr Kft. Léghevítöinél végzett hőtechnikai vizsgálatok és a folyamatban lévő fejlesztések bemutatása. XXXVIII. Ipari Szeminárium. Miskolc 2002. [2] W. Heiligenstaedt: Wärmetechnishe Rechnungen für Industrieöfen. Verlag Stahleisen M.B.H./Düsseldorf 1966. [3] K. Ražnjević: Hőtechnikai táblázatok, Műszaki Könyvkiadó Budapest [4] Móger R. – Cseh F. – Kvárik S: Környezetvédelmi beruházások az ISD Dunaferr Zrt. Nagyolvasztóműnél. ISD Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. [5] ÖKO-FERR Kht.: Megvalósíthatósági tanulmány a léghevítők füstgázának hőhasznosítására. Dunaújváros, 2005.


199

Dr. Sevcsik Mónika, dr. Kapros Tibor, Böszörményi Zoltán, Szerencse Tibor *

Kazánok tüzelőanyag-összetételének optimalizálása Az ISD Power Kft. kazánparkjának öt db nagy teljesítményű gőztermelő berendezése négy tüzelőanyag kombinációjával történő üzemeltetést tesz lehetővé. Ezek tüzeléstechnikai és hőátadási tulajdonságai különbözőek. A legkedvezőbb kazánhatásfokot biztosító tüzelőanyag-arány meghatározása érdekében számítási modellen alapuló optimalizálási program került kidolgozásra. A program működésének gyorsítása adatbázis kialakítását teszi szükségessé. A szerzők ismertetik a cikkben az optimalizálási modellt, az üzemi adatok feldolgozási módszerét, valamint a modell alkalmazhatóságát és annak feltételrendszerét.

The five high-capacity steam generation equipment of the boiler-fleet of ISD Power Ltd enable operation with the combination of four fuel materials. The combustion and heat transfer properties of these materials are different. In order to define the fuel material ratio that provides the most favorable boiler efficiency, an optimization program was developed on the base of a calculation model. Acceleration of the program operation needs the formation of a data base. In the article the author presents the optimization model, the processing method of the plant data, as well as the applicability and condition system of the model.

Bevezetés

Optimalizálási célkitűzés

Az ISD Power Kft. kazánparkjának alapberendezéseit az öt db 37 bar nyomású 450 °C hőmérsékletű túlhevített gőz kibocsátásra alkalmas gőzkazán képezi (V.–IX. hsz. kazánok). Az ISD Power Kft. dunaújvárosi telephelyén beépített további három kisebb egységet (I., II., IV. hsz. kazánok) részben nem üzemeltetik, részben teljesítményük nagyságrendileg kisebb az előző berendezéseknél. A kazánpark energiatakarékos működtetése az V.–IX. hsz. egységek optimalizált feltételek szerinti üzemeltetésével valósítható meg. Az ISD Power által üzemeltetett berendezések kohógáz, kokszolóüzemi kamragáz, földgáz és olaj tüzelőanyagok eltüzelésére alkalmas égőkkel rendelkeznek. Az aktuális tüzelőanyag-arányt diszpécserszolgálaton keresztül a kezelő állítja be meghatározott prioritási szempontok alapján. Az elsőrendű cél az aktuálisan rendelkezésre álló szekunder energiahordozók eltüzelése. Az ezt kiegészítő fosszilis tüzelőanyag-mennyiség a szükséges gőzteljesítménytől függően kerül felhasználásra. A kazánokban eltüzelt kohógáz és kamragáz pillanatnyi mennyiségét a nagyolvasztó és az ISD Kokszoló Kft. üzemeknek, mint a szekunder energiahordozók termelőinek, ill. az ISD Dunaferr társaságcsoport más egységeinek, mint fogyasztóknak az üzemvitele határozza meg. A kazánok tüzelési teljesítményét ugyanakkor meghatározó mértékben befolyásolja a fogyasztók pillanatnyi gőzigénye. A kazánparkban felhasznált tüzelőanyag összetétele emiatt folyamatosan változik, ami a sugárzást és a konvekciót meghatározó lánghőmérséklet, emissziós tényező és térfogatáram értékekre gyakorolt hatáson keresztül módosítja a kazánok és a kapcsolódó hőcserélő egységek hőátadási viszonyait. A berendezések hatásfoka az üzemi mérési eredmények által is érzékelhetően módosul. A fenti hatás mértékét befolyásolja a pillanatnyi kazánteljesítmény és a levegőtényező is.

Az optimalizálási feladat célja annak meghatározása, hogy a gőztermelés által igényelt mindenkori tüzelőanyagmennyiség a diszpécserszolgálat által megadott aktuális összetételt figyelembe véve milyen arányban, ill. milyen összetételben kerül felosztásra a kazánok között. A kazánok szabályzórendszere alkalmas az optimum szerinti tüzelőanyag-adagolás megvalósítására. A feladat elméletben öt független paraméter (teljesítmény, levegőtényező és három tüzelőanyag-típus) kazánonkénti optimumának az idő függvényében történő folyamatos meghatározását igényli. A program kidolgozása során figyelembe kell venni a kazánok tüzelőegységeinek alsó és felső kapacitáskorlátait, egy-egy égő leállításának hatását, a szimmetrikus tüzelés megvalósításának követelményét és az egyes berendezésekre vonatkozó minimális beavatkozás igényét. A kidolgozott modellben a tüzelőanyag-összetétel szerepel paraméterként. A kohógáz, kamragáz, földgáz és fűtőolaj arányok változtatása különböző hőmérsékleti és hőátadási viszonyokat eredményez mind a tűztérben, mind a kapcsolódó túlhevítő, ill. hőhasznosító egységekben. Hatásuk a termelt gőz mennyiségének változásában jelentkezik. Egy adott bemenő teljesítményhez tartozó legnagyobb gőzmennyiségre optimalizálva (direkt hatásfok) határozza meg a kazánonkénti optimális tüzelőanyagösszetételt a fenti peremfeltételek figyelembe vételével.

Az optimalizálási modell ismertetése A kazánok szerkezeti kialakítása adottságnak tekinthető. A gőztermelés folyamatának meghatározó eleme a tűztér. A forrcsöveket tartalmazó membránfalas egységben valósul meg a forrponthoz közeli hőmérsékleten betáplált forró víznek telített gőzzé történő átalakulása. A fázisváltozási folyamat a gőztermelés teljes hőigényének —

* Dr. Sevcsik Mónika vezérigazgató, TÜKI Zrt. • Dr. Kapros Tibor műszaki szaktanácsadó, TÜKI Zrt. • Böszörményi Zoltán termelési főmérnök, ISD Power Kft. • Szerencse Tibor kalorikus üzemvezető, ISD Power Kft.

200


a rendszerbe adagolt tápvíz és a kibocsátott túlhevített gőz entalpia különbség és a veszteségek összegének — mintegy 60%-át képviseli. A tápvíz-gőzrendszer hőfelvételének további 40%-a gőztúlhevítőkben (a IX. hsz. kazánnál három, a többi berendezésnél négy-négy egység), és a tápvíz-előmelegítőben valósul meg. Adott tüzelési viszonyok mellett ezek működésének hatékonysága gyakorlatilag csupán a rendszeres karbantartás és tisztítás által befolyásolható. Egy bázisnak tekintett alaphelyzethez képesti aktuális üzemállapotról az üzemi mérési adatokra épülő számítási modell segítségével nyerhető információ [1]. Az így elvégzett értékelés segítséget nyújt a karbantartási programok prioritási sorrendjének kialakításánál. A hőcserélő egységek a kéthuzamú kazánok különböző szakaszaiban nyernek elhelyezést. A füstgázból történő hőátadás pontosan nem köthető ezekhez az egységekhez, nincsenek elválasztó felületek, a hőcserélők között intenzív áthatások lépnek fel. A túlhevítő berendezések be- és kilépő füstgázáramainak mennyisége és hőmérséklete pontosan nem definiálható. További nehézséget jelent, hogy a füstgázáram útjának pontos ismerete hiányában, a hőcserélőknél jelentkező sugárzásos hőátadás mértékének bizonytalanságai, ill. a kialakult holtterek miatt a túlhevítő egységek hőcsereviszonyai — nagyszámú próbaszámítás tapasztalatai alapján — csak erős közelítéssel modellezhetők. A fentiek alapján az optimalizálási feladat a tűztéri hőátadási folyamatra összpontosul. Ennek jogosságát támasztja alá az a tény is, hogy a túlhevítőkben átadott hő jelentős része — mindenekelőtt a TH2 jelű és a fali túlhevítő berendezések esetében — sugárzás útján adódik át a forrcsöveknek. Az itt megvalósuló sugárzási hőcsereviszonyoknak a direkt hatásfokra gyakorolt befolyása gyakorlatilag azonos mértékben függ a tüzelőanyag összetételtől, mint a tűztéri folyamatok esetében. A tüzelőanyag elégetésekor felszabaduló hőmennyiség a tűztérben három módon adódik át a forrcsöveknek. Az égő környezetében a lángból az ott uralkodó jellemző hőmérséklet a lánghőmérséklet negyedik hatványával arányos mértékben áramlik a hőfelvevő felületekre. A képződött füstgázból ugyancsak a Stephan–Boltzmann törvény által értelmezett, a releváns közeghőmérséklet negyedik hatványával arányos a hőkibocsátás. Az arányossági tényezők (jellemző geometriai méret, emissziós tényező) azonban jelentősen különböznek a lángsugárzásétól. Végül nem hanyagolható el a hőmérséklettel közel lineárisan változó füstgázkonvekció hatása sem. A fenti komponensek számításának elméleti háttere ismert, azonban a mértéküket befolyásoló paraméterek meghatározásának bizonytalansága, valamint az a tény, hogy a tűztéri hőmérséklet-eloszlás erősen heterogén, megfelelő pontosságú elméleti számítási eredmény csak kísérletsorozat adatain alapuló bonyolult tűztérmodell alkalmazásával várható. Különösen nagy pontatlanság forrása a lángsugárzás és a konvekció számított mértékének bizonytalansága. A számítási algoritmus alapját a viszonylag jó pontossággal meghatározható füstgázsugárzási hőátadás képezte. A tűztéri sugárzással történő hőleadás jellemző hőmérséklete a Stephan–Boltzmann törvényből származtatott


mvDig Tcső T1 fgátlag = 100 ——————— + —— h s e F1 efg 100

4

0,25

(1)

1. sz. összefüggésből került meghatározásra. Az így nyert hőmérséklet „egyenértékű” sugárzási hőmérsékletként tehát magában foglalja a lángsugárzás és a konvekció hatását, ugyanakkor egy átlagos térbeli hőmérsékletképzést is jelent. A hőátadást jellemző adatként tehát a tüzelőanyag elégetésekor keletkező maximális tűztéri hőmérséklet 2. sz. összefüggés, • • • S V tüz a • H u tüz a + V lev • T lev • c p lev – Q dissz T fg be = ————————————————— h (2) • V fg • c p fg és a kilépő füstgáznak a tűztéri hőmérlegből 3. sz. összefüggés alapján számított értéke mg • Di T fg, ki = T fg, be – ——————— c fg • V fg • h veszt

(3)

között helyezkedik el. Az utóbbi egyenletben Δi értéke a tápvíz telítettségi hőmérsékletre történő melegítését, a forralást és az esetleges túlhevítési hőenergiát (esetünkben ezzel nem számoltunk), vagyis az áramló közeg tömegegységének tűztéri entalpianövekedését jelenti. Az üzemi mérési eredményeken alapuló vizsgálatok ugyanakkor azt mutatták, hogy a fenti átlagos tűztéri füstgázhőmérséklet és a két határhőmérséklet közötti kapcsolat (integrál) átlagképzési számításokkal nem mutatható ki. A tűztér heterogén hőmérséklet-eloszlása, a mindenkori tüzelőanyag-összetételtől függő lángsugárzás mértéke, a változó levegőtényező és terhelés együttes hatása egy összetett függvényt eredményez, amelynek egyetlen állandóval történő helyettesítése nem alkalmazható egy optimalizálási feladat kiindulási algoritmusaként. Szükségessé vált a 4. sz. egyenlet szerinti viszonyszám képzése, amely a sugárzóképesség szempontjából egyenértékű füstgáz-hőmérsékletnek a tűztéri füstgáz hőmérséklettartományon belüli helyzetére utal. t fg átlag – t 1 fg ki g = —————————— t fg be – t 1 fg ki

(4)

Az „γ” tűztérsugárzási tényező értéke egy adott berendezés és adott üzemeltetési feltételek (tüzelőanyag-összetétel, levegőtényező, hőteljesítmény) esetén közelítőleg állandó. Függőleges csőben áramoltatott folyadék-gőz elegy belső hőátadási tényezője a csőfalra kívülről érkező hőáram függvénye [2]. A füstgáz által a forrcsöveknek átadott és azok belső felületén az áramló közeg részére továbbadott hőmennyiségek azonossága alapján meghatározható a csőfal külső hőmérséklete.

201

0,36 • • mg • Di + Q falvsztesseég ————————— F cső T cső = T közeg + ————————— 0,2 H cső 3,88 • —— d cső

(5)

A fenti 5. sz. összefüggések által képviselt egyenletrendszerben a tüzelőanyag-összetételt és a füstgáz térfogatáramának meghatározásához szükséges levegőtényezőt kiindulási paraméternek tekintve ismeretlenként a be- és kilépő füstgáz-hőmérsékletek, az „átlagos” sugárzást jellemző füstgáz-hőmérséklet, a csőfal hőmérséklete és az előállított gőz térfogatárama jelennek meg. Ez utóbbi képezi a számítás eredményét, amelyek különböző tüzelőanyagarányoknál kapott értékeit összehasonlítva adódik az adott gőzteljesítmény-igényhez tartozó optimális kazánterhelési eloszlás és a kazánonkénti tüzelőanyag-arány.

1. ábra: Kazántüzelési profilablak

A számítási és optimalizálási szoftver rövid ismertetése A modell algoritmusa a „γ” értékét ismertnek tételezi fel. Meghatározása a rendelkezésre bocsátott üzemi mérési adatokra épülő számítás segítségével történik a fenti egyenletek alapján. A termelt gőz mennyisége a tényadatok birtokában rendelkezésre áll, így lehetővé válik az ismeretlennek tekintett tűztérsugárzási tényező kiszámítása. A fenti gondolatmenetnek megfelelően kialakított algoritmus szoftver formájában került kifejlesztésre [3]. A számítási folyamat egy adott pillanatbeli tényértékből indul ki. A kazánok teljesítménye és a bennük elégetett tüzelőanyag összetétele kezdeti értékként szerepel. A teljesítménynek, vagy valamely szekunder energiahordozó térfogatáramának változtatására irányuló igény esetén a program elvégzi a tüzelőanyag-többletnek (csökkentésnek) kazánokra történő szétosztásának számítását. A számítás tüzelőanyag-fajtánként meghatározott hőenergia egységcsomagok hozzáadására vagy elvételére épül. Az optimalizálás kritériuma a maximális gőztermelés. A profilablakot önkényesen felvett alapadatokkal az 1. ábra mutatja be. A modell szerinti számítások iterációs eljárás keretében végezhetők el. Ennek időigénye miatt az online módszer helyett előre kialakított adatbázis kialakítása vált szükségessé. Az optimalizálási folyamat így a vizsgált tüzelőanyagösszetétel-változatokhoz tartozó és az adatbázisban már rendelkezésre álló gőztermelési (hatásfok) értékekből a legmegfelelőbb variáns kiválasztására egyszerűsödik. Az adatbázis megbízhatóságát döntő módon befolyásolja a tűztérsugárzási tényező helyes megválasztása. 2008. évi üzemi mérési adatokra alapozott számítások eredményei azt mutatták, hogy a teljesítmény hatása nem jelenik meg karakterisztikusan a „γ” tényező értékében [3]. Ugyanakkor a kohógáznak a tüzelőanyagban képviselt részarányának befolyása egyértelműen megmutatkozott. A 2. és a 3. ábra az V.–VI. és IX. hsz. kazánoknál nyert számítási eredményeket mutatják be. A vízszintes tengelyen a kohógáz-bevezetés kalorikus részaránya van feltüntetve. Alapesetben, amikor kohógáz nem kerül felhasználásra, mindkét esetben γ ~ 0,6. Kohógáz bevezetés esetén a faktor értéke a gáz kalorikus részarányával lineárisan nő.

202

2. ábra: Az V.–VI. hsz. kazánsugárzási tényezője a kohógáz-részarány függvényében

3. ábra: A IX. hsz. kazán tűztérsugárzási tényezője a kohógáz-részarány függvényében A jelenségnek kettős magyarázata van. Egyfelől a kohógáz részaránynövelése a betáplált tüzelőanyag hőmen�nyiség-egységére vonatkoztatva nagyobb füstgáz-térfogatáramot eredményez. Ez a konvektív úton átadott, és a számításokban önállóan meg nem jelenő hőmennyiség növekedését vonja maga után. A számításokban ez a sugárzást jellemző átlaghőmérséklet (látszólagos) növekedése formájában válik érzékelhetővé. A másik ok az égők elrendezésére vezethető vissza. A kohógáz eltüzelése önálló tüzelőberendezésekben történik, míg a többi tüzelőanyag bevezetése magasabban elhelyezett égősoron valósul meg. A két égőcsoport füstgázainak homogén közeggé történő keveredése időt (áramlási úthosszat) igényel. A kohógázrészarány által csökkentett elméleti lánghőmérséklet tehát nem jellemzi a teljes tűzteret. Annak egy részében — a magasabb égési hőmérsékletű tüzelőanyagok égőihez közeli térrészben — a számítottat lényegesen meghaladó tűztéri hőmérsékletek alakulnak


1. táblázat: IX. hsz. kazán hatásfokértékek Kohóg. MJ/h

Olaj MJ/h

Tüz. a. MJ/h.

Lev. tény.

Bevitt hő MJ/h

Haszn. hő MJ/h

η direkt

Hőveszt. MJ/h

η indirekt

92357

176027

268384

1,29

274384

247940

0,90

21385

0,87

57347

234493

291840

1,28

297840

265190

0,89

21182

0,88

101320

175161

276481

1,27

282481

266915

0,94

23023

0,86

79099

220696

299795

1,29

305795

272550

0,89

23534

0,87

62605

237146

299751

1,28

305751

274505

0,90

21908

0,88

59188

243894

303082

1,28

309082

275540

0,89

22036

0,88

87669

215644

303312

1,28

309312

278990

0,90

19718

0,88

110863

208968

319830

1,26

325830

288650

0,89

28197

0,86

94835

233585

328420

1,29

334420

293825

0,88

27794

0,86

76818

239682

316500

1,28

322500

302335

0,94

24674

0,87

77251

242954

320206

1,26

326206

303600

0,93

24399

0,87

100916

206185

307101

1,26

313101

286900

0,92

33068

0,86

ki. Ez ismét az átlagos füstgázhőmérséklet látszólagos növekedését eredményezi. Erre vezethető vissza, hogy magasabb kohógázrészaránynál γ > 1 relációjú számítási eredmények adódtak. A két kazántípusnál a kohógázégők elhelyezése és száma jelentős mértékben eltérő. A heterogén füstgázhőmérséklet fentiekben értékelt hatására a IX. hsz. kazánnál erőteljesebb a növekedés mértéke. A tisztán kohógázzal történő tüzelés tartományához közeledve az alacsony hőmérséklet miatt a konvektív hőátadás a meghatározó, ami egy sugárzásos hőcserén alapuló hőátszármaztatási modellben γ > 1 értéket eredményez. Itt a földgázüzemű támasztóégők hatására alakul ki heterogén füstgázhőmérséklet. A teljesítménynek a levegőtényezőnek és a tüzelőanyag összetételnek a tűztérsugárzási faktorra gyakorolt hatásának pontos megismerése a modellnek további nagyszámú üzemi alapadattal történő futtatását igényli. Ugyanakkor egyes közelítő feltételezések (tűztérből kilépő 100%-os telített gőz, becsült hőveszteségértékek) és a felhasznált üzemi mérési adatoknak a modellbe történő beillesztésével kapcsolatos problémák a pontatlanság veszélyét hordozzák. További pontatlanság forrása az a körülmény, hogy bár a tűztéri hőátadás a teljes folyamatban meghatározó részarányt képvisel, azonban a kazánhatásfok szempontjából a teljes rendszer részét képező hőcserélők hatékonyságának a tüzelőanyag-összetétellel való kapcsolata sem közömbös. Példa erre a kohógázrészarány szerepe. Az alacsony lánghőmérséklet kedvezőtlen a forrcsövekre irányuló hőátadás szempontjából, de ezzel a hatással ellentétes a konvektív üzemű hőcserélők esetében a nagyobb térfogatáramra vis�szavezethető intenzívebb hőcsere. Mindezek figyelembe vételével indokolt, hogy a modell számításaiból adódó értékek — de legalábbis a tendenciák — az üzemi adatok feldolgozása által eredményezett hatásfok (gőztermelés) adatokkal megerősítést nyerjenek [4].

Alkalmazhatóság és feltételrendszer Az Excel táblázatban kidolgozott modell a direkt és indirekt hatásfokok számítását teszi lehetővé a mért üzemi adatok alapján. A feladat az ISD Power Kft. által rendelkezésre bocsátott napi jelentések adataira támaszkodva került elvégzésre.


A hivatkozott tanulmány [4] kazánonként változó darabszámban összesen 247 napi jelentést dolgozott fel. A napi jelentésekből a termelt gőz- és tápvízmennyiségi adatok, a tüzelőanyag-térfogatáramok, a recirkuláltatott füstgáz mennyisége és a távozó füstgáz hőmérséklete — összesen 11 adat került átvételre. A gőz- és tápvízadatok külön kezelése lehetővé tette a gőzhűtő GH egységekben képződött gőzmennyiség leválasztását a tűztéri folyamatokról. Az alapadatok birtokában az elkészített Excel-program segítségével 26 további hő-, és tüzeléstechnikai adat került meghatározásra. A program végeredményeként a táblázatban a direkt és indirekt hatásfokok jelentek meg. A direkt hatásfok értéke a hasznosított és betáplált hőenergiák hányadosaként került kiszámításra. A termelt hőenergia meghatározása a felhasznált tápvíz mennyiségének és az előállított gőz, ill. a rendszerbe érkező tápvíz fajlagos entalpiakülönbségének szorzataként jelent meg. Ez utóbbinál valamennyi kazánnál 125 ºC belépési hőmérsékletű tápvíz és 37 bar nyomású 425 ºC hőmérsékletű kilépő gőz hőtani adatai kerültek figyelembe vételre. A befektetett hőenergia számításánál átlagértékekként a program 20 ºC-os levegő-, 40 ºC-os kohógáz- és 110 ºC-os fűtőolaj-hőmérsékletekkel számolt. Az indirekt hatásfok számítása a hőveszteségeknek a befektetett hőenergiára vetített hányada alapján történt. A veszteségek meghatározó hányadát a távozó füstgáz mért hőmérsékletadatából számolt füstgázveszteség képezte. Ennek értéke az V. és VI. hsz. kazánok esetében kiegészítő számítással került meghatározásra. Itt hiányoztak ugyanis a levegő előmelegítőből kilépő — tehát a rendszerből távozó — füstgázhőmérséklet-adatai. A hiányzó érték a levegőelőmelegítés mért értéke alapján a hőcserélő hőmérlegéből adódott. Az indirekt hatásfok számításánál előzetesen további veszteségtényezőként 5% hő- és szivárgási, ill. 1000 MJ/h egyéb veszteséget tételeztünk fel. A hatásfokértékek egy adott üzemállapot esetén — a tüzelőanyag összetételnek, — az alkalmazott levegőtényezőnek és — a teljesítménynek — a függvényei. A többváltozós függvény elemzéséhez csoportokat kellett kialakítani. Egy-egy paraméter hatása ezeken belül értékelhető. A csoportokat úgy kellett kialakítani, hogy

203

befolyásuk minimálisra csökkentése céljából a többi üzemeltetési feltétel közel azonos értékű legyen. Az 1. táblázat példaként mutatja be a IX. hsz. kazán egy vizsgálati csoportjában az eredmények összefoglalását. A csoportot a 26,8 < Q tüz a < 30,7 MJ/h tüzelőanyaggal bevitt energiamennyiség és az 1,26 < n < 1,29 levegőtényező napi átlagérték-tartományoknak megfelelő adatsorok képezik. A fenti intervallumokon belül egy vizsgált paraméter hatása gyakorlatilag azonos. Az így nyert „homogén” csoportokat 10–15 adatsor alkotta, ezeken belül lehetőség nyílt a tüzelőanyag-fajták hatásának vizsgálatára. Az adatsor további üzemi mérési eredmények feldolgozásával bővíthető. Ugyanígy mód van pl. a levegőtényező hatását is elemezni. Ekkor a vizsgált csoportot a tüzelőanyag-összetétel szempontjából közel homogén az 1. táblázat szerinti adatsorok alkotják. A vizsgálatok alapján megállapítható volt, hogy a tüzelőanyag-fajták közül a kazánok hatásfokára a kohógáz és fűtőolaj aránya gyakorolja a legnagyobb hatást. A tüzelőanyag-összetétellel kapcsolatos jelen vizsgálatok ennek a két energiahordozónak a befolyására koncentrálódtak. Az eredmények diagrammok formájában kerültek feldolgozásra. A teljes adatbázis mintegy tízezer paraméterváltozat gőztermelési adatait kell, hogy tartalmazza. Létrehozása a fentebb bemutatott számítási modell segítségével történt. A folyamatos üzemi mérések adatait feldolgozó referencia adatbázis alapján ugyanakkor a számított értékek ellenőrizhetők és az indokolt korrekciók a modellbe beépíthetők.

204

Összefoglalás Az ISD Power Kft. kazánparkjának öt db nagy teljesítményű gőztermelő berendezése négy tüzelőanyag kombinációjával történő üzemeltetést tesz lehetővé. Ezek tüzeléstechnikai és hőátadási tulajdonságai különbözőek. A kazánüzem hatásfokát az üzemeltetési összteljesítmény mellett így a tüzelőanyag-fajták részaránya is befolyásolja. A legkedvezőbb kazánhatásfokot biztosító tüzelőanyagarány meghatározása érdekében számítási modellen alapuló optimalizálási program került kidolgozásra. A bemutatott számítás figyelembe veszi a fajtánként rendelkezésre álló pillanatnyi összes tüzelőanyag-mennyiséget, a tüzelőanyag-prioritásokat, az égők kapacitását és az alsó és felső teljesítménykorlátokat. A program működésének gyorsítása adatbázis kialakítását teszi szükségessé. Az ebben szereplő adatok ellenőrzése a rendelkezésre álló mért értékekkel való összehasonlításban történik. A publikáció ismerteti az üzemi adatok feldolgozási módszerét. Az így nyert eredmények lehetővé teszik a modell által számított adatok ellenőrzését, szükség szerinti korrekcióját.

Irodalomjegyzék [1] Az ISD Power kazánpark hőcserélők üzemi állapotának és hőmunkájának értékelése. TÜKI tanulmány, Miskolc 2010. [2] Gröber, H. – Erk, S. – Grigull U.: Die Grundgesetze der Wärmeübertragung. Springer Verlag, 1963. [3] Kazánpark tüzelőanyag összetételt optimalizáló szoftver továbbfejlesztése. ME tanulmány, Miskolc, 2009. [4] Az ISD Power Kft. Kazánok üzemi hatásfokának statisztikai értékelése a tüzelőanyag-összetétel és a gőzteljesítmény függvényében. TÜKI tanulmány, Miskolc 2010.


Zsömbör István *

Hulladékok elgázosítással történő energetikai hasznosítása Hazánk külső energiafüggőségének csökkentése, az üvegházhatás elleni küzdelem és gazdasági megfontolások is az energetikai hasznosítás arányának növelését indokolják. A hulladékok energetikai hasznosításával szemben komoly ellenérzéseket tapasztalni, amelyek számos esetben a tájékozottság hiányából fakadnak. Nem véletlen, hogy a rendszerváltozás óta nem létesült települési szilárd hulladékot energetikai lag hasznosító mű Magyarországon. Cikkemben a hulladékok energetikai hasznosításának elterjedését és irányait tekintem át, röviden fókuszálva a Dunaújvárosban tervezett salakolvasztásos gázosító eljárásra.

Bevezetés Korunk egyik fő kihívása környezetvédelem területén a települési szilárd hulladékok évente növekvő mennyisége és azok környezetre — a levegőre, talajra, vizekre — gyakorolt káros hatásának kivédése. Közismert, hogy a települési szilárd hulladékok kémiai energiája a csomagolástechnikai anyagok egyre nagyobb arányú használata, valamint a nem éghető frakciók arányának — szelektív gyűjtés, ill. előválogatás miatti — csökkenése következtében emelkedő tendenciát mutat. A hazánkban előszeretettel alkalmazott lerakás ellentétes az EU Hulladékgazdálkodási keretirányelvében — környezetvédelmi, gazdasági és szociális alapon — megalkotott hulladékgazdálkodási preferenciákkal. A lerakók több évtizedre szóló környezetvédelmi problémákat (üvegházhatás, környezetszennyezés kockázata, rekultivációs kényszer) okoznak, a lerakott hulladék anyagában hasznosítható részei, ill. a hulladékban kötött — potenciálisan hasznosítható — kémiai energia nagy része elvész. Hazánk külső energiafüggőségének csökkentése, az üvegházhatás elleni küzdelem és gazdasági megfontolások is az energetikai hasznosítás arányának növelését indokolják. Az energetikai hasznosítással szemben komoly ellenérzéseket tapasztalni, amelyek számos esetben a tájékozottság hiányából fakadnak. Nem véletlen, hogy a rendszerváltozás óta nem létesült települési szilárd hulladékot energetikailag hasznosító mű Magyarországon. A következőkben a hulladékok energetikai hasznosításának elterjedését és irányait tekintem át, röviden fókuszálva a Dunaújvárosban tervezett salakolvasztásos gázosító eljárásra.

1. A hulladékok energetikai hasznosításának helyzete 1.1. Hulladékok kezelése az Európai Unióban Az EU és tagállamai hulladékgazdálkodásának elveit a hulladékról szóló 2008/98/EK keretirányelv határozza meg [1]. A hulladékgazdálkodás alapvető célkitűzése, hogy a hulladékképződés és -kezelés egészségre, ill. környezetre

The increase of energetic utilization rate of wastes is justified by the reduction of external energy dependence of Hungary, the fight against the greenhouse effect and also by economic considerations. It can be experienced serious aversion to energetic utilization of wastes that in most cases arises from lack of knowledge. It is not accidental that no power plant utilizing solid settlement wastes was built in Hungary since the change of regime. In the article the author reviews the spreading of energetic utilization of wastes, shortly focusing on the slag smelting gasification process planned for Dunaújváros.

gyakorolt káros hatásait megelőzze, illetve csökkentse, egyúttal járuljon hozzá a természeti erőforrások felhasználásának csökkentéséhez, felhasználásuk hatékonyságának növeléséhez. Az átfogó hulladékgazdálkodási célok elérése érdekében az intézkedéseket az alábbi prioritási sorrendben, a környezetileg, társadalmilag és gazdaságilag leghatékonyabb megoldások alkalmazásával kell megtenni. • megelőzés • újrahasználatra való előkészítés • újrafeldolgozás • egyéb hasznosítás • ártalmatlanítás Az 1. táblázat összefoglalja az EU 27 tagállama, Svájc, Norvégia és Izland települési szilárd hulladékainak (továbbiakban: TSZH) keletkezési és kezelési adatait. Figyelemreméltó, hogy a környezetvédelem élharcosainak számító, és az EU egyben leggazdagabb országaiban mennyire alacsony a lerakás aránya. 1.2. Hulladékok energetikai hasznosítása az Európai Unióban Az EU-tagállamokban a települési szilárd hulladék kezelésében az égetés aránya 0–49% között változik. A 2004. évi EU-bővítés előtti 15 EU-tagállamban mintegy évi 200 millió tonna hulladék tekinthető termikus kezelésre alkalmasnak. Mindazonáltal a termikus hulladékkezelő üzemek kiépített kapacitása csak 50 millió tonnás nagyságrendű [3]. Az energetikai hasznosítás északi országokban tapasztalható elterjedését — különösen a skandináv országokban — elősegíti a rendelkezésre álló biomassza együttégető erőművek nagy száma, valamint az égetők helyi távfűtés hőigényének ellátásában való fokozott részvállalása is, amely jobb hatásfokot és így jobb megtérülést eredményez. A kibocsátási határértékeket a 2001/80/EK és a 2000/76/ EK direktívák szabályozzák, amiket a tagállamok szükség esetén saját jogszabályokkal ültetnek a helyi jogrendbe. Az 1. táblázatban látható, hogy a jól szervezett hulladékgazdálkodásban az anyagában történő hasznosítást segítő szelektív hulladékgyűjtés mellett helye van a hulladékégetésnek, mert így még célszerűbb a hulladékban lévő energia hasznosítása. Nyugat-Európában azokban

* Zsömbör István környezetvédelmi, minőségirányítási és munkavédelmi főmérnök, ISD Power Kft.


205

1. táblázat: Hulladékok kezelésének főbb jellemző Európa egyes országaiban [2] EU27 átlag Ausztria Belgium Bulgária Ciprus Cseh Köztársaság Dánia Egyesült Királyság Észtország Franciaország Finnország Görögország Hollandia Írország Lengyelország Lettország Litvánia Luxemburg Magyarország Málta Németország Olaszország Portugália Románia Spanyolország Svédország Szlovákia Szlovénia Izland Norvégia Svájc

Keletkező TSZH kg/fő 513 591 491 468 778 316 833 529 346 536 481 478 616 742 316 333 360 707 430 647 587 541 488 396 547 485 339 449 554 473 706

Kezelt TSZH kg/fő 504 591 486 450 778 274 833 538 285 536 481 474 520 730 264 333 342 707 427 643 564 594 488 308 547 480 311 495 520 467 706

az országokban működik a legtöbb hulladékégető, ahol egyben a legmagasabb az anyagában történő hasznosítás aránya is (Hollandia, Belgium, Svájc, Svédország, Dánia, Németország). Az égetőművek jelentőségét mutatja, hogy a keletkező hőenergiából közel 25 millió európai lakás energiaellátását tudják biztosítani, távhő vagy villamos energia formájában. Az egyre korszerűbb, BAT követelmények minden elemét kielégítő, gondosan üzemeltetett, a határértékeket betartó hulladékégetők/együttégetők olyan minimális terhelést jelenthetnek a környezetre, amellyel együtt lehet, és együtt kell élni. Az európai égetők mérete igen változatos. Az üzemek mérete technológiánként és hulladéktípusonként eltérő. Európa legnagyobb TSZH égetőműve több mint 1 millió tonna hulladék/év kapacitással rendelkezik. A 2. táblázat mutatja be az átlagos TSZH égetőkapacitások országonkénti alakulását [3]. A Hulladék Keretirányelv elfogadása óta csak abban az esetben beszélhetünk energetikai hasznosításról (R1 kódszámú hulladékkezelés), ha a települési szilárd hulladékot feldolgozó égetőművek energiahatékonysága eléri vagy meghaladja: — a 0,60-ot a működő és a 2009. január 1. előtt engedélyezett létesítmények esetében, — a 0,65-ot a 2008. december 31. után engedélyezett létesítmények esetében, a következő képlet használatával:

206

Lerakás 38 1 5 100 86 83 4 48 75 32 46 82 1 62 78 92 95 17 75 96 45 62 99 52 1 82 62 73 14 -

Települési szilárd hulladék kezelése, % Égetés Újrahaszn 20 24 29 30 35 36 14 12 2 48 34 11 26 14 34 18 18 24 17 39 32 3 32 1 14 7 3 36 27 10 13 4 34 48 12 11 19 8 1 9 15 49 36 10 2 1 34 11 14 42 28 49 34

Komposzt 18 40 24 2 14 14 11 16 12 2 28 4 7 1 20 2 18 32 12 24 14 6 2 2 16 17

Energiahatékonyság = (Ep – (Ef + Ei))/(0.97 × (Ew + Ef)) ahol: — Ep: éves hőenergia- vagy elektromosenergia-termelés — Ef: a rendszer éves energia inputja a gőz termeléséhez hozzájáruló tüzelőanyagokból (GJ/év) 2. táblázat: Néhány európai ország évi hulladékégető-kapacitása Ország

Átlagos TSZH égetőkapacitás (kt/év)

Ausztria

178

Belgium

141

Dánia

114

Franciaország

132

Németország

257

Olaszország

91

Hollandia

488

Portugália

390

Spanyolország

166

Svédország

136

Egyesült Királyság

246

Norvégia

60

Svájc

110

ÁTLAG

193


— Ew: a kezelt hulladék energiatartalma éves szinten a hulladék nettó fűtőértékével számítva (GJ/év) — Ei: éves bevitt energia az Ew és az Ef kivételével (GJ/év) — 0,97 a fenékhamu és a sugárzás miatt bekövetkező energiaveszteség-faktor. — A képlet a hulladékégetés esetében elérhető legjobb technikákról szóló referenciadokumentumban található információkon alapul [1]. 1.3. Hulladékok kezelése az Amerikai Egyesült Államokban Az Egyesült Államokban keletkező települési szilárd hulladékok egy főre jutó mennyisége a közvélekedéssel szemben az EU fejlettebb államaihoz hasonló (1. ábra). A mennyiség növekedési üteme az ezredfordulón megtört, a 2008-ban kezdődött recesszió miatti vásárlási kereslet csökkenése miatt csökkenni kezdett. Mindebben szerepet játszottak az amerikai fogyasztók körében terjedő környezettudatos tendenciák is. Az újrahasznosított települési szilárd hulladékok aránya a 2. ábrán jól látható módon növekszik. Aránya hasonló az EU átlagához. Mint a 3. ábrán látható, az égetés és a komposztálás aránya jelentősen elmarad az EU arányaitól, így a lerakás aránya meghaladja az EU arányát. A hulladékégetők létesítése és üzemeltetése heves civil ellenállásba ütközik. A hulladékégetés feltételrendszerét is rögzítő Clean Air Act legújabb módosításának jogszabályi indoklásában

maga az EPA (Environmental Protection Agency) is jelzi, hogy a jogszabály szigorításának célja az égetés visszaszorítása és több száz égető bezárása. 1.4. Hulladékok kezelése hazánkban A teljesebb kép érdekében a települési szilárd hulladékon túlmenően érdemes röviden megvizsgálnunk a hazai hulladékgazdálkodás egészét is. Magyarországon a hulladékgazdálkodás irányítása alapvetően a jogi szabályozáson keresztül történik. A hulladékgazdálkodás jogi szabályozásának kereteit a Hulladékgazdálkodási Törvény (Hgt.) határozza meg. A Hulladék Keretirányelv előírásainak megfelelően 2013-ra egy részletes hatéves „Nemzeti Megelőzési Programot kell kidolgozni. Az előző kormányzati ciklusban egy 2009– 2014 évre vonatkozó Hulladékgazdálkodási Terv tervezete került szakmai vitára, azonban ez a választásokig nem készült el. Az új kormány a hulladékgazdálkodás rendszerét radikálisan meg kívánja változtatni. Az eddig ismertetett elképzelések szerint az állam nemcsak koordináló és jogalkotói szerepet kapna, hanem az Országos Hulladék Ügynökség révén tevékenyen részt vállal a hulladékgazdálkodás gyakorlati teendőiben. Hazánkban a keletkező hulladékok mennyisége 2000 és 2008 között jelentősen, mintegy 35%-kal csökkent, elsősorban a termelési hulladékképződés visszaesésének köszönhetően. A nagy hulladéktermelő ágazatok (pl. bányászat, kohászat) leépülése, a korszerű termelési mód-

1. ábra: TSZH keletkezése az USA-ban


207

2. ábra: TSZH hasznosítása az USA-ban

szerekre, új technológiák alkalmazására való átállás, a kisebb anyagigényű, nagyobb szakértelmet igénylő ágazatok fejlesztése (elektronika, gépjárműipar) lehetővé tette a termelési hulladék képződésének csökkentését. Egyes esetekben megtörtént a veszélyes anyagok (pl. toxikus nehézfémek) felhasználásának korlátozása. A hulladékszegény technológiák alkalmazásának, a gyártási maradékok visszaforgatásának növelése terén azonban az eredmények

szerények, többnyire a termelési szerkezet- és profilváltozás, és nem a meglévő technológiák korszerűsítése eredményezte a képződés csökkenését. A hulladék kezelése terén a hasznosítás aránya alig változott (évi 25–32% közötti). Biztató, hogy a lerakási arány 10%-al csökkent, de az Országos Hulladékgazdálkodási Terv (OHT) azon célkitűzése, amely szerint a keletkező — nem biomassza jellegű — hulladék mintegy felének anyagában történő hasznosítása vagy energetikai hasznosítása megvalósuljon, és csak a más módon nem ártalmatlanítható hulladék kerüljön lerakásra, nem teljesült. Alig történtek lépések a primer nyersanyagok kitermelésének védelmében, nem rendelkezünk kellő technológiai kapacitásokkal az anyagában történő hasznosításhoz, és nincs olyan ösztönző hatás (gazdasági szabályozás), ami a lerakási szándékot csökkentené. Hazai hasznosító kapacitás hiányában kivitelre kerülnek egyes speciális papír hulladékok, az üveghulladékok jelentős hányada, egyes műanyaghulladékok, valamint az elem- és akkumulátorhulladék, mintegy évi 917 ezer tonna mennyiségben (2008-as adat). Az energetikai hasznosítás több mint felét a Fővárosi Hulladékhasznosító Mű képviseli, a maradékon az ipari és mezőgazdasági hulladékok osztoznak. A szennyvízprogram előrehaladásával egyre nagyobb mennyiségben képződő szennyvíziszap hasznosítása kapcsán a települési szennyvízkezelő szervezeteknek a mezőgazdasági elhelyezés és a komposztálás mellett számolniuk kell az iszapok energetikai célú hasznosításának lehetősé-

208


3. ábra: TSZH kezelése az USA-ban

3. táblázat: A települési szilárd hulladék kezelése hazánkban Megnevezés TSZH mennyiség Anyagában hasznosított Energetikailag hasznosított Lerakott Egyéb

2000 4.552 350

2001 4.603 360

2002 4.646 400

2003 4.693 490

2004 4.591 540

2005 4.646 444

2006 4.711 490

2007 4.594 554

2008 4.553 692

340

350

280

240

155

303

389

383

393

3.760 n. a.

3.800 n. a.

3.890 n. a.

3.900 n. a.

3.857 40

3.859 40

3.792 40

3.428 229

3.341 126

gével, amely egyrészt a víztelenítés utáni égetést, másrészt a biogázcélú felhasználást jelenti. A települési hulladékok hasznosítási aránya 2000 és 2008 között 3%-ról 20% fölé emelkedett. A települési szilárd hulladék keletkezésének és kezelésének elmúlt évekbeli alakulását mutatja a 3. táblázat. Magyarországon a települési szilárd hulladék kezelése alapvetően még mindig a vegyes gyűjtésre és a lerakásra alapul. Az elmúlt tíz év során elsősorban a szolgáltatás elérhetőségének és a kezelés biztonságának a növelése határozta meg a fejlődés irányait. A jelenlegi helyzet a következők szerint foglalható össze: • A rendszeres hulladékgyűjtésbe bevont lakások száma 2007-ben elérte a 93%-os arányt, ami a belterületen található lakásokra nézve gyakorlatilag teljes ellátottságot jelent. • Kialakultak a lakosság mintegy 60%-át kiszolgáló regionális hulladékkezelési rendszerek. • 2009. július 15-ig bezárták a nem EU-konform TSZH lerakókat, az ártalmatlanítást 80, megfelelően kialakított regionális lerakó végzi, amelyek legnagyobbrészt EU forrásokból finanszírozott projektek révén valósultak meg. • Elindultak a régi lerakók rekultivációs programjai. • A hulladékégetés (energetikai felhasználás) aránya az összes begyűjtött települési hulladék tömegéhez képest 2001 óta nem változott, továbbra is 8–9% között mozog, de megkezdődött a települési hulladék éghető összetevőinek energetikai hasznosítása együttégetéssel a Mátrai Erőműben, valamint két cementgyárban (Beremend, Vác) is. • A meglévő mechanikai biológiai hasznosítókban (MBH) termelődő energetikailag hasznosítható hulladék (Refused Derived Fuel, rövidítve RDF) hasznosítására — hosszú szállítási útvonalakon — a cementgyárakat veszik igénybe, amelyek elérték a hasznosítható mennyiség felső határát. További MBH-k megépülése esetén az ott keletkező RDF befogadására a cementgyárakban már nem lesz lehetőség. 1.5. Hulladékok energetikai hasznosítása hazánkban Európában 2007-ben 422 hulladékégető mű több mint 50 millió tonna kommunális és hasonló jellegű hulladékot

tüzelt el energiatermelés mellett. Magyarországon mindez idáig egyetlen települési szilárd hulladékégető mű működik, a Fővárosi Hulladékhasznosító Mű. A 2002–2005 között korszerűsített Hulladékhasznosító Mű főbb műszaki jellemzői a következők [6]. Engedélyezett égetési teljesítmény: 420 000 t/év Kazánok száma: 4 db Égetési teljesítmény kazánonként: 15 t/h Gőzteljesítmény kazánonként: 40 t/h Tüzelőberendezés: hengerrostély Gőzparaméterek: 40 bar, 400°C Az eltüzelt hulladékok átlagos fűtőértéke: 8 500 kJ/kg Fajlagos villamosenergia-értékesítés: 353 kWh/t hulladék Fajlagos távhő-értékesítés: 279 kWh/t hulladék Fajlagos villamos és távhőenergia összesen: 632 kWh/t hulladék A Hulladékhasznosító Mű egyébként a fővárosban keletkező települési szilárd hulladékok 60–65%-ának jó hatásfokú energetikai hasznosítása révén mintegy 120.000 lakos villamosenergia-fogyasztását és 20.000 lakos távhőigényét tudja fedezni. A hulladékok égetésével kapcsolatos előírásokat a 10/2003. (VII. 11.) KvVM rendelet, a 3/2002. (II. 22.) KöM rendelet és a 14/2001. (V. 9.) KöM-EüM-FVM együttes rendelet tartalmazza. A hulladékok égetéséről szóló 3/2002. KöM rendelet szerint hulladékégető mű minden olyan — helyhez kötött vagy mobil — műszaki létesítmény és hozzátartozó felszerelés, amely a hulladékok, hulladékgázok égetésére létesült. Ide kell érteni a hulladék oxidációjával történő égetést és az egyéb termikus kezelési eljárásokat, például a pirolízist, az elgázosítást vagy a plazmaeljárásokat, amennyiben a kezelés során keletkező anyagokat azt követően elégetik. A 3/2002. KöM rendeletben megszabott levegőtisztaság-védelmi határértékek betartásán kívül kritikus műszaki feltétel a hulladékégető létesítménnyel szemben, hogy — az égési folyamat végén a salak és a tűztéri hamu összes szerves szén (a továbbiakban: TOC) tartalma kisebb legyen, mint 3%, vagy az izzítási veszteség kevesebb legyen, mint az említett maradékanyag száraz súlyának 5%-a. — még a legkedvezőtlenebb körülmények között is, a hőmérséklet legalább 2 mp tartózkodási időig elérje a

4. táblázat: Pirolízis, gázosítás és égetés tipikus jellemzői Jellemzők Reakció-hőmérséklet (°C) Nyomás (bar) Égéslevegő Sztöchiometrikus arány Gáz halmazállapotú termékek Folyékony halmazállapotú termékek Szilárd halmazállapotú termékek

Pirolízis 250–700 1 Inert/nitrogén 0 H2, CO, H2O, N2, szénhidrogének Pirolízis olaj, víz Hamu, koksz


Gázosítás 500–1600 1-45 Gázosító közeg, H2O, O2 <1 H2, CO, H2O, N2, CO2, CH4, Salak, hamu

209

Égetés 800–1450 1 Levegő >1 CO2, H2O, O2, N2 Salak, hamu

tűztérben a környezetvédelmi hatóság által jóváhagyott jellemző pontokon a 850 °C-ot. Több mint 1% szerves kötésben lévő halogént (klórban kifejezve) tartalmazó hulladék égetése esetében a hőmérsékletnek legalább 2 mp tartózkodási időig el kell érni az 1100 °C-ot. Természetesen a Hulladékról szóló 2008/98/EK keretirányelv II. mellékletében előírt energiahatékonysági mutatónak is meg kell felelni, bár a hazai jogrendbe ez a kitétel egyelőre nem került be. A hulladékégetőkben termelt villamos energia értékesítése a tapasztalatok szerint nem elégséges az égetők gazdaságos működéséhez. A kondenzációs villamosenergia-termelést célszerű elkerülni. Hőkiadás nélkül hulladékégetőt nem ésszerű telepíteni, a hőkiadás arányának növelése ugyanis a javuló összhatásfok miatt nagymértékben javítja a gazdaságossági paramétereket. 1.6. Hulladékok energetikai hasznosítása Japánban Japánban a hasznosítható földterületek szűkössége miatt a hulladékok lerakását mára jogszabály tiltja. A hulladékokat szigorúan szelektálják, az EU-ban alkalmazottnál jóval nagyobb arányban hasznosítják. 2008-ban Japánban a 48,1 millió tonna települési szilárd hulladék hozzávetőleg 74%-át, 35,7 millió tonna hulladékot 1269 hőtermelő hulladékégetőben égették el. Japánban az 1750 önkormányzat köteles a japán kormány által kiadott irányelvnek megfelelően a saját területén belül kezelni a hulladékokat. Kölcsönös megállapodás nélkül nem engedélyezett más önkormányzatok területéről származó hulladékok kezelése. Japánban az önkormányzatok nagy részénél hulladékégető létesítményt kellett létrehozni, ennek eredményeként pedig a létesítmények átlagos kapacitása (hozzávetőleg 70 ezer tonna/év) jóval kisebb, mint Európában [7]. Míg Európában a hulladékégetők a helyi önkormányzatok támogatásával főleg magáncégek tulajdonában és üzemeltetésében vannak, addig Japánban a hulladékégető létesítmények a helyi önkormányzatok tulajdonában vannak, és ők is üzemeltetik azokat, így a hulladékgazdálkodás és nem az áramtermelés élvez elsőbbséget. A létesítmény üzemeltetésének felfüggesztése nélkül igyekeznek elkerülni a létesítményeik túlterhelését, kellő karbantartást és javítást ütemeznek be, 30 éves üzemidőt figyelembe véve. Ennek eredményeként az éves üzemi napok száma Japánban 250 és 280 nap között van, a fennmaradó három hónapra vagy hosszabb időre karbantartásra leállnak. Európában ezzel szemben a létesítmény elvárt rendelkezésre állása meghaladja a 8 ezer órát (333 nap) évente. A jövőben azonban előfordulhat, hogy változik a politika Japánban, és az európai magas rendelkezésre állásra és az áramtermelésből származó bevételre tekintettel tenni fognak a magasabb rendelkezésre állásért. Európában a fenékhamut, a rostélytüzeléses hulladékégetőkből származó anyagot hagyományosan építési vagy talajfeltöltési célra hasznosítják. Japánban ezzel szemben olyan kormányzati irányelv érvényes, amely szerint a hulladékégetőből származó hamut főként olvasztással kell kezelni. Ennek oka, hogy a hamuban található veszélyes nehézfémek vízben oldhatóak lehetnek.

210

Korábban a fenékhamut hulladéklerakóban helyezték el, de ezek a helyek az utóbbi időben igen korlátozottan elérhetőek Japánban. Emiatt az újabb trend szerint Japánban biztonsági okokból a hamut olvasztják, majd értékes másodtermékként hasznosítják. A hamu hasznosításával összefüggő környezetvédelmi kockázatkezelés szempontjából az olvasztásos technológia hatékony eljárás lehet. Emellett, amennyiben Európában a hamuval kapcsolatban új jogszabály vagy szabályozás lép hatályba, az olvasztási technológia igazán jelentős technológiát képvisel majd a társadalom számára.

2. A hulladékok energetikai hasznosítása A hulladékégetők különböző technológiáknál is nagyrészt hasonló, alapvetően lineáris felépítésűek. Bár a gyakorlatban döntően az égetést alkalmazzák, három jelentősebb termikus hulladékkezelési módszert különböztethetünk meg: • pirolízis — szerves anyagok hőbontása oxigénmentes környezetben, • elgázosítás — részleges oxidáció, • égetés (és együttégetés) — tökéletes oxidáció mellett végbemenő égés. A felsorolt termikus hulladékkezelési módszerekre jellemző reakciók körülményei különbözőek, de leegyszerűsítve a 4. táblázat szerint kategorizálhatók. A pirolízist, illetve gázosítást folytató üzemek alapvető felépítése hasonló az égetőművekéhez, de részleteiben jelentősen különbözik. A különféle hulladéktípusok esetében különféle égetési eljárások alkalmazhatóak, de nem minden égetési eljárás alkalmas minden hulladéktípus termikus kezelésére. Leggyakrabban az alábbi technológiák kerülnek alkalmazásra: • rostélytüzelésű hulladékégetők, • forgódobos kemencék, • fluidágyas kemencék, • pirolízis és gázosító rendszerek. Megjegyzendő, hogy Európában a TSZH-t kezelő hulladékégetők 90%-a rostélytüzelést alkalmaz. Környezetvédelmi létesítményként a hulladékégetők egyik fontos jellemzője a légszennyezők kibocsátása. A gázosítás és pirolízis között e tekintetben nem figyelhető meg érdemi különbség. A légszennyezők mennyiségét az egyes gyártók által alkalmazott füstgáztisztító berendezések és a kezelt hulladék befolyásolja. Megjegyzendő azonban a füstgázok dioxinkoncentrációjának hagyományos égetőkkel szembeni alacsony értéke.

3. A hulladékok energetikai hasznosítása gázosítással 3.1 A hulladékok gázosításának technikatörténeti korszakai A hulladékok energetikai hasznosítása közül a városunkban is, mint lehetséges megoldást jelentő gázosítással történő hasznosítást vizsgáltam. Maga a gázosítás törté-


nete több mint 180 éve kezdődött. Az 1800-as évek elején elsősorban városi gáz előállítására fejlesztették ki, de a technológiai alkalmazást leváltotta a villamosság és a földgáz. Alkalmazták a kohászatban és szintetikus vegyületek előállítására az 1920-as évektől. A II. világháború okozta olajhiány új lendületet adott a gázosítás használatának elsősorban a fagázosítás területén. A hulladékégetés ezen alternatív technológiájának kidolgozása — az első olajárrobbanás hatására — az 1970-es években kezdődött. A hulladékok gázosítással történő hasznosítását általában egyes válogatott hulladéktípusokra alkalmazzák, és részarányuk kisebb, mint a hulladékégetésé. Az alternatív technológiákban a hagyományos hulladékégetés során lezajló reakciók elemeit a folyamat-hőmérséklet és nyomás szabályozásával, speciálisan kialakított reaktorokban megpróbálják elválasztani egymástól. A gázosítás, mint önálló technológia is alkalmazható, de a hagyományos égetési technikák (pl. rostélytüzelés, fluidágyas megoldások, forgódobos kemencék stb.) is üzemeltethetők úgy, hogy a hangsúly a pirolízis vagy a gázosítás folyamatain legyen, pl. az oxigénszint csökkentésével (szubsztöchiometrikus viszonyok közt), vagy alacsonyabb hőmérsékleten. A pirolízist és a gázosítást gyakran kombinálják a keletkező szintézisgáz részben vagy teljes egészében történő elégetésével. A hulladékégetés hagyományos célkitűzései, azaz a hulladék hatékony kezelése mellett a gázosítás további céljai az alábbiak: • a hulladék egyes frakcióinak átalakítása szintézisgázzá, • a füstgáztisztítási igény csökkentése a keletkező füstgáz mennyiségének csökkentésén keresztül, amely a módszer nagy előnye. A gázosítás egyik nagy előnye az égetéshez képest, hogy segítségével a hulladék bizonyos kémiai összetevői is visszanyerhetők (ahelyett, hogy csak az energiatermelésre koncentrálnának). A kinyert vegyi anyagok egyes esetekben más eljárások nyersanyagaiként hasznosíthatók. Hulladékok esetében azonban gyakoribb a pirolízis, a gázosítás és az égetés kombinációja, gyakran ugyanabban az üzemben, egy integrált folyamat részeként. Ezekben az esetekben a létesítmény egészére inkább az energiatermelés jellemző, mint a hulladék vegyi anyagainak hasznosítása, csakúgy, mint a hagyományos hulladékégetőkben. Egyes esetekben az ilyen folyamatok szilárd égetési maradékai olyan szennyezőanyagokat tartalmaznak, melyek egyébként egy hagyományos égetőműben a gáz fázisba kerülnek, majd a hatékony füstgáztisztítási eljárásokat követően visszamaradó anyaggal eltávolíthatók. Japánban 1999-ig a rostélytüzeléses égetőlétesítmények voltak a legnépszerűbbek. 2000 januárjában hatályba lépett a „Dioxinok elleni speciális intézkedésekről szóló törvény” című jogszabály, amelynek alapvető célja az égetőlétesítmények dioxinkibocsátásának jelentős csökkentése. Az akkorra kifejlesztett gázosító és olvasztó létesítmények a technológia miatt megfeleltek a szigorú előírásoknak, ezért viszonylag nagy piaci szegmenset szereztek. A dioxinkibocsátás csökkentésén túlmenően az égetőlétesítményekből származó maradványok (ülepedő és szálló hamu) újrahasznosítására és a már bezárt lerakókból feltárt hulladék energetikai hasznosítására is alkalmasak.


A gázosító technológiák alapvetően fixágyas, fluidágyas és új, alternatív technológiákra osztályozhatók. 3.2. Kémiai folyamatok a gázosítás során A gázosítás során karbontartalmú anyagokat alakítunk át oxigénhiányos viszonyok között egyszerű gázokká, miközben a nem éghető részek a salakba, a nem illékony fémek az olvadékba, míg az illékony fémek a szálló porba (és a porzsákokba) kerülnek. A keletkező szintézisgáz gázmotorban, kazánban elégethető vagy metanollá (Sabatier reakció), dimetil-éterré, ill. a Fischer–Tropsch eljárás szerint szintetikus olajjá alakítható. Az Európában kapható Shell V-Power dízelolaj 100%ban ez utóbbi eljárás terméke. A beadagolt betét melegedése során először a pirolízis folyamatán megy keresztül. Illékony vegyületek távoznak, kokszosodás kezdődik a szilárd betét karbontartalmának nagyarányú csökkenése mellett. Az illékony vegyületek és a karbon egy része reagál a jelenlévő oxigénnel, miközben szén-dioxiddá és szénmonoxiddá alakul, amely elegendő hőt szolgáltat a gázosítás lezajlásához. A gázosítás a karbon oxigénnel és vízzel való reakciójakor játszódik le. 2 C + O2 = 2CO C + H2O = H2 + CO

ΔH = -220 kJ/mol ΔH = -328 kJ/mol

(1) (2)

A keletkező gázok egyensúlyát a vízgőzreakció tartja egyensúlyban, amely rövid időn belül beáll. CO + H2O ↔ CO2 + H2

ΔH = -13,8 kJ/mol

(3)

3.3. Gázosítás előnyei a hulladékhasznosítás területén Más hulladékmegsemmisítő technológiákhoz képest a gázosítás lényeges előnyökkel rendelkezik: • A keletkező dioxinok emissziója alacsonyabb. • A hulladék nehézfémtartalmának döntő része az olvadt salakba kerül nem kioldható állapotban, illetve másik része a kazán szálló hamujába, amelyet a zsákos szűrőkben leválasztva stabilizálás után deponálnak [12]. • A keletkező megolvadt salak és fémolvadék újrahasznosítható. • A technológia biztonságos, mert egyrészt a redukáló környezetben létrejövő éghető gázok a magas hőmérsékletű (> 850 °C) környezet miatt nem robbanásveszélyesek. • A kis füstgázáramok miatt a füstgáztisztítás költségei alacsonyak. • A salak nehézfémtartalma alacsony, nem kioldódó, így építési alapanyagként felhasználható. • A hulladékokban lévő fém nem a salakba, hanem a fémgranulátumba jut, amely visszaforgatható a kohászati folyamatokba. A granulátum nehézfémtartalma alacsony, így a kohászati folyamatokban jól használható. • A gázosító létesítmény rugalmasan tudja fogadni a különböző fűtőértékű hulladékokat. • A hulladékok víztartalma nem jelent gondot, sőt a gázosítás alapfeltételeihez a víz jelenlétére szükség is van. • Más típusú hulladékhasznosító létesítményekhez képest a szükséges helyigény és anyagmozgatás jóval kisebb.

211

4. Salakolvasztásos gázosítási technológia A gázosítási eljárás egy sajátos esete a salakolvasztásos gázosítás. A salakolvasztásos gázosítókban zajló legfontosabb folyamatokat a japán JFEE technológiájával mutatom be. A technológia kulcsberendezése az elgázosító és olvasztó kemence, amelyben a nagyolvasztó kemence és a fluid ágyas technológia jellemzői ötvöződnek. A 4. ábrán a kemence felépítése látható. A kemence tetején lévő nyíláson adagolják a hulladékot, a kokszot és a mészkövet, majd földgáz felhasználásával begyújtják. Az 1. zónában történik a koksz és a hulladék fix karbontartalmának elégése redukáló atmoszférában. Az alsó levegőbefújó nyílásokon oxigénnel dúsított levegőt fújnak be, ezáltal a zóna hőmérséklete meghaladja a 2000 °C-ot. A koksz és a hulladék széntartalma CO2-vé oxidálódik, és a hulladék nem éghető része olvadt salakként tartózkodik a zónában kb. 1600 °C-on. A keletkezett CO2 a redukáló atmoszférában szén-monoxiddá alakul, majd kb. 1000 °C-on átlép a fölötte lévő 2. zónába. A 2. zónába lépő éghető gáz mellé szekunder levegőt fújnak be, ezáltal a gáz egy része elég. A gázok felfelé irányuló áramlása fluidizált állapotban tartja a föntről lefelé haladó darabos hulladékot. A 2. zónában a 600–700 °C-os fluidizált közeg előmelegíti a hulladékot, a hulladékok víztartalmát elgőzölögteti, emellett az illó tartalom is kilép, a salak és a kötött karbon lefelé mozog a kemence aljára. A fluid állapot megakadályozza a beboltozódást. A 3. zónában a hőmérséklet 850 °C fölött van, az éghető gázok egy újabb része elég az itt bevezetett tercier levegő-

4. ábra: A gázosító- és olvasztókemence metszete

5. ábra: A salakolvasztásos gázosító üzem rendszervázlata

212


ben. A kazán felé kilépő éghető gáz a 3. zónában legalább 2 másodpercet tartózkodik, amely fokozza a kátrány pirolízisét és akadályozza a dioxin képződését. A 3. zónán való áthaladás során javul a gáz minősége. Az éghető gáz a kemence tetején lép ki, ahonnan a hőhasznosító kazán tűzterébe vezetik, ahol égéslevegő hozzáadásával elégetik. Az 5. ábrán látható egy kemence és a hozzá tartozó gőzkazán sémája a főberendezésekkel. A kemencében képződő olvadt salakot egy konvejor hordja ki vízzáron keresztül, majd egy mágneses válogatóberendezéssel szétválasztják a fém granulátumot a salakszemcséktől, és külön tárolják az udvartéren elszállítás előtt. A létesítményt nagy mennyiségű olcsó ipari oxigén hiányában saját oxigéntermelő egységgel is ki kell egészíteni, általában vákuumozott nyomáslengetéses eljárással.


6. Irodalomjegyzék [1] AZ EURÓPAI PARLAMENT ÉS A TANÁCS 2008/98/EK IRÁNYELVE a hulladékokról és egyes irányelvek hatályon kívül helyezéséről (2008) [2] Eurostat Newsrelease 37/2011 - 8 March 2011, p.2 [3] European Comission: Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration (2006) [4] Országos Hulladékgazdálkodási Terv, 2009 (tervezet) [5] A hulladékgazdálkodásról szóló 2000. évi XLIII. törvény [6] KvVM útmutató a legjobb elérhető technikák meghatározásához a hulladékégetők engedélyezése során (2008) [7] NAGAYAMA, S.: High Energy Efficiency Thermal WtE Plant for MSW Recycling (2010) [8] CHANENCHUCK C. A., HOEY D. L.: Proceedings of Pyrometallurgy for Complex Materials and Wastes (1994) [9] BARCA N. A.: Proceedings of Extraction and Processing for the Treatment and Minimization of Wastes (1994) [10] GANTENBEIN A.: Validation of a Greenhouse Mitigation Biomass Gasifier Power Plant Project in the north Indian State of Bihar (2005) [11] Na J. I., Park J. S., Kim Y. C., Lee J. G. and Kim J. H.: Characteristics of oxygen-blown gasification for combustible waste in a fixed-bed gasifier [12] WILLIAMS P: Waste Treatment and Disposal (2005) [13] Wienecke J., Kruse H. and Wassermann O.: Organic compounds in the waste gasification and combustion process (1992)[14] LEE S. H., CHOI K. B.LEE J. G. and KIM J. H.: Gasification characteristics of combustible wastes in a 5 ton/day fixed bed gasifier (2003) [15] BRIGDWATER A. G.: The technical and economic feasibility of biomass gasification for power generation (1994)

213

Czilik Mercédesz Katalin, dr. Sevcsik Mónika, dr. Kapros Tibor *

Nem veszélyes ipari hulladékok brikettálása és az energetikai hasznosíthatóság tüzeléstechnikai vizsgálata Jelen cikk társszerzői a nem veszélyes ipari hulladékokból előállított, brikettált tüzelőanyagok energetikai célú hasznosíthatóságának megítélése céljából végezték el különböző összetételben, a dunaújvárosi papírgyárban keletkező nagy nedvességtartalmú rostiszap, valamint a Dunaújváros térségében faipari tevékenységből származó fűrészpor és faforgács, valamint az ISD Dunaferr társaságcsoport tevékenysége során keletkező kátrány és olajosrongy brikettált minták tüzeléstechnikai vizsgálatait, és értékelték annak eredményeit az energetikai hasznosíthatóságuk érdekében.

Bevezetés Az energiaárak növekedésének korában aggodalommal és figyelemmel hallgatjuk a környezetvédőknek a további energia-áremelések szükségességét hangoztató véleményét. Álláspontjuk szerint ezt a Föld kizsákmányolása indokolja, és így vélik lassítani a természeti erőforrások csökkenésének mértékét. A fenntartható fejlődésnek, mint az EU energiapolitikája egyik alappillérének való megfelelés érdekében egyre többen fordulnak a környezetbarát, megújuló energiahordozók felé. A brikettálás, mint gyártási folyamat során bizonyos típusú anyagok térfogatát nagy nyomás alatt csökkentik, így a brikettált anyag fizikai jellemzői — elsősorban csomagolási, szállítási, tovább feldolgozási és felhasználási szempontból — előnyösen változnak, és környezetbarát brikettált tüzelőanyagot állítanak elő. A villamos energia és a földgáz egyre növekvő világpiaci árai, a brikett kedvező tüzeléstechnikai hatásfoka, valamint előállításának és felhasználásának környezetkímélő jellege miatt egyre többen térnek át Magyarországon is erre a tüzelőanyagra, energiahordozóra.

Általánosságban a brikettről, mint tüzelőanyagról A brikettről elmondható, hogy egy kiváló minőségű, környezetbarát energiahordozó, mely a szén, a tűzifa és a földgáz alternatívája lehet energetikai szempontból. Általában természetes alapanyagból (gyaluforgács, keményfa, fűrészpor stb.) készül, és 100%-ig környezetbarát, ragasztóanyagot nem tartalmaz. Előnye, hogy a technológia eredményeként nedvességtartalma alacsony (kb. 2–10%), így — szemben a tűzifával — jobb hatásfokkal tüzelhető. Egyenletes, hosszan tartó, szinte tökéletes égést biztosít, nem károsítja a kazánt. Fűtőértéke jellemzően 17,5–18,9 MJ/kg, tehát megegyezik a barnaszénével. Hamutartalma alacsony, kb. 1–2%. A

The co-authors of the present article have effectuated the combustion investigation of briquetted samples in different composition made of high moisture content fibre sludge generated at the paper mill in Dunaújváros, of sawdust and chips coming from woodworking activities in the area in Dunaújváros, as well as of tar and oily rags generated during the activity of ISD Dunaferr Company Group in order to judge the energetic purpose utilization of briquetted combustion materials made of non-dangerous industrial wastes. The obtained results have been estimated from the point of view of energetic utilization.

brikett egységes formájának köszönhetően jól raktározható, kényelmesebb felhasználást tesz lehetővé. Szállítás után nincs szükség feldolgozásra, közvetlenül eltüzelhető. Minden fa- vagy széntüzelésre alkalmas berendezésben – koromképződés mentes égése miatt családi házak kandallójában is — felhasználható. A fabrikett például nagyon korszerű tüzelőanyag, amely használatakor a környezetvédelem érdekei, a természetes anyagok iránt érzett vonzódás és a kényelmi szempontok egyidejűleg érvényesülnek [1].

A brikettálás folyamatának ismertetése A brikettálásra alkalmas alapanyagot megfelelő előkészítéssel (szükség esetén aprítással és szárítással) kell feldolgozásra alkalmassá tenni. Természetesen a darálási és a szárítási fázis csak akkor szükséges, ha az alapanyag mérete nem megfelelő, illetve nedvességtartalma meghalad egy határértéket. Egyes anyagfajták esetén a darálás szükségtelen (pl. fűrészpor vagy a feldolgozási helyen elvégzett aprítás, darálás stb.). A megfelelő brikettálási folyamathoz ugyan anyagfajtánkként eltérő nedvességtartalom az ideális, de gyártói tapasztalatok alapján a kiinduló alapanyag ajánlott nedvességtartalma 6 és 16% (megbízható, stabil termékminőséghez a 10–14%-os tartomány az optimális). A 16% fölötti nedvességtartalomnál a minőség drasztikusan romlik, a brikettálás lehetetlenné válik. Az így előkészített anyag a tárolósilókba kerül, majd onnan csigás szállítással vagy felső adagolással kerülhet tovább a brikettáló berendezéshez. A brikettálásra alkalmas anyagok préselése közben növekvő hőmérséklet hatására az alapanyagból különböző kötőanyagok szabadulnak fel. A magas hőmérséklet miatt az anyagban található nedvesség is elpárolog. Túlzottan magas nedvességtartalomnál ugyanakkor gőz-zárványok alakulnak ki a brikettálási folyamat alatt, amely térfogatnövekedést okozva a brikett szétbomlásához vezet [2].

* Czilik Mercédesz Katalin menedzser asszisztens, TÜKI Zrt. • Dr. Sevcsik Mónika vezérigazgató, TÜKI Zrt. • Dr. Kapros Tibor műszaki szaktanácsadó, TÜKI Zrt.

214


Brikettösszetétel 1. ábra: A brikettek nedvességtartalma

Kísérleti célú brikettek készítése és azok tüzeléstechnikai vizsgálata A TÜKI Zrt. a 2010. évben indított K+F programot a brikettelőállítás és tüzeléstechnikai hasznosítás szakterületén. Az általunk vizsgált brikettek készítéséhez az alapanyagot, vagyis a nagy nedvességtartalmú rostiszapot a Dunaújvárosi Papírgyár biztosította. Az így nyert alapanyaghoz a nedvességtartalom csökkentése érdekében

a brikettálás előtt különböző arányban hozzákevertünk — Dunaújváros térségében, faipari tevékenységek során keletkező — fűrészport és faforgácsot. A brikett fűtőértékének javítása érdekében különböző arányban egyes mintákhoz az ISD Dunaferr társaságcsoport tevékenységéből származó kátrányt, illetve olajos rongyot adagoltunk. A nedvességtartalom csökkentése céljából egyes minták esetén a papíripari rostiszapot előszárítottuk. A lemért alapanyagokat egy keverőgépbe helyeztük, ahol alaposan összekevertük, s az így elkészített alapanyagot a brikettáló

1. táblázat: Különböző összetételű brikettek tulajdonságai Alapanyag 50% fűrészpor + 50% faforgács** 100% fűrészpor** 100% faforgács** 80% fűrészpor + 20% nedves papír 80% faforgács + 20% nedves papír 80% faforgács + 20% kátrány** 80% fűrészpor + 20% kátrány** 100% szárított papír** 80% szárított papír + 20% nedves papír** 70% fűrészpor + 30% szárított papír** 90% faforgács + 10% olajos rongy 80% faforgács + 20% olajos rongy** 70% faforgács + 30% olajos rongy**

Brikett összeáll Igen/Nem Igen Igen Igen Nem Nem Igen Igen Igen Igen Igen Igen Igen Igen

Megjegyzés: *A keménység nem megfelelőségének oka, hogy a kiinduló alapanyag nedvességtartalma nagyon magas volt. ** A továbbiakban ezeket a briketteket vizsgáljuk.


215

Keménység megfelelő Igen/Nem Igen Nem* Nem* Nem Nem Nem Nem Igen Igen Igen Igen Igen Igen

Brikettösszetétel 2. ábra: A brikettek hamutartalma

Brikettösszetétel 3. ábra: A brikettek illótartalma

216


gépbe (típusa: Briklis BrikStar CS25) adagoltuk, és legyártottuk az 1. táblázat szerinti összetételű briketteket. A fentiekben bemutatott összetételű brikettek tüzeléstechnikai vizsgálatait az alábbi tevékenységekkel végeztük el: • A brikettek tüzeléstechnikai tulajdonságainak laboratóriumi vizsgálata, elemzése az alábbi területeken: — nedvességtartalom meghatározása, — hamutartalom meghatározása, — illótartalom meghatározása, — karbon-, hidrogén-, nitrogén- és kéntartalom meghatározása, — égésmeleg meghatározása, — fűtőérték számítása a mérési eredmények felhasználásával. • A minták hőmérséklet-növelés hatására bekövetkező száradási és gyulladási folyamatainak termoanalitikai vizsgálata. • A minták égetése, szilárd égéstermék (hamu) előkészítése. • Az égetés során keletkező szilárd égéstermék (hamu) termikus tulajdonságainak — a szintereződési és lágyulási hőmérsékleteknek — meghatározása.

A tüzeléstechnikai vizsgálatok eredményei A brikett tüzelőanyagként való gazdaságos felhasználásának megítélése megkívánja a tüzeléstechnikai paraméterek ismeretét. Ennek okán laboratóriumi mérések váltak szükségessé a következő jellemzők meghatározására: 1. Összes nedvesség (Wt) a durva nedvesség és a higroszkópos nedvesség összege, meghatározása 105 ± 5 ºC-on tömegállandóságig történő hevítéssel történt az MSZ 24000-23:1977 szerint [3]. Az 1. ábra mutatja be a brikettek nedvességtartalmának alakulását a vizsgálatra kijelölt mintáknál. A vizsgált brikettek nedvességtartalma a biomasszák jellemző nedvességtartalmához képest alacsonyabb. A biomasszák átlagos nedvességtartalma 34%. A tiszta faforgácsból és tiszta fűrészporból készült brikettek nedvességtartalma a többihez képest 2–3%-kal magasabb. Ennek magyarázata, hogy a kiindulási anyag nedvességtartalma viszonylag magasabb volt. 2. Hamutartalom a minta elégetés utáni szilárd halmazállapotú maradéka, ami szervetlen komplexekből és ásványi anyagokból származik, meghatározása 815 ± 15 ºC-on tömegállandóságig végzett hevítéssel történt (MSZ ISO 1171:1993). A 2. ábrán látható a brikettek hamutartalma. Látható, hogy két mintánál kiugróan magas érték jelentkezik. A többi minta hamutartalma is nagyobb, mint a biomasszák esetén jellemző érték. Biomasszák esetében az átlagos hamutartalom 5–6% között mozog. A magas hamutartalom csökkenti a tüzelőanyag fajlagos energiatartalmát. Ezt az égetési technológia kidolgozásakor figyelembe kell venni [4]. 3. Illótartalom a zárt térben hevített tüzelőanyagból eltávozó gázhalmazállapotú bomlástermékek nedvességtartalom nélküli mennyisége, meghatározását 850 ± 15 ºC hőmérsékleten, levegőtől elzártan, 7 percen keresztül tör-


ténő hevítéssel végeztük az MSZ 24000-10:1983 szerint [5]. A 3. ábra a vizsgált brikettek illótartalmát mutatja be. 4. Égésmeleg (Ha) az a hőmennyiség, amely a minta tömegegységének tökéletes elégetésekor szabadul fel, ha annak hőmérséklete az elégetés előtt, valamint a keletkezett égéstermékek hőmérséklete az elégetés után egyaránt 20 °C, és a minta éghető karbontartalma szén-dioxid alakjában van jelen az égéstermékben, a tüzelőanyag eredeti nedvessége és az elégetéskor keletkező víz pedig az elégetés után cseppfolyós halmazállapotú. Meghatározása PARR 6200 kaloriméterrel történt (MSZ 24000-5:1978) [6]. A 4. ábra a vizsgált brikettek égésmelegét szemlélteti. Az égésmeleg szükséges a fűtőérték későbbi meghatározásához. A vizsgált brikettek közel azonos égésmeleggel rendelkeznek, kivételt képeznek a szárított papír tartalmú brikettek, melyek alacsonyabb értékkel rendelkeznek. A vizsgált brikettek égésmelege 10 és 19 MJ/kg között változik. 5. Karbontartalom (C) a szerves (éghető) és szervetlen (nem éghető) kötésű karbon összege, meghatározását Carlo Erba EA 1108 elemanalizátorral végeztük az MSZ 24000-11:1988 szerint [7]. Az 5. ábrán a brikettek karbontartalma, a 6. ábrán pedig a brikettek hidrogéntartalma látható. A brikettek átlagos karbon- és hidrogéntartalommal rendelkeznek, a biomasszához hasonló értékekkel. A biomasszák karbontartalma 40–50% közötti, hidrogéntartalma pedig 5% körül ingadozik. A vizsgálat során a minták nitrogénés kéntartalmának értéke elhanyagolhatóan alacsony volt. 6. Hidrogéntartalom (H) meghatározása Carlo Erba EA 1108 elemanalizátorral történt az MSZ 24000-11:1988 szerint [7]. Számítással került meghatározásra a fűtőérték (Hu). A fűtőértéket az égésmeleg, a nedvesség és a hidrogéntartalom méréssel történő meghatározása után azok eredményeiből számítottuk. A brikettek fűtőértéke a 7. ábrán látható. A vizsgált minták fűtőértéke 9 és 19 MJ/kg között változik. Alacsonyabb fűtőértékűek azok a brikettek, amelyek szárított papírt tartalmaznak. Magasabb értéket mutatnak azok, melyekhez kátrányt és olajos rongyot adagoltunk brikettálás előtt, mely anyagok javították a fűtőértéket. A brikettek fűtőértéke a barna szenek adataival vethető össze.

A termoanalitikai vizsgálatok eredményei Az általunk alkalmazott Erdey–Paulik-féle elven működő derivatográfos vizsgálat lehetővé teszi a tüzelőanyagokban a hőmérséklet növelése hatására zajló folyamatok (dehidratációs, illókiválási, oxidációs, égési stb.) nyomon követését. A derivatográfiai vizsgálat a legösszetettebb termikus elemzési módszerek közé tartozik. A termikus elemezési módszerek a vegyületekben, illetve több komponensű rendszerek esetén a vegyületek között hő hatására végbemenő kémiai reakciók, illetve fizikai átalakulások vizsgálatára szolgálnak. A termikus folyamatok, akár kémiai reakcióról, akár állapot-, vagy halmazállapot-változásról legyen is szó, min-

217

Brikettösszetétel 4. ábra: A brikettek égésmelege

Brikettösszetétel 5. ábra: A brikettek karbontartalma

218


Brikettösszetétel 6. ábra: A brikettek hidrogéntartalma

Brikettösszetétel 7. ábra: A brikettek fűtőértéke


219

2. táblázat: A termoanalitikai mérés eredményeiként számított összetétel, % (m/m) Összetétel, m/m %

Tüzelőanyag

Nedvesség 10,22 13,63 9,97 6,5 5 5,1 7,6 8,4 4,8 5,2

100% faforgács 100% fűrészpor 50% faforgács + 50% fűrészpor 80% faforgács + 20% kátrány 70% faforgács + 30% olajos rongy 80% faforgács + 20% olajos rongy 70% fűrészpor + 30% szárított papír 80% fűrészpor + 20% kátrány 80% szárított papír + 20% nedves papír 100% szárított papír

Illó 54,76 52,77 54,23 51 66,8 59,9 50,7 50,9 32,8 35,8

Fix karbon 33,16 32,89 34,51 37,7 25,4 25,8 31,6 36,9 31,3 29,4

Hamu 1,86 0,71 1,29 4,8 2,8 9,2 10,1 3,8 31,1 29,6

3. táblázat: A tüzelőanyagban a hőmérséklet növelése hatására végbemenő folyamatok hőmérséklet-tartományai, °C

100% faforgács 100% fűrészpor 50% faforgács + 50% fűrészpor 80% faforgács + 20% kátrány 70% faforgács + 30% olajos rongy 80% faforgács + 20% olajos rongy 70% fűrészpor + 30% szárított papír 80% fűrészpor + 20% kátrány 80% szárított papír + 20% nedves papír

Nedvesség eltávozása 80-160 50-160 85-165 90-140 70-130 70-140 80-180 85-145 80-165

Hőmérséklet, °C Illó eltávozása 180-400 200-395 207-395 160-395 215-395 235-390 195-410 160-395 190-390

Fix karbon égése 400-880 395-985 395-975 395-918 395-670 390-690 410-890 395-945 390-875

100% szárított papír

90-175

190-395

395-890

Tüzelőanyag

4. táblázat: Hamulágyulási hőmérsékletek Minta

Szintereződési hőmérséklet IT, °C

Deformációs hőmérséklet DT, °C

Gömb hőmérséklet ST, °C

Félgömb hőmérséklet HT, °C

Olvadási hőmérséklet FT, °C

100% szárított papír

1242

1429

1444

1455

1480

80% szárított papír + 20% nedves papír

1201

1404

1425

1450

1470

100% fűrészpor

1202

1287

1417

1477

1497

100% faforgács

1066

1205

1253

1274

1284

70% fűrészpor + 30% szárított papír

1190

1420

1435

1445

1465

50% fűrészpor + 50% faforgács

1062

1277

1342

1373

1394

80% faforgács + 20% kátrány

806

1216

1248

1253

1264

80% fűrészpor + 20% kátrány

1221

1237

1259

1265

1280

80% faforgács + 20% olajos rongy

1017

1418

1522

1542

>1550

70% faforgács + 30% olajos rongy

991

1163

1454

>1550

>1550

dig a rendszer belső hőtartalmának kisebb-nagyobb arányú megváltozásával járnak. Az átalakulást vagy endoterm vagy exoterm folyamatok kísérik. Ezeket a hőhatásokat a differenciál-termikus elemzés módszereivel meglehetősen nagy érzékenységgel és pontossággal lehet kimutatni. A legtöbb esetben az átalakulásokat tömegváltozás kíséri, ezen jelenségek különböző tényezőit a termogravimetria módszereivel lehet nagy pontossággal meghatározni. A mért jelek detektálása elektronikus úton, a mérési adatok gyűjtése digitalizálva, az adatok tárolása és kiértékelése pedig számítógépen történt. A mérések eredményeként kapott diagramokon nyomon követhettük a tüzelőanyagoknak a hőmérséklet emelkedése hatására bekövetkező viselkedését. A diagramok kiérté-

kelésével adatokat nyertünk a tüzelőanyagok összetételére, illetve a különböző folyamatok hőmérséklet-tartományaira vonatkozóan [8]. A derivatogram által szolgáltatott adatokból számítható a minta szerkezeti összetétele, és meghatározható a száradási, illókiválási és a fix karbon oxidációs folyamatainak hőmérséklet-tartománya, melyeket a 2. és 3. táblázatban foglaltunk össze.

Az erőműi kazánok szerkezetét a tüzelőanyagok eltüzelésekor keletkező szilárd égési maradék károsíthatja. A káro-

220


A hamulágyulási vizsgálatok eredményei

sodás mértéke az eltüzeléskor keletkező hamu kémiai és ásványi összetétele mellett, annak szintereződési lágyulási, olvadási tulajdonságai befolyásolják. A tüzelőanyag hamu olvadási tulajdonságait az alábbi hőmérsékleti pontokkal jellemezhetjük: • Deformációs pont (DT): az a hőmérséklet, ahol a minta magassága a kiinduláshoz képest 5%-ot csökkent. • Gömb hőmérséklet (ST): az a hőmérséklet, ahol a lágyulás jelei megjelennek pl.: a felület megváltozása, élek lekerekedése, a próbatest felfúvósodásának kezdete. • Félgömb hőmérséklet (HT): az a hőmérséklet, ahol a próbatest alakja hasonlít egy félgömbre, a megolvadt próbatest fele olyan magas, mint az alapvonala. • Folyási (megolvadási) hőmérséklet (FT): az a hőmérséklet, ahol a próbatest a kiinduló magasság harmadára megolvadt. Az általunk használt Sylab gyártmányú IF 2000G típusú lágyuláspont-mérő a hozzátartozó IRF 1500 típusú kemencével a tüzelőanyag-hamukból készült próbatesteknek alakváltozását mérte, és regisztrálta egy digitális kamera segítségével. A műszerrel lehetőség volt CEN/ TS 15370-1-2006, ISO 540 1995, ASTM E 953-8(2004), AFNOR M03048, BRITISH1016-70, AS 1038.15, DIN 51730 szabványok szerinti mérés elvégzésére [9]. A 4. táblázat a vizsgált brikettek hamujának karakterisztikus lágyulási hőmérsékleteit foglalja össze. A lágyulási vizsgálatokból megállapítható, hogy a brikettminták a szenekre jellemző hőmérsékleten, 1200 °C fölött kezdnek el lágyulni, néhány kivételtől eltekintve. Az egyenletes ütemű zsugorodás 80% magasság- és szélességcsökkenést eredményez, 1400 °C-ig tart. Ezt követően a mintákon a megfolyás jelei mutatkoznak, az intenzív magasságcsökkenést a szélesség növekedése kíséri. Megállapítottuk, hogy a vizsgált minták hamujának viszonylag magas hőmérsékleten bekövetkező lágyulása előnyös tüzeléstechnikai szempontból.

A vizsgálati eredmények értékelése A vizsgált brikettek nedvességtartalma a biomasszák jellemző nedvességtartalmához (~34%) képest alacsonyabb. A tiszta faforgácsból és tiszta fűrészporból készült brikettek nedvességtartalma a többi mintához képest 2–3%-kal magasabb. Ennek magyarázata, hogy a kiindulási anyag nedvességtartalma viszonylag magasabb volt. A brikettben található nedvességnek az elégés alatt el kell párolognia. Mivel a víz elpárologtatásához jelentős mennyiségű energia szükséges, ezért minél nagyobb a brikett víztartalma, annál több energia vész kárba. Ha nagy a nedvességtartalom, az égési hőmérséklet kisebb lesz, növekszik a korom- és a károsanyag-kibocsátás. Annak ellenére, hogy egyes mintáknál nőtt a nedvességtartalom, ezt kompenzálta az összetételben a kátrány és az olajos rongy, ami javította a minta fűtőértékét. A hamutartalom két mintánál — a 80% szárított papír + 20% nedves papír összetételűnél és a 100% szárított papírnál — kiugróan magas, azonban a többi minta hamutartalma is nagyobb, mint a biomasszák esetén jellemző érték (kb.: 5–6%). Biomasszák esetében a magas hamutartalom


csökkenti a tüzelőanyag fajlagos energiatartalmát. Ezt az égetési technológia kidolgozásakor figyelembe kell venni. A vizsgált brikettek illóanyag tartalma a biomasszákéhoz (~50%) hasonló értéket mutat. A vizsgált brikettek esetében ez 35–55% között változott. A minták karbon- és hidrogéntartalma a barnaszenekhez hasonló értékű. A karbontartalom 30–50% között volt, ez a biomasszáknál 40–50% között változik. A vizsgált brikettek hidrogéntartalma 5% körüli értéket mutat, ez megegyezik a biomasszáéval. A nitrogén- és kéntartalom olyan alacsony, hogy nullának tekinthető. Az égésmeleg méréséből, valamint a fűtőérték számításából megállapítható, hogy azoknak a briketteknek kisebb az égésmelege és a fűtőértéke, amelyekben szárított papír volt. Magasabb értéket mutattak azok, melyekhez kátrányt és olajos rongyot adagoltunk brikettálás előtt, mely komponensek javították a fűtőértéket. A brikettek fűtőértéke a barna szenek hasonló adataival vethető össze, értékük 9–19 MJ/kg között változik. Összességében elmondható a vizsgálataink alapján, hogy az elkészült brikettek kedvező tüzeléstechnikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A vizsgált minták tüzeléstechnikai paramétereik alapján kazánban történő eltüzelésre alkalmasak lehetnek, a viszonylag magas illótartalom azonban nem kedvez a gyulladás szempontjából. A magas hamutartalom előnytelenségét viszont ellensúlyozza a hamu kedvező lágyulási jellemzője.

Felhasznált irodalom [1] Dr. Barótfi István: A fatüzelésről körültekintően – Magyar Installateur, 2009/1. [2] Rostiszap és feldolgozási hulladéktüzelési vizsgálat: Dunapack Papír és Csomagolóanyag Rt. – TÜKI tanulmány, Miskolc, 2003. [3] MSZ 24000-23:1977 – Szenek laboratóriumi vizsgálata. A nedvességtartalom meghatározása [4] MSZ ISO 1171:1993 – Szilárd ásványi tüzelőanyagok. A hamu meghatározása [5] MSZ 24000/10:1983 – Szenek laboratóriumi vizsgálata. Illó meghatározása [6] MSZ 24000-5:1978 – Szenek laboratóriumi vizsgálata. Az égéshő meghatározása és a fűtőérték kiszámítása [7] MSZ 24000-11:1988 – Szenek laboratóriumi vizsgálata. A széntartalmak és a hidrogéntartalom meghatározása [8] Dr. Szemmelveisz Tamásné: Lágy- és fásszárú biomasszák tüzelhetőségi feltételeinek vizsgálata, PhD értekezés, Miskolci Egyetem, 2006. p.100. [9] http://www.combustion.uni-miskolc.hu/oktatas/jegyzetek/ energiahordozok-labor4.pdf

221

Szente Tünde *

Egyhetes konferenciasorozat a Dunaújvárosi Főiskolán Félezernél több esemény várta országszerte az érdeklődőket novemberben a Magyar Tudomány Ünnepe egy hónapos rendezvénysorozatának keretében, amelyet az idén Összhang/Tudomány a gazdaságban és a társadalomban mottóval rendezett a Magyar Tudományos Akadémia (MTA). „A tudomány szerepe és felelőssége a társadalom boldogulásában és a gazdaság sikerességében meghatározó. Az idei rendezvénysorozat ezért kapta az Összhang címet: a tudományágak összekapcsolódása, együttműködése, összhangja meghatározó lehet abban, hogy korunk nehézségeire a legjobb válaszok szülessenek” — hangsúlyozta Pálinkás József, a Magyar Tudományos Akadémia elnöke. Az Akadémia 1997 óta emlékezik meg a magyar tudomány ünnepéről, 2003-ban pedig az Országgyűlés hivatalosan a magyar tudomány ünnepévé nyilvánította november 3-át, azt a napot, amelyen 1825-ben Széchenyi István birtokainak éves jövedelmét ajánlotta fel a tudós társaság megalapítására. A rendezvénysorozat keretében országszerte — előadásokon, emléküléseken, konferenciákon, könyvbemutatókon, kiállításokon, intézeti nyílt napokon — egyszerre tekintenek a múltba és a jövőbe. Izgalmas előadások szólnak a tudomány erejéről, felelősségéről és hatásáról a társadalmi-gazdasági folyamatok megismerésében és alakításában. Milyen a változó etnikai arculat? Hogyan dolgozzuk fel fiatalságunk nehéz korszakait? Miként oldhatók meg a múlt ismeretében a jelen konfliktusai? Mi várhat ránk a gazdasági válság után? Mit remélhetünk az orvoslásban, és mit várhatunk az új technológiák hasznosításától? A rendezvénysorozat egyik fő célja az, hogy ráirányítsák a figyelmet vidéki tudományos műhelyekre. Éppen ezért az idén a rendezvénysorozat ünnepélyes megnyitóját november 3-án a Miskolci Egyetemen tartották, ezáltal lehetőséget teremtve Észak-Magyarországnak arra, hogy bemutassa tudományos eredményeit, a kutatás és a gazdaság egymást ösztönző kapcsolatát, a régió gazdasági, tudományos, kulturális és etnikai arculatának változásait. A tudomány ünnepének az is célja, hogy felkeltsék a fiatalok érdeklődését a tudomány iránt. Ennek keretében szervezi az MTA a Diákok az Akadémián elnevezésű programját, amelyen a fiatalokat érdeklő, színes, ugyanakkor tudományos igényű előadásokat hallhatnak egy-egy terület kiemelkedő eredményeket elért kutatóitól, akadémikusaitól. Dunaújvárosban tíz éve ünneplik a tudományt A Dunaújvárosi Főiskola az idén 10. alkalommal rendezte meg tudomány heti programjait. A november 7. és 11. között zajló konferenciasorozat a szó szoros értelmében „összhangban volt az országos tematikával, címéül is ugyanazt adták: „Összhang. Tudomány a gazdaságban és a társadalomban”. A nyitónapon dr. Kadocsa László rektorhelyettes idézte Pálinkás Józsefnek, az MTA elnökének miskolci köszöntőjét: „A tudomány ma az egyik leghitelesebb igazodási pont. A tudomány összehangolja a társadalmat és a gazdaságot, a közjót szolgálva, a közös

sikerért dolgozva. A tudomány a hitelesség és a felelősség stratégiai metszéspontja, egyedülálló lehetőség együtt hallani a társadalom és a gazdaság sokszor különbözően hangzó érdekeit. A tudomány a sokféleség megértésének lenyűgözően gazdag tárháza. A tudomány a legjobb diplomata, mert közbenjárhat a legfontosabb célok megvalósulásáért, és a legsikeresebb döntéshozó, mert tanácsadóit a legsikeresebb tudósokból választhatja.” Dr. Kadocsa László mindehhez hozzáfűzte: — Innováció-vezérelt modell teremtheti meg a vállalatok számára a versenyelőnyt. A huszonegyedik század az együttműködésről szól, a közelmúltban megalakult Dunaújvárosi Kistérségi Platform is az érdekelt felek együttműködésével járul hozzá a térség fejlődéséhez. A Dunaújvárosi Főiskola e heti konferenciasorozatában közel száz előadásban a főiskolán és a környék vállalkozásaiban folyó kutatások eredményeit adják közre. Innováció az oktatásban, innováció a gazdaságban — A szépen felépített terveket az utóbbi időkben hozott különböző intézkedési tervek eliminálták. Újra kell gondolni, hogy az innovációt hogyan lehet a gazdaságban hasznunkra fordítani. A közelmúltban napvilágra került információk új alapokra helyezik az oktatást és az innovációt — fogalmazott nyitóelőadásában dr. Greiner István, a Magyar Innovációs Szövetség általános elnökhelyettese. A rendszerváltáskor, 1990-ben többen úgy döntöttek, hogy megalapítják a Magyar Innovációs Szövetséget. Mára 300 tagintézmény alkotja a szövetséget, egyetemekkel, kutatóintézetekkel, innovatív vállalkozásokkal, nonprofit szervezetekkel. Szakmai munkájukat az innováció népszerűsítése, a tehetséggondozás képezi, az innováció gyorsítása, az innovációs képesség növelése érdekében. A huszonegy esztendővel ezelőtti megalakulásukkor elsősorban a műszaki és technológiai innovációra koncentráltak, bízva abban, hogy az ország teljesítőképessége ennek mentén növekedni fog. Mára ismét oda jutottak, mint a kezdetekkor, ismét küzdeni kell azért, hogy a gazdasági életben az innováció fontos legyen. Bár Budapest-centrikusak, regionális képviseleteik révén az egész országot behálózzák (www.innovacio.hu). Az oktatásban a műszaki, természettudományos innovációt „innovatívan” népszerűsítik, azon fáradoznak, hogy a fiatalok minél hamarabb találkozzanak az innovációval. Ezt szolgálja a Harsányi István Díj, a THE (Tudományos Hasznos Emberi) program, a Fullbright Alapítvány, amelynek keretében az Amerikai Egyesült Államokban gyakorló időt eltöltött kutató-tanárok ellátogatnak a hazai fővárosi és vidéki iskolákba, munkásságukkal példát mutatva a diákoknak. Létezik az úgynevezett Ifjúsági tudományos tehetségkutató verseny, amelyet az idén a 21. alkalommal rendeznek meg, s amelynek keretében a legjobbak kijutnak Stockholmba, a Nobel-díj december 1-jei átadóünnepségére, ahol Nobel-díjas tudósokkal találkozhatnak személyesen. Ezen kívül az innovációs szövetség támogat nemzetközi ifjúsági versenyeket.

* Szente Tünde rovatvezető

222


gyors abszorpcióját, ami a felzárkózáshoz szükséges. Az innováció humánerőforrás-utánpótlásával azonban gondok vannak.

Az innováció elsődleges helyeinek ma már a gazdasági egységek számítanak. Újabban felsőfokú oktatási intézmények is létrehozhatnak gazdasági társaságot, amelyben kutatási-fejlesztési-innovációs tevékenységgel foglalkozhatnak. Felmérések szerint, amíg az innováció vállalati megtérülése 7–14% közötti, addig a társadalmi megtérülés 30–50%-os. A Központi Statisztikai Hivatal 2011 júliusában megjelentette „Kutatás és fejlesztés, 2010 (előzetes adatok) című tanulmányát. A végleges változat 2011 októberére készült el, amelyben többek között ez olvasható: „A vállalkozási szektor K+F ráfordításainak 57%-át nagyvállalatoknál költötték el. A mikro- és kisvállalkozások részesedése 26, a középvállalatoké is 20% alatti. Míg a legalább 250 főt foglalkoztató cégeknél az egy kutatóhelyre jutó ráfordítás közel 802 millió forint volt, addig az 50–249 emberrel dolgozókénál 133 millió, a 10–49 főseknél 68 millió, az ennél kisebbeknél pedig ennek is mindössze a fele. Nem csak a vállalatnagyság, hanem a tulajdonforma alapján is erős koncentráció figyelhető meg. A kizárólag vagy többségében külföldi tulajdonú cégeknél egy kutatóhelyen átlagosan 567 millió, a belföldi tulajdonúaknál pedig 64 millió forint K+F ráfordítás merült fel.” A stratégiakészítés szakpolitikai környezete Dr. Nikodémus Antal, a Nemzetgazdasági Minisztérium Innovációs és K+F Főosztályának vezetője szerint az Európai Unió K+F+I versenyképessége hosszabb távon visszaesést mutat, annak területi és strukturális különbözőségei továbbra is nagyok, az európai paradoxon tovább él, vagyis az, hogy a jó elméleti eredményeket nem képesek hasznosítani a gyakorlatban. Az európai kutatáspolitikában felismerték, hogy jobban kell a tudományos elitre építeni. A világgazdasági válság ellenére az EU nem csökkenti a K+F+I támogatását, és változatos szakpolitikai eszközökkel igyekszik érvényesíteni globális érdekeit. A kínálatorientált politikával szemben, mi szerint nyissuk meg az egyetemeket, legyen karrier, mobilitás, szembe mennek az intézménybezárások, és nemzetgazdaságok mennek tönkre. Áttérve a hazai helyzet elemzésére, dr. Nikodémus Antal elmondta, hogy a magyar gazdaság több szempontból is duális szerkezetű, a GDP arányos K+F ráfordítások nagyon lassan nőnek, a vállalati K+F teljesítményszórása nagy. A közfinanszírozású K+F infrastruktúrája leromlott. A közfinanszírozású kutatószektor és a vállalkozások együttműködése nem kielégítő. A gazdaság nyitottsága viszont lehetővé teszi a külföldi technológia és tudás


Kistérségi Innovációs Díjak A Dunaújvárosi Kistérségi Innovációs Tanács 2009-ben alapította a Kistérségi Innovációs Díjat. Az idén is diák, vállalkozó és intézményi kategóriában lehetett pályázni, a pályamunkákat a pályázati céloknak való megfelelés, a projekt eredetisége, újszerűsége, elért/elérhető gazdasági eredménye, a fenntarthatóság és a kistérségi hasznosulás szempontjai mentén bírálták el. Ennek megfelelően vállalkozói kategóriában a Momert Zrt. nyert: többfunkciós vezeték nélküli technológián alapuló egészségügyi berendezésének, egy többfunkciós mérleg prototípusának kifejlesztésével. A Momert 1967-ben jött létre Dunaújvárosban. A magyar tulajdonú vállalat elsősorban kisgépeiről ismert. Diák kategóriában Horváth Botond: Vírusirtók nagyszámú és gyorsan változó internetes kártevői környezetének off-line szimulálása című pályázata. Horváth Botond a Dunaújvárosi Főiskola mérnök-informatikus hallgatója. Részt vett a főiskola Informatika Intézetében működő vírusvédelmi kutató laboratórium kialakításában, és jelenleg is itt végzi kutatásait. Kutatási területe a számítógépes kártevők terjedésének elemzése, informatikai rendszerek és hálózatok biztonsági vizsgálata, valamint önszabályozó biztonsági módszerek fejlesztése. Emléklapot vehetett át diák kategóriában Katona József a „Kvantitatív EEG alkalmazása mobileszközök gondolatvezérlésére projektje. Intézményi kategóriában győztes az Egészségmegőrzési Központ: Innovatív eljárások a gyermekvédelem területén projektje. Az Egészségmegőrzési Központ 1992 óta, mint önkormányzati intézmény egészségfejlesztési és mentálhigiénés feladatokat lát el Dunaújváros oktatási, egészségügyi és szociális intézményeiben, és nyújt alacsony küszöbű szolgáltatásokat a város lakóinak. Az intézményben dolgoznak pszichológusok, szociálpedagógusok, védőnők. Mentálhigiénés szakemberek. A dunaújvárosi iskolákban ismertek és keresettek programjaik, amelyeknek célja a prevenció. Intézményi kategóriában emléklapot kapott a Bánki Donát Gimnázium és Szakközépiskola „eTool CNC, vagyis a CNC-berendezés-karbantartó technikus e-Learning képzése. A plenáris ülés követően egyhetes konferenciasorozat vette kezdetét természettudomány és környezetvédelem, anyagtudomány és gépészet, kommunikáció, neveléstudomány, társadalomtudomány, értékelemzés, közgazdaság, pénzügy és területfejlesztés, vezetés- és vállalkozástudomány, logisztika és ellátási lánc menedzsment, matematika és informatika szekciókban. November 9-én tartották a főiskola Tudományos Diákköri Konferenciájának őszi fordulóját. A gépészeti szekció társrendezvényeként zajlott a Szerszámtervezők Országos Topsolid Konferenciája.

223

Szente Tünde, Gyerák Tamás *

A konverteres acélgyártás kezdete a Dunai Vasműben Nevezetes évforduló 2011. augusztus 19-e. Harminc évvel ezelőtt volt az ünnepi csapolás az I. sz. konverterből. Ettől az időponttól számíthatjuk a konverteres acélgyártás kezdetét a Dunai Vasműben.

Az előzmények Az 1970-es évek elején bekövetkezett olajárrobbanás hazánkban is szükségessé tette a nagy energiafelhasználású gyártási technológiák felülvizsgálatát. Így került sor a vaskohászat széles körű vizsgálatára is. Az akkori Kohó- és Gépipari Minisztérium megbízásából az erre vonatkozó tanulmányt a Kogépterv készítette el a Dunai Vasmű vonatkozásában is. A tanulmány és az 1974-ben készült beruházási program alapján a magyar vaskohászat fejlesztési tervének részeként a kohó- és gépipari miniszter előterjesztést nyújtott be az Állami Tervbizottsághoz a „Dunai Vasmű acélgyártásának fejlesztésére vonatkozó nagyberuházási javaslat” címmel 1974 decemberében. Az előterjesztésben foglaltak szerint a DV meleghengerműi kapacitásának kihasználása és a hazai acéllemez-szükséglet kielégítése érdekében a Dunai Vasmű acéltermelését 1,1 millió t/évről 1,8 millió t/évre kell növelni. A termelésbővítést a Szovjetunióból vásárolt korszerű oxigénes konverterekkel kell megvalósítani. A tervezett bővítés után a Dunai Vasmű termelése a következő megosztásban szerepelt: nyersvastermelés konverteracél martinacél összes acél ebből öntött buga öntecs

1,2 millió t/év 1,1 millió t/év 0,7 millió t/év 1,8 millió t/év 1,6 millió t/év 0,2 millió t/év

Az előterjesztés nem tartalmazta a nyersvasgyártás fejlesztésével kapcsolatos elképzeléseket, de rámutatott azok szükségességére. Hangsúlyozni kell, hogy ez az állami nagyberuházás része volt egy országos tervnek. A beruházási javaslat indoklása az Állami Tervbizottság határozataira támaszkodott, amelyek az országos acélmérlegnek a népgazdaság igényei szerinti alakulását vette figyelembe. A beruházás tekintetében 1975–76-ban több alternatíva készült a Kogépterv irányításával. Végül az 1,7–1,8 millió t/év acéltermelés feltételeit kompletten értelmezték, az ércelőkészítéstől a nyersvas- és acélgyártásig. A Minisztertanács végül a 3375/1977. számú, 1977. augusztus 11-én kelt határozatában jóváhagyta a Dunai Vasmű Konverter Acélművének állami nagyberuházását. A beruházási programban figyelembe vett szempontok szerint a konverteres acélmű létesítése nemcsak a termelés növelését és a termelőrendszer korszerűsítését — külső energiaigénye kisebb, mint a martinacélgyártásé — fogja eredményezni, hanem jelentős minőségjavulást és a

termékválaszték bővítését is jelenti. Az oxigénes konverterekben ugyanis a korábbiaknál kedvezőbb feltételekkel gyárthatók a különböző tömegacél fajták, többek között a szerkezeti és gépipari célokra szánt acélcsaládok.

Elindul a munka A Konverter Acélmű állami nagyberuházás alapokmányát dr. Szabó Ferenc vezérigazgató írta alá a Dunai Vasmű részéről. A termelést a teljes felfutás után 1.150 et/év acélmennyiségre tervezték. Az I. sz. konverter üzembe helyezése 1981 decemberére, a II. sz. konverter indítása 1982 decemberére volt kitűzve a tervek szerint. A generáltervezői feladatokat két tervezőintézet látta el: a hazai Kogépterv, illetve a Szovjetunióból szállított gépek, berendezések tekintetében a moszkvai Gipromez. A Dunai Vasmű vezetése nagy gondot fordított a beruházás szakszerű előkészítésére és megvalósításának irányítására. A felső szintű irányítást dr. Répási Gellért műszaki vezérigazgató-helyettes, Raabe Imre fejlesztési főmérnök és Tuboly János beruházási főmérnök látták el. Létrehozták a létesítményi főmérnökséget, amely koordinálta a tervezők, a külső és belső közreműködők feladatait.

Együtt a közös célért Az építési munkákat 1978. augusztus 8-án kezdték. Azokat a létesítményeket, amelyek az építés területén voltak, ekkorra nagyrészt már lebontották. Az építészeti feladatokat több cég biztosította. A rendkívül nagy terhelésre méretezett vasbeton alapok készítését a Közúti Építő Vállalat és a Metró Építő Vállalat végezte. A csarnok acélszerkezetének gyártását a KGYV tápiószelei gyáregysége és a Ganz-MÁVAG végezte. A technológiai berendezések építési munkálatai a 26. sz. ÁÉV, míg a Vízmű és a Mészégető üzem építése a Vízügyi Építő Vállalat nevéhez fűződik. Az alapozás után

* Szente Tünde rovatvezető • Gyerák Tamás acélmű gyárvezető, ISD Dunaferr Zrt.

224


a gépeket, technológiai berendezéseket döntően a Gyárés Gépszerelő Vállalat szerelte. A speciális berendezések szerelését — mint a nyersvaskeverő és a hőhasznosító füstgázkazánok — a KGYV végezte. Meg kell említeni még néhány közreműködő cég nevét: Csőszerelőipari Vállalat, VILATI, VIV, Ganz Villamossági Művek, Hőtechnika Vállalat. Szerteágazó, nagy összhangot igénylő kivitelezési munka folyt, rendkívül feszített volt a konverterek és kapcsolódó berendezések szerelésének átfutási ideje. A kivitelezési munkák részesei voltak a szovjet szakértők és szerelésvezetők is. A beruházási munkák végzésénél már közreműködött a leendő üzemeltető személyzet, a gépészeti és villamos munkákban Bodor József, Áfra Antal, Horváth Károly, Zimonyi Zoltán, Galambos György, Belágyi Bertalan. Az acélműi üzemeltetés részéről Szabó József, Magyar István, Bánkuti János, Gerendai Gyula, Hamvas Rezső és Hauzer Ferenc.

A műszaki háttér Az acélmű beépített csarnoktérfogata 934 ezer m3. A fő gyártóberendezéseket, a két, egyenként 130 tonna névleges kapacitású (lecsapolt acéltömeg) oxigénes konvertert az ukrajnai Zsdanovi Nehézgépgyár szállította, Az oxigénbefúvó berendezés lándzsájának hossza 17070 mm, oxigénnyomás 15 bar, maximális oxigénintenzitás 400 Nm3/perc. A hőhasznosító hűtőkazán rendeltetése a konvertergázok utánégetése (CO) és gőztermelése, ezzel a gázok hűtése. A kazán vízellátása kényszerkeringtetésű. A gáztisztító végzi a konvertergázok portartalmának csökkentését. A porleválasztó rendszer Venturi nedves tisztító. A nedves konverteriszap ülepítése Dorr-medencékben történik. A füstgázelszívó berendezés rendeltetése a füstgázok elszívása a gáztisztító után, és a megtisztított gáz kéménybe juttatása. Az adagolócsarnokban 1300 tonna befogadóképességű körkeverő szolgál a folyékony nyersvas fogadására, tárolására, homogenizálására, grafitelszívó, leválasztó rendszerrel. Két daru dolgozik 180/63/20 tonnás teherbírással, elektronikus mérleggel, kijelzővel. Az úgynevezett belső acélhulladék elegytér két fogadógödörrel, két mérleggel és két hulladékrakodó daruval látja el funkcióját. További jelentősebb egységek: tolózárszerelő pódium, üstmetallurgiai állomás, üstszárító és üstfűtő

berendezések, kezdetben az öntőcsarnok, öntőpódium, üstfalazó állomás, valamint további nagy és kisebb teljesítményű daruk. Megépült a mészégető forgódobos kemence kiszolgáló egységekkel, ötvözőanyag-raktár szállítószalag-rendszerrel. Szükség volt új oxigéngyárra is, három, egyenként 5000 m3/óra 20-25 bar nyomású oxigént termelő egységgel, a konvertercsarnok közelében oxigéntároló állomással. Ipari vízmű létesült az ipari víz cirkuláltatására. A hulladék előkészítésére korszerű Copex-olló állt rendelkezésre. A villamos energia ellátására megépült egy villamos alállomás és egy 120/10 KV-os csatoló állomás. Új anyagvizsgáló laboratóriumra is szükség volt. A régi salaktörő üzem áthelyezésére is sor került. Az egyes egységek más-más időpontban készültek el, például az ünnepi csapolás idején még nem üzemelt a nyersvaskeverő.

Jól képzett munkaerő A beruházási munkálatokkal párhuzamosan a humán területen is fontos tevékenység zajlott. Egy team felmérte a szükséges technológiai, kiszolgálói, karbantartói munkafolyamatokat, valamint az ahhoz munkaköri mélységig szükséges létszám- és szakemberigényt. A felmérés eredményeként a létszám egy részét vállalaton belüli munkaerő átcsoportosításával, másik részét új felvétellel biztosították. Az acélmű létszáma 1043 fő volt a konverter indulásakor. Az átcsoportosítások, felvételek után került sor a konverteres acélmű leendő üzemeltető és karbantartó személyzetének kiképzésére egyrészt belföldön, másrészt külföldön. A belföldi tanfolyamok


225

Az I. számú LD-konverter üzembe helyezéséhez az erre a feladatra speciálisan kiképzett szakcsoport érkezett a Szovjetunióból, a gyártó vállalattól, akik ismerték a berendezések működését, nagy tapasztalattal rendelkeztek. Ugyancsak részt vettek az üzembe helyezési munkákban a Gipromez gépész, villamos, műszerész és automatikai szakemberei, külsős magyar cégek szakemberei, valamint a vasmű metallurgus, gépész, villamos, valamint energetikai és folyamatirányítási szakemberei.

Célhoz ért a beruházás

közül a legfontosabbak a következők voltak: konverteres acélgyártás általános ismeretei (80 óra), speciális ismeretek különböző témákban különböző szakembereknek (120 óra), mészégetés, nehézgép-kezelői tanfolyam (120– 220 óra), valamint anyagvizsgáló továbbképző tanfolyamok. Több száz munkavállaló képzése folyt a beüzemelés előtt, a tanfolyamok komoly szakmai vizsgákkal zárultak. A külföldi kiképzés a Szovjetunióban történt, 1–3 hónapos időtartamban, az ottani kezelőszemélyzet mellé beosztva, üzemi körülmények között. Tanulmányutak és képzések voltak többek között Zsdanovban, Novolipeckben, Krivoj Rog, és Novokuznyeck acélműveiben. Más-más szerepben vettek részt a tanulmányutakon és képzéseken az irányító vezetők: Pöstényi Balázs, Makrai Tibor, Szabó József, Enesey Attila, Vata László, Magyar István, Prukner László, Füzes Barnabás, László Ferenc, Ágh József, Horváth Károly, Majoros József, dr. Mudra László, Gerendai Gyula, Györkös János, Bánkuti János, Fülöp József. Továbbá részt vettek a külföldi tanulmányutakon acélgyártók, olvasztárok, fúvatásvezetők, öntőmesterek is: Arros András, Baksa József, Bessenyi György, Csöndör Gyula, Dezső Géza, Farkas Tibor, Farkas János, Hauzer Ferenc, Juhász József, Kada István, Ködmön Ernő, Kuharcsik József, Kustor József, Laforeszt József, Matuza Ferenc, Pallag János, Rada Ferenc, Tuba László, Wágner József, Turák László, Hurtony István, Varga Tamás, Liszonyi Zoltán, Schneider János, Takács László, Tóth Zoltán, Pintér Imre.

226

1981 nyarán sok üzemi próba, „élesztés”, módosítás után megkezdődtek a fő és segédberendezések összehangolt, együttes próbaüzemei. A tervszerű, jól végzett munka eredménye volt, hogy a próbaüzemelések után rövid tíz nap elteltével az I. sz. LD-konverterben elkészült az első acéladag. Sokan tudjuk, hogy az „igazi” első adag gyártása augusztus 13-án, az éjszakai órákban kezdődött, nagy várakozással, izgalommal, sok-sok ember (és pár üveg sör) jelenlétében. A csapolás már augusztus 14-ére esett. A közel 10 milliárd Ft-os beruházás első termelőegységét hivatalosan 1981. au-gusztus 19-én avatták fel, ekkor történt meg az ünnepi csapolás. A termelő I. sz. konverter beüzemelése mellett folyamatosan zajlottak a II. sz. konverter beruházási, kivitelezési munkái. A II. sz. LD-konverterből 1982. június 10-én csapoltunk először acélt. Manapság, harminc év elteltével már látjuk, hogy az akkori elképzések milyen mértékben valósultak meg. A konverteres acélgyártás Dunai Vasműben történt elindítása nem tisztán a gyár gazdasági érdekeinek megfelelően zajlott, az akkori politikai rendszer a magyar vaskohászat komplex fejlesztésének részeként indította el a beruházást. Tudvalevő, hogy az ország más vaskohászati gyáraiban is zajlottak jelentős fejlesztések ez idő tájt. Mai szemmel nézve azt kell mondanunk, hogy feltétlenül helyes döntés volt a konverteres acélgyártás elindítása a Dunai Vasműben. Talán soha nem tudjuk meg, hogy mi lett volna, ha akkor valóban együttesen kezelik a metallurgiai fázist, az ércelőkészítést, nyersvasgyártást, acélgyártást egy nagyberuházás keretében. Nem vették volna számba a martinacélgyártást és a kokillaöntést a következő évek tervezésében, és „csak” konverteres acélgyártásban, folyamatos öntésben gondolkodtak volna a döntéshozók, nagyobb kapacitással. De mint tudjuk, a „mi lett volna, ha” típusú gondolkodás soha nem célravezető. Ma már csak konverteres acélgyártás folyik az ISD Dunaferr Zrt.-nél. A nyersvas- és acélgyártás területén azóta eltelt időszak fejlesztéseinek köszönhetően ezzel a két konverterrel jóval a névleges kapacitás felett dolgozunk, évek óta stabilan az 1,6–1,7 millió tonna acél/év termelési lehetőséggel.


A DMGK 2011. évi számainak tartalomjegyzéke 2011/1

2011/3

Lukács Péter PhD: A CO2-kibocsátáscsökkentés árnyoldalai Drawbacks of CO2 Emission Decrease Szente Tünde: DANUWIN 2011 — gazdaságfejlesztési konferencia Dunaújvárosban A Közép-Duna térség jövője DANUWIN 2011 – Economy Development Conference in Dunaújváros Future of Middle-Danube Region Dr. Horváth Ákos, dr. Szabó Zoltán: A gyártástechnológiák fejlődése a Dunai Vasműben az elmúlt 60 év alatt (Első rész) Development of process engineering at danube ironworks during the last 60 years (part one) Gyerák Tamás, Lukácsi István: Az acélmű történetének áttekintése Overview of the Steelworks History Dr. Varga Szabó Lajosné: Érték a múló időben! 15 éves a Gyöngyház Önkéntes Nyugdíjpénztár Value in the Passing Time Gyöngyház Voluntary Pension Fund is 15 Years Old Szente Tünde: A kétezer-tízes esztendő kitüntetettjei Awarded Persons in 2010 at Dunaferr Józsa Róbert: Méltó helyen, a hagyományoknak megfelelően At a worthy place according to the traditions

Dr. Horváth Ákos, dr. Szabó Zoltán: A gyártástechnológiák fejlődése a Dunai Vasműben az elmúlt 60 év alatt (Harmadik, befejező rész) Development of Process Engineering at Danube Ironworks During the Last 60 Years (Third, Final Part) Hevesiné Kővári Éva, Dér Tünde: „2010 — a Minőség Éve” tapasztalatai és eredményei a Dunaferrnél Experiences and Results of „2010 — The Year of Quality” at Dunaferr Véghely Tamás: A megújuló energiák integrálási lehetősége meglévő villamosenergia-rendszerekbe Integration Possibility of the Renewable Energies into Existing Electric Energy Systems Hevesiné Kővári Éva, Peterdi Andrea, Tálas Frigyes: Reach és clp rendeletek követelményeinek teljesítése az isd Dunaferr Zrt.-nél Fulfillment of Requirements of REACH and CLP Regulations at ISD Dunaferr Co. Ltd. Papp József: Adóterhelés, termelékenység és gazdasági növekedés Tax Charge, Productivity and Economical Growth Hevesiné Kővári Éva, Takács István: Sebestyén János, a dunapentelei vasmű létesítésének előkészítője, a Dunai Vasmű beruházásának kormánybiztosa The Preparator of Dunapentele Ironworks Establishment and the Government Commissioner of Danube Ironworks Investment

2011/2 Dr. Balogh László: A megújuló energiahordozókra vonatkozó Nemzeti Cselekvési Terv és kialakulásának tapasztalatai National Action Plan for Renewable Energy Carriers and Experiences of Its Formation Rombauer Gábor: Fenntarthatóság napfényben: az energiatakarékosság régi-új eszköze, a hőpajzs Sustainability in the Sunshine: Thermal Shield, the Old-New Tool of Energy Saving Dr. Sevcsik Mónika, Kerek István, dr. Nemes László: Termikus hulladékmegsemmisítők fejlesztése a TÜKI-ben Development of thermal waste destructors at TÜKI Dr. Horváth Ákos, dr. Szabó Zoltán: A gyártástechnológiák fejlődése a Dunai Vasműben az elmúlt 60 év alatt (2. rész) Development of process engineering at danube ironworks during the last 60 years (part two) Prof. Hardy Mohrbacher: Molibdénötvöző alkalmazása nagy szilárdságú acéllemezekben és -szalagokban gázszállító csővezetékek gazdaságos gyártása érdekében Molybdenum Alloying in High Strength Plate and Strip Steels for the Economic Production of Gas Transmission Pipelines Portász Attila: HSLA acélok szívósságának javítása Improvement of Fracture Toughness of HSLA Steels Szabó Zsolt Róbert: A modernizmus — és egy város — kialakulása, Weiner Tibor alkotása (Dunaújváros) Formation of Modernism — and of a Town — Creation of Tibor Weiner (Dunaújváros) Szente Tünde: Fejezetek Dunaújváros művelődéstörténetéből Chapters of Culture History of Dunaújváros Jakab Sándor: Pályázatok szakmai elismerése az ISD Dunaferr Zrt. vállalatcsoportnál Professional Recognition of Applications at ISD Dunaferr Co. Ltd. Company Group


2011/4 Dr. Sándor Péter: Az ISD Dunaferr vállalatcsoport energiagazdálkodásának rövid áttekintése Short overview of energy management of ISD Dunaferr Company Group Kun Erika, Horváth László: Az ISD Dunaferr társaságcsoport energiapiaci szereplése, energiapiaci változások Energy market participation of ISD Dunaferr Group of Companies, changes in the energy market Felföldiné Kovács Ágnes, Mészáros István: A másodlagos és a hulladékenergia jelene, eredmények és fejlesztési lehetőségek az ISD Dunaferr vállalatcsoportnál The present of secondary and waste energy. Results and development possibilities at ISD Dunaferr Company Group Bak János, Bíró Balázs, Katona József: Kohógáztüzelés lehetőségei és füstgázveszteségének csökkentése a léghevítőknél The possibilities of blast furnace gas firing and reduction of its waste gas loss at the Cowpers Dr. Sevcsik Mónika, dr. Kapros Tibor, Böszörményi Zoltán, Szerencse Tibor: Kazánok tüzelőanyag-összetételének optimalizálása Optimization of fuel material content of boilers Zsömbör István: Hulladékok elgázosítással történő energetikai hasznosítása Energetic utilization of wastes with gasification Czilik Mercédesz Katalin, dr. Sevcsik Mónika, dr. Kapros Tibor: Nem veszélyes ipari hulladékok brikettálása és az energetikai hasznosíthatóság tüzeléstechnikai vizsgálata Briquetting of non-dangerous wastes and combustion examination of its energetic utilization Szente Tünde: Egyhetes konferenciasorozat a Dunaújvárosi Főiskolán Week-long Conference Series at College of Dunaújváros Szente Tünde: A konverteres acélgyártás kezdete a Dunai Vasműben The Begining of Converter Steel-making at Dunai Vasmű Ironworks

227

Pályázati felhívás

Az ISD Dunaferr Zártkörűen Működő Részvénytársa ság — ISD Dunaferr Zrt. — és társaságai által alapított Dunaferr Alkotói Alapítvány Kuratóriuma az alapító okirattal összhangban bevezette a „DUNAFERR TANÁ CSOSA”, illetve a „DUNAFERR FŐTANÁCSOSA” cím adományozását.

A Tanácsos és Főtanácsos cím adományozásának célja: • Az ISD DUNAFERR Zrt. és az általa alapított, vagy részvételével működő gazdasági társaságoknál, illet ve vele együttműködésben lévő szervezeteknél, a Dunaferr érdekében végzett kiemelkedő — műszaki, gazdasági, humán — alkotó munka, tudományos tevé kenység erkölcsi elismerése, valamint • a Dunaferr Vállalatcsoport műszaki tudományos kul túrájának és progresszív értékeinek fokozottabb köz vetítése, kivetítése itthon és külföldön. A Tanácsos és Főtanácsos cím odaítélésének feltételei • A Tanácsos, illetve Főtanácsos cím a személyükben, szakmai felkészültségükben, teljesítményükben és tapasztalatukban kiemelkedő szakemberek részére adományozható. • Az elismerésben azok az ISD Dunaferr Zrt. valamint az általa alapított, és részvételével működő gazdasági társaságokkal munkaviszonyban álló, vagy e cégekkel korábban munkaviszonyban állt, illetve vele együtt működésben lévő szervezeteknél dolgozó szakembe rek részesülhetnek, akiket a Kuratórium munkájuk, tevékenységük alapján arra méltónak tart. A címet a Kuratórium visszavonhatja. A Dunaferr Tanácsosa, illetve a Dunaferr Főtanácsosa címet elnyerők erkölcsi elismerése Az alapítvány Kuratóriuma a Tanácsosi és Főtanácsosi címet elnyerők részére: OKLEVELET, ÉRMET ÉS JELVÉNYT ADOMÁNYOZ és a címek viselésére jogosultak kompetenciáját és szak mai tevékenységét közzé teszi. A cím elnyerésére, a Dunaferr Alkotói Alapítvány Kuratóriuma felé pályázatot nyújthatnak be: • Az ISD Dunaferr Zrt. és az általa alapított, vagy rész vételével működő vállalatok dolgozói, illetve nyugdí jasai és • a fenti vállalatok szervezeteinek vezetői, dolgozóik vagy nyugdíjasaik részére, valamint a vállalatcsoport tal tartósan együttműködő külső szakemberek részére, akiknek a munkája jelentős, kiemelkedő volt a Dunaferr Vállalatcsoport számára.

228

A Dunaferr Alkotói Alapítvány Kuratóriuma — a beérke ző pályázatok, illetve javaslatok elbírálása után – évente egy alkalommal maximum 5 fő részére adományoz: „DUNAFERR TANÁCSOSA”, illetve „DUNAFERR FŐTANÁCSOSA” címet.

• • • • • •

A pályázatot az alábbi szempontok alapján kell benyújtani, legfeljebb 5 oldal terjedelemben: a pályázó vagy javasolt személyi adatai, munkahelye, beosztása életútja, a szakmai munkájának jellemzői műszaki-gazdasági-humán szakmai közéletben vég zett tevékenysége eddigi szakmai elismerése találmánya, újításai, innovációs tevékenysége és publikációs tevékenysége stb. A Dunaferr Tanácsosok és Főtanácsosok testületének működése:

• A tanácsos és főtanácsos „címet” elnyertek testületet alapíthatnak. • Az alapítvány kuratóriuma az alapítók szándékát szem előtt tartva, folyamatos műszaki-tudományos együttműködést kezdeményez a tanácsosok csoportja, testülete és az alapítók között, elsősorban a tanácsosok véleményének hasznosítása érdekében. • A tudományos és gyakorlati kérdésekben való bármi lyen formájú együttműködést az alapítók és a tanácso sok egyaránt kezdeményezhetnek. • Az „Alkotói Nívódíj”, és a „Dunaferr Szakmai Pub likációs Nívódíj” pályázatok szakértői értékelése. A kuratórium döntési munkájának elősegítése érdekében az „Alkotói Nívódíj” és a „Dunaferr Szakmai Publi kációért Nívódíj” pályázatainak értékelésénél igénybe veszi a tanácsosok szakértelmét. Határidők: A pályázatok beadásának határideje: 2012. április 1. Pályázatok értékelése, díjak átadása: 2012. június 30-áig. A pályázatokat, ajánlott levélben az alábbi címre kérjük beküldeni: Dunaferr Alkotói Alapítvány, 2401 Dunaújváros Pf.: 110 A pályázattal kapcsolatosan részletes felvilágosítást, Jakab Sándor, az Alapítvány Kuratórium titkára ad. Telefonszám: 25-581-303, (30) 520-5760, e-mail cím: [email protected]. Dunaújváros, 2011. december 1. Az Alapítvány Kuratóriuma


ISD DUNAFERR. XLIX. évfolyam 4. szám (163) Kézirat lezárva: november TARTALOM MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK

Recommend Documents