پایان نامه بررسی گام به گام بهبود مصرف انرژی در صنعت فولاد

فصل اول

معرفی و کلیات

1-1 مقدمه

انسان از دیرباز در اندیشه استفاده مؤثر و مفید از توانایی‌ها، امکانات و منابعی که در اختیار داشته، بوده امّا در دنیای صنعتی امروز این امر بیش از هر زمان دیگری مورد توجّه قرار گرفته است. محدود بودن منابع سوخت فسیلی، افزایش بی‌رویه مصرف انرژی و به تبع آن افزایش فزاینده گازهای گلخانه‌ای و گسترش آلودگی محیط زیست سبب شده که موضوع کاهش مصرف انرژی و بهینه سازی مصرف آن از اولویت‌های اساسی در بخش انرژی کشور محسوب گردد.

بدون تردید فولاد یکی از کالاهای مهم و استراتژیک کشور و جزء مهمترین کالاها در صنعت کشور می‌باشد. بالا بردن کارایی و بهره‌وری عوامل تولید از جمله انرژی در کارخانجات فولاد را می‌توان یکی از راههای افزایش تولید و رسیدن به ظرفیت اسمی کارخانجات دانست. از این رو برای بهبود بهره‌وری عوامل مؤثر در تولید فولاد لازم است با بهره‌گیری از شیوه‌ها و متدهای علمی، تحقیقات کاربردی متناسب با شرایط و امکانات کشور اجرا نموده و در برنامه‌ریزی‌ها و سیاست‌گذاریهای آتی از یافته‌های آنها استفاده کرد.

1-2   بیان مساله و تعریف تحقیق

اقتصاد دانان برای بهره‌وری و نقش آن در توسعه اهمّیت زیادی قائلند. تأکید در این مورد به حدی است که برخی از آنها پدیده توسعه نیافتگی را مولود پایین بودن نرخ بهره‌وری می دانند[1]. لذا این موضوع بیانگر جایگاه ویژه بهره‌وری در استراتژی توسعه اقتصادی کشورها چه در سطح خرد و چه در سطح کلان بوده و آن را به عنوان یک دیدگاه فکری و اجتماعی و یک فرهنگ مطرح کرده است. در این دیدگاه انسان با نگرشی واقع گرایانه به زندگی، تفکر و هوشمندی خود فعّالیّت‌هایش را با ارزشها و واقعیات منطبق ساخته تا بهترین نتایج را در جهت اهداف مادی و معنوی به دست آورد. در شرایط کنونی افزایش بهره‌وری و استفاده کارا از امکانات موجود، عملاً از یک انتخاب، بالاتر رفته و به یک ضرورت تبدیل گردیده است.

   بررسی مولفه‌های رشد اقتصادی در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه پیشرو نشان می‌دهد که سهم افزایش بهره‌وری عوامل تولید از سهم افزایش میزان سرمایه‌گذاری پیشی گرفته است. در حالی که در برخی از کشورها از جمله کشورمان، پایین بودن نرخ بهره‌وری، مشکل کمبود منابع برای سرمایه‌گذاری را دو چندان ساخته است.[2] می‌توان گفت که امروزه بهره‌وری به ثروت ملل تبدیل گردیده و ارتقای مستمر آن به عنوان شرط بقای نظام ها شناخته می‌شود.[3]

    با وجود آنکه انرژی و نیروی انسانی ارزان از مزیت‌های نسبی اقتصاد ایران عنوان می‌شود، ولی با استفاده نادرست و اتلاف این منابع، از این مزیت‌ها بهره‌مندی لازم صورت نمی‌پذیرد.[4] همچنین نگاهی به وضعیت مصرف انرژی در ایران در مقایسه با سایر کشورهای جهان، اهمّیت توجّه به مقوله بهره‌وری را بیش از پیش روشن می‌نماید. شدت انرژی[5] که میزان انرژی مصرفی برای هر واحد تولید ناخالص داخلی می‌باشد در بخش صنعت کشورهای صنعتی حدود 50 تا 70 درصد شدت انرژی این بخش در ایران است.[6] در این راستا با توجّه به عنایت خاصی که به مسئله بهره‌وری در برنامه‌های توسعه معطوف می‌شود بایستی با انجام پژوهش‌های مناسب، عوامل مؤثر بر مصرف کشور را شناسایی نموده و با اتخاذ سیاست‌های اصولی و ارائه راهبردهای متناسب درصدد رفع تنگناها و عوامل بازدارنده رشد بهره‌وری برآمد. تاکید اصلی در این تحقیق اجرای مدل ارتقاء بهره‌وری انرژی در یک سازمان یا صنعت می‌باشد که صنعت فولاد ایران برای بررسی انتخاب شده است. در این راستا می‌توان با شناسایی و رتبه‌بندی راهکارها بهبود، گام موثری در مسیر بهبود مصرف انرژی در صنعت فولاد برداشت. در تحقیق حاضر سعی شده مدل پیشنهادی زیر(نمودار 1-1)، برای ارتقا بهره‌وری انرژی در یک سازمان به طور عملی تجربه ‌شود. برای نیل به این هدف ابتدا با شناسایی صنعت فولاد به عنوان یکی از صنایع انرژی‌بر کشور و عوامل موثر بر مصرف زیاد انرژی در این صنعت نسبت به معرفی شاخص‌های مصرف انرژی در صنعت فولاد اقدام کرده، سپس اهمیت نسبی آنها با استفاده از تکنیک‌های مرتبط مشخص می‌شود. در ادامه راهکارهای بهبود مصرف انرژی در فولاد را با استفاده از نظرات گروه خبره و کمک از تجارب عملی گذشته شناسایی کرده و در انتها راهکارهای بهبود را توسط تکنیک‌های تصمیم‌گیری چندگانه برای اتخاذ آسانتر تصمیم توسط مدیریت سازمان، رتبه‌بندی نموده و پتانسیل بهبود مصرف برای هر یک از راهکارها مشخص می‌شود. سازمان مورد مطالعه در این تحقیق شرکت فولاد آلیاژی ایران می‌باشد.

-3  ضرورت انجام تحقیق

 همواره انرژی، یکی از بحث های مهم و اصلی در تمامی صنایع جهان است و میزان مصرف انرژی به عنوان یکی از اصلی‌ترین فاکتورهای تعیین‌کننده قیمت تمام شده محسوب می‌شود. مثلاً قیمت فولاد در اکراین به عنوان یکی از مدعیان این صنعت در جهان همواره متاثر از قیمت گاز وارداتی از روسیه بوده است.

     از طرف دیگر انرژی یکی از فاکتورهای تعیین مکان سرمایه‌گذاری می‌باشد. چرا که وجود انرژی و امکان در دسترس بودن آن فاکتور اصلی جهت سرمایه‌گذاری صنایع مختلف می‌باشد و سوی دیگر مصرف انرژی خصوصاً به صورت فسیلی، دارای آلایندگی زیست محیطی بوده و در کشورهای صنعتی حتی در صورت وجود و مقرون به صرفه بودن بخاطر ایجاد آلایندگی با محدودیت مواجه است.

   صنعت فولاد به عنوان یک صنعت مادر و انرژی بر 5 درصد کل مصرف انرژی جهان را به خود اختصاص داده است. این عدد در برخی کشورها از جمله ژاپن به 12 درصد هم می‌رسد و غالبا این انرژی از سوخت‌های فسیلی نظیر زغال سنگ (آلاینده ترین سوخت فسیلی در جهان) تأمین می‌شود. همواره در جهان دغدغه مصرف بی‌رویه انرژی وجود داشته امّا در ایران کمتر به این موضوع توجّه شده است و انرژی ارزان، ارزان‌تر هدر می رود. این موضوع عمیقاً نیاز به توجّه خاص و ویژه جهت حفظ ارزش افزوده و حفاظت از محیط‌زیست را دارد. سرانه مصرف انرژی در کشورهای صاحب تکنولوژی فولاد از جمله ژاپن و آلمان در حدود 19 گیگاژول در هر تن و نرم این مصرف در دنیا حدود 25 گیگاژول در هر تن است اما این عدد در ایران فراتر از 45 گیگاژول در هر تن می‌باشد. هر چند به خاطر یارانه‌ای بودن انرژی در ایران، میزان و علل مصرف بالای انرژی در صنعت فولاد ایران کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و یا برخی از راه‌کارهای پیشنهادی عملی نشده است. این در حالی است که تمامی کشورهای صاحب تکنولوژی از تجهیزات انرژی بر زیست محیطی نظیر غبارگیر اسیداسیون کوره بلند استفاده می‌کنند که باعث کاهش سرانه مصرف انرژی می‌شود که در ایران کمتر این نوع تجهیزات پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرد.

1-4  اهداف تحقیق

   همه ساله مقادیر قابل توجهی از منابع و عوامل تولید کشور (بخصوص انرژی) در صنعت فولاد مورد استفاده قرار گرفته و متعاقب آن مقادیر چشمگیری از تولیدات مربوطه به بازار عرضه شده که در جامعه مصرف می‌گردد. در این میان شناخت عوامل موثر در مصرف فولاد و چگونگی به‌کارگیری آنها در پروسه تولید، در جهت ایجاد تغییرات لازم و مطلوب و ارائه تحلیلهای مبتنی بر اصول اقتصادی، تولید کنندگان را به بهره‌گیری کاراتر نهاده های موجود و در نتیجه کسب محصول و درآمد بیشتر رهنمون می‌سازد. نیل به این منظور، مستلزم اجرای مطالعات و پژوهش‌های متناسب و کاربردی می‌باشد و بر پایه یافته ها و نتایج حاصل از چنین مطالعاتی تولیدکنندگان در مدیریت واحدهای خویش به اصول اقتصادی توجّه خواهند داشت. در همین راستا هدف اصلی این تحقیق ارائه راهکارهای بهبود مصرف انرژی در صنعت فولاد ایران می‌باشد و از اهداف فرعی آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

1- شناخت تحلیل وضعیت موجود

2- ارائه راه‌حل های مناسب در جهت افزایش بهره‌وری

3- اولویت‌بندی راهکارهای ارائه شده

1-5  سوالات تحقیق

سوالات اصلی  در این  تحقیق به صورت زیر می‌باشند

راهکارهای بهبود مصرف انرژی در صنعت فولاد ایران چیست؟

اولویت انجام راهکارها به چه صورت می‌باشد؟

1-6  فرضیات تحقیق

فرضیات مورد استفاده در این تحقیق به صورت زیر می‌باشند

در این تحقیق انواع مختلف فولاد به صورت یکسان در نظر گرفته می‌شوند.

تاثیر راهکارها برای فولادهای مختلف یکسان در نظر گرفته شد.

1-7  محدودیت‌های تحقیق

امکان آن وجود دارد که تمامی پرسشنامه‌ها به ما برنگردد.

ممکن است منابع جمع آوری اطلاعات همکاری لازم را با ما نداشته باشند.

1-8  مروری بر تحقیقات پیشین

در این تحقیق برای ارزیابی و استخراج معیارها، شاخص‌های مناسب و مدل‌های مناسب مطالعات کتابخانه‌ای گسترده‌ای انجام گرفته است که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می‌شود:

در سال 1381 نادر دشتی به بررسی بهره‌وری انرژی در صنعت سیمان پرداخته است و با استفاده از سه شاخص سولو،کندریک و ترانسلوگ، بهره‌وری را مورد بررسی قرار داده و راهکارهایی در جهت افزایش بهره‌وری انرژی ارائه نموده است.]11[

سال 1382سید علی میرنژاد در پایان‌نامه کارشناسی ارشد خود به شناسایی و اولویت‌بندی عوامل موثر بر بهره‌وری شرکت فراورده‌های نسوز پارس یزد با استفاده از تکنیک‌های تصمیم‌گیری MCDM[7] در محیط فازی پرداخته است.تکنیک‌هایی که وی در تحقیق خود به کار گرفته است AHP، [8]TOPSIS، [9]ELECTRE و LINMAM[10] می‌باشد. از این پایان‌نامه می‌توان مباحث مربوط به تکنیک‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره را برداشت کرد.[33]

در سال 1383 محمدصادق پیماندار در کتاب تحلیل و محاسبه بهره‌وری به بررسی انواع بهره‌وری انرژی، بهره‌وری نیروی انسانی و بهره‌وری سرمایه پرداخته است. از این کتاب می‌توان جهت محاسبه بهره‌وری انرژی در تجهیزات انرژی‌بر استفاده کرد.]13[

در سال 1385 کامبیز رضاپور و محمدحسن زربخش در کتاب مبانی صرفه‌جویی و اصول مدیریت انرژی، راهکارهای مناسب جهت بهینه‌سازی انرژی را تشریح نموده‌اند. از این کتاب می‌توان مفاهیم و اصول مدیریت انرژی را برداشت کرد.]12[

در سال 1385 راهکارهای قابل اجرا در کارخانه سیمان شمال جهت بهینه‌سازی مصرف انرژی الکتریکی توسط آقایان ذبیحی، موسی خانی و نصرآبادی ارائه شد. این راهکارها نتیجه انجام ممیزی انرژی در این واحد تولیدی می‌باشد ولی در ادامه‌ی ارائه راهکارها در این تحقیق، اولویت انجام آنها مشخص نشده است.[16]

آقایان فاتحی‌فر،‌ پاک‌نیا و کشاورز در سال 1385 راهکارهای عمومی و کلی را برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی ارائه نمودند. ایشان در مقاله خود استفاده از تکنولوژی‌های جدید و مواد اولیه بهتر و سازگار با محیط زیست و استفاده بهینه از مواد و بازیابی آنها در صنایع مختلف را به عنوان راهکارهایی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی معرفی کردند.[17]

در سال 1385 شایگان و راست‌گفتار به بهبود مصرف انرژی در صنعت کاشی و سرامیک پرداخته‌اند. در این مقاله پس از اشاره به فرآیند تولید محصولات کاشی و سرامیک و روش‌های ساخت کاشی، به حامل‌های انرژی در بخش‌های مختلف تولید در صنعت کاشی و سرامیک و پتانسیل صرفه‌جویی انرژی کل در این صنعت پرداخته است.[18]

مسعود هنرور در سال 1385 نسبت به بررسی وضعیت مصرف انرژی و روشهای بهینه‌سازی در شرکت قند اصفهان پرداخته و راهکارهای مناسبی را جهت نیل به مقصود خود معرفی نموده است. در این تحقیق نیز راهکار‌های ارائه شده رتبه‌بندی نشده و اولویت انجام آنها مشخص نمی‌باشد.[25]

در سال 1385 حمیدرضا شهری مطالعه کلی در روش‌های بهینه‌ سازی مصرف انرژی در کارخانجات سیمان ایران انجام داده و در انتها مطالعات و تحلیل‌های بیشتر برای الگوهای مصرف در این صنعت را متذکر شده است.[19]

 در سال 1386 داودنژاد به شناسایی و ارزیابی روش‌های بهبود بهره‌وری انرژی در پالایشگاه سرخون پرداخته است و سپس با استفاده از تکنیک [11]AHP راهکارهای به‌دست آمده را رتبه‌بندی نموده است. از این پایان‌نامه می‌توان مباحث مربوط به مدیریت انرژی را برداشت کرد. [15]

در سال 1387مجتبی طواری، محمد علی سوخکیان و سیدعلی میرنژاد عوامل موثر بر بهره‌وری نیروی انسانی را با استفاده از تکنیک‌های MCDMشناسایی و اولویت‌بندی کردند. ایشان در تحقیق خود از روش‌های AHP، TOPSIS، ELECTRE و [12]SAW را استفاده کرده‌اند. از این پایان‌نامه می‌توان مباحث مربوط به تکنیک‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره را برداشت کرد [34]

در بررسی‌های انجام شده توسط فارلا و همکارانش [20] شاخص مصرف انرژی برای مقایسه بین‌المللی با استفاده از چهار منبع مختلف مقایسه شده است. این بررسی نشان‌دهنده اشتباهات متعددی در گزارش‌دهی  اطلاعات است که مقایسه ها را مشکل می کند. همچنین در نظر گرفتن مرزهای متفاوت برای واحدها و تعریف به کار رفته برای انرژی (از جمله مواد اولیه) می‌تواند به طور مضاعف مقایسه‌ها را مخدودش کند.

ایچهامر و همکارانش‌[21] ‌توصیه می‌کنند در مطالعات مقایسه‌ای آنالیز دقیق‌تر و با در‌نظر گرفتن پارامترهای جزئی در فرآیند و حتی‌الامکان شاخص‌های توصیفی از جمله ساختار حامل‌های آهن، احیاء کننده‌ها، نحوه بازیافت گازهای حامل انرژی فرایند، ظرفیت‌های تولید، میزان در‌هم تنیدگی و مانند آن صورت گیرد.