Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Física y Naturales Asesoría para la utilización del MDL en proyectos de reducción de GEI en el sector energético colombiano
LÍNEA BASE
PROYECTO MODERNIZACIÓN DE LA INDUSTRIA
SIDERURGICA INTEGRADA ACERIAS PAZ DEL RÍO S.A.
INFORME FINAL
Presentado a:
UPME
Por:
ACADEMIA COLOMBIANA DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES
(ACCEFYN)
Bogotá, Julio de 2003
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TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN .......................................................................... 1
2. OBJETIVO DE ESTE DOCUMENTO ........................................... 2
3. TIPO DE PROYECTO .................................................................. 3
4. METODOLOGÍA ........................................................................... 4
4.1 ESCENARIO BASE ........................................................................................ 4
4.1.1 Frontera del proyecto ...................................................................................... 6
4.1.2 Fugas del proyecto .......................................................................................... 6
4.1.3 Tiempo de vida del proyecto ............................................................................ 6
4.1.4 Adicionalidad ................................................................................................... 6
4.2 METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LAS EMISIONES DE LA LÍNEA BASE ................................................................................................... 7
5. EMISIONES DE LOS ESCENARIOS ......................................... 15
5.1 ESCENARIO BASE. CALCULO DE EMISIONES ........................................ 15
5.2 ESCENARIO BASE. PROYECCIÓN DE EMISIONES .................................. 16
5.3 ESCENARIOS CON PROYECTO ................................................................. 16
5.3.1 Escenario 1. Emisiones del proyecto ............................................................. 25
5.3.2 Escenario 2. Emisiones del proyecto ............................................................. 26
5.4 CÁLCULO DE LA REDUCCIÓN DE EMISIONES ........................................ 27
5.5 PROYECCIÓN DE LA REDUCCIÓN ANUAL DE EMISIONES .................... 28
ULTIMA PAGINA DE ESTE INFORME ................................................. 28
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TABLAS
Tabla 1. Producción del Alto Horno de APDR ............................................................. 4
Tabla 2. Escenario Base. Producción, energía consumida y emisiones totales de CO2 ................................................................................................................ 15
Tabla 3. Escenario Base: Energía y emisiones de los combustibles. ......................... 15
Tabla 4. Escenario Base. Índices de energía y de emisiones. ................................... 15
Tabla 5. Escenario 1. Producción, energía consumida y emisiones totales. .............. 25
Tabla 6. Escenario 1. Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos ........................................................................................................ 26
Tabla 7. Índices de energía y de emisiones para el primer escenario. ....................... 26
Tabla 8. Escenario 2. Producción, energía consumida y emisiones totales. .............. 26
Tabla 9. Escenario 2. Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos ........................................................................................................ 27
Tabla 10. Escenario 2. Índices de energía y de emisiones ........................................ 27
Tabla 11. Calculo de la reducción de emisiones en los dos escenarios ..................... 28
FIGURAS Figura 1. Diagrama de flujo de APDR .......................................................................... 5
Figura 2. Escenario Base. Flujo de Masa dentro de la planta de producción. .............. 8
Figura 3. Escenario Base. Consumo de energía en la planta de producción ............. 10
Figura 4. Escenario Base. Producción de gas de coque en la planta de coquización. ........................................................................................................ 11
Figura 5. Todos lo escenarios. Flujos de energía en la planta de fuerza. .................. 12
Figura 6. Escenario Base. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema. ............................................................................................................... 13
Figura 7. Escenario 1. Flujos de masa dentro de la planta de producción. ................ 17
Figura 8. Escenario 2. Flujos de masa dentro de la planta de producción ................. 18
Figura 9. Escenario 1. Consumos de energía para cada uno de los procesos en la planta de producción ....................................................................................... 20
Figura 10. Escenario 2. Consumos de energía para cada uno de los procesos en la planta de producción .................................................................................. 21
Figura 11. Escenarios 1 y 2. Producción de gas de coque en la planta de coquización. ........................................................................................................ 22
Figura 12. Escenario 1. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema. ............................................................................................................... 23
Figura 13. Escenario 2. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema. ............................................................................................................... 24
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1. INTRODUCCIÓN
En la formulación de Proyectos para el MDL, es necesario desarrollar Líneas Base específicas para cada proyecto, y Procedimientos de Monitoreo y Verificación de la Reducción de Emisiones que genera el Proyecto. El cálculo de la reducción de emisiones depende fundamentalmente de la denominada Línea Base, la cual es el escenario de emisiones de CO2 que ocurrirían en ausencia del proyecto. El proyecto MODERNIZACIÓN DE LA INDUSTRIA SIDERURGICA INTEGRADA ACERIAS PAZ DEL RIO S.A desarrolla una serie de transformaciones de tipo tecnológico que conllevan ahorro de energía, mejora de la productividad de la planta y por ende, reducción de emisiones de CO2 tanto globales para la planta como por unidad de producto terminado. En el presente documento se desarrollan los lineamientos generales para la formulación de la línea base de emisiones del mismo y para la estimación de reducción de emisiones durante la vida del proyecto.
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2. OBJETIVO DE ESTE DOCUMENTO
El objetivo de este documento es:
Desarrollar la metodología para una Línea Base aplicable al proyecto de MODERNIZACION DE LA INDUSTRIA SIDERURGICA INTEGRADA ACERIAS PAZ DEL RIO S.A. y similares.
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3. TIPO DE PROYECTO
El proyecto de APDR es un proyecto de eficiencia energética, consistente en la rehabilitación de la Industria Siderúrgica Integrada de Paz de Río, con los siguientes componentes:
Cambio de equipos viejos por unos más eficientes
Rediseño de procesos con ahorros de energía.
Instalación de sistemas automáticos de control de procesos que mejoran la eficiencia energética.
Conversión de procesos de tandas a procesos continuos.
Aumento en la capacidad de producción con disminución de la intensidad energética por unidad de producto.
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4. METODOLOGÍA
4.1 ESCENARIO BASE
El proceso productivo en APDR (Siderúrgica Integrada Acerías Paz del Río), como se describe en el documento descriptivo del proyectoa, se compone de cuatro grandes etapas: Minería, Fabricación Primaria (Sinterización, Coquería y Alto Horno), Aceración (Convertidores y Horno Eléctrico) y Laminación (Ver Figura 1). APDR es una empresa que opera en Colombia desde hace más de 50 años y su capacidad de producción no ha variado de manera significativa en los últimos años. La producción anual del Alto Horno se da en la Tabla 1. En los últimos 15 años su producción ha sido ligeramente superior a 300.000 ton/año. A pesar de las variaciones en los precios de los combustibles y demás insumos, su disponibilidad y en otros factores que afectan la producción de la planta, ésta se ha mantenido prácticamente constantes. De acuerdo a lo anterior, se toma como escenario base el promedio de la producción diaria de los últimos 16 meses (año 2002 mas 4 meses del 2003) multiplicado por 365 días para obtener el comportamiento de la planta en un año en cuanto se refiere a su producción, consumos de materias primas, combustibles, y otros insumos
Tabla 1. Producción del Alto Horno de APDR
PRODUCCIÓN
Año Programado
(ton) Obtenido
(ton) Desviación
(ton) Cumplido
(%) Rendimiento
Real (%)
2003(Acum.) 140,410 140,121 -289 100 94
2002 331,350 312,878 -18,472 94 96
2001 306,900 319,821 12,921 104 98
2000 325,573 287,384 -38,189 88 98
1999 333,900 265,603 -68,297 80 96
1998 298,820 260,367 -38,453 87 96
1997 320,400 323,680 3,280 101 97
1996 301,650 288,829 -12,821 96 96
1995 315,600 287,792 -27,808 91 98
1994 261,810 250,781 -11,029 96 93
1993 330,800 249,499 -81,301 75 93
1992 325,800 307,900 -17,900 95 97
1991 334,510 316,820 -17,690 95 96
1990 326,700 331,992 5,292 102 97
1989 301,300 303,134 1,834 101 89
a Documento descriptivo de APDR de ACCEFYN.
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Figura 1. Diagrama de flujo de APDR
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La producción en el Escenario Base del Alto Horno es de 319.740 ton/año, y la producción de Terminados correspondiente es de 238.445 ton/año.
4.1.1 Frontera del proyecto
La frontera del proyecto está definida por la planta de producción en Belencito incluyendo todos los procesos que allí se realizan y se realizarán después de cambiados los equipos y automatizados los procesos. Dentro de la frontera es necesario considerar todos los flujos de masa y energía que ocurren dentro de ella en los diferentes procesos, y los flujos que entran y salen al sistema como un todo.
4.1.2 Fugas del proyecto
Las fugas del proyecto se producen cuando las reducciones alcanzadas en un lugar o proceso dentro de la frontera del proyecto causan un aumento de emisiones en otro. En el caso de APDR no se han identificado fugas.
4.1.3 Tiempo de vida del proyecto
El tiempo de vida del proyecto está relacionado con la vida útil de los equipos de los procesos. Se consideran tres períodos de acreditación de 7 años (21 años).
4.1.4 Adicionalidad
Por una parte, la adicionalidad, entendida como la reducción de emisiones por causa de la modernización de la planta es muy clara y se detalla mas adelante cuando se consideren los cálculos de emisiones tanto de la línea base como del proyecto. Por otra parte, se considera que la adicionalidad del proyecto está dada porque la aceptación de este proyecto por parte del MDL ayudará a superar barreras de tipo económico, financiero y político así:
APDR es una empresa que viene en recuperación de sus dificultades financieras, que no han permitido la participación de capital tanto nacional como extranjero para su proceso de modernización. Los recursos provenientes del MDL pueden contribuir a la superación de las barreras financieras no solamente por el monto de los ingresos que
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podrían provenir de la venta de CERs sino por el mejoramiento de la percepción internacional del Riesgo País.
Aseguramiento de la equity del proyecto debido a la difícil situación financiera de la empresa.
Los potenciales financiadores requieren una garantía de que el proyecto se ejecutará y de que el proyecto pagará la deuda oportunamente.
Los inversionistas para mitigar el Riesgo País esperan tasas de retorno de la inversión superior a las acostumbradas.
Una carta de intención de compra de los CER por parte de una organización u agencia internacional reduce la percepción del Riesgo País.
4.2 METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LAS EMISIONES DE LA LÍNEA BASE
Los tres grandes componentes que se encuentran dentro de la frontera definida para este proyecto son:
Planta de coquización
Planta de producción
Planta de fuerza Para calcular las emisiones de CO2 en el escenario base, es necesario establecer los flujos de masa y energía, y cuantificarlos en cada una de las etapas del proceso y para todos los procesos dentro de la frontera del sistema. La Figura 2 muestra los flujos de masa dentro de la planta de producción en el escenario base.
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Figura 2. Escenario Base. Flujo de Masa dentro de la planta de producción.
615089 290447
Total Mineral de
HierroCoque Total
456634
51270
Caliza Fina Mineral de Fe FinoCoque Para
Sinter
269267
Mineral de Fe
GruesoPlanta de Sinter
Coque para Alto
Horno
158455 488282 239177
Alto Horno Chatarra
319740 24480
300715
Convertidor Chatarra
385532 84817
313322
Lingotes
236403 76419
Tochos Planchones
67447
207811
Palanquillas Lámina Curva
195301 64237
Productos
LargosProductos Planos
182000 56445
Alambrones Redondos Lámina Gruesa Lámina Delgada
148239 33761 10369 46076
PRODUCCIÓN ALTO HORNO=319.740 ton/año
876 ton/día x 365 días/año
5.95% en perdidas
Acero liquido = 81,27% de carga total
ton/año ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año ton/año ton/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/año
ton/año ton/año
ton/año ton/año
ton/año ton/año ton/año ton/año
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Este Escenario Base corresponde a una producción del alto horno de 319.740 ton/año, valor establecido como el promedio anual, evaluado sobre la base del promedio diario del año 2002 mas los primeros cuatro meses del año 2003, multiplicado por 365 días. La Figura 3 muestra los consumos de energía del escenario base para cada uno de los procesos en la planta de producción. Todos los valores allí consignados han sido calculados a partir de las intensidades energéticas de cada proceso multiplicadas por el total de producto. La Figura 4 muestra la producción de gas de coque en la planta de coquización, calculada a partir del índice de producción de gas de coque por tonelada de coque producido. Se muestran también los flujos de gas de coque hacia la planta de fuerza y los otros procesos. La Figura 5 muestra los flujos de energía en la planta de fuerza, en la cual se generan tanto electricidad para consumo interno como vapor y aire caliente. Los combustibles empleados en esta planta de fuerza son carbón mineral, gas de coque y gas de alto horno, productos de la planta de coquización y de la planta de producción, respectivamente. La Figura 6 muestra los flujos de energía de todo el sistema. Aquí se distinguen dos tipos de flujos de energía: los flujos entrantes al sistema y los flujos internos entre componentes del sistema. Para calcular las emisiones de CO2, basta con calcular las emisiones producidas por los flujos de energía entrantes al sistema haciendo caso omiso de los flujos internos entre las componentes del sistema.
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Figura 3. Escenario Base. Consumo de energía en la planta de producción
Alto Horno
319740 ton/año 488282 ton/año
Unidad 16.87 kWh/ton Unidad 56.6 kWh/ton
Total 5394 MWh/año Total 27637 MWh/año
Energía 14273 Gcal/año Energía 73127 Gcal/año
ConvertidoresTren
MorganAlambrones
313322 ton/año 207811 ton/año 148239 ton/año 148239 ton/año
Unidad 38.2 kWh/ton Unidad 42 kWh/ton Unidad 160 kWh/ton
Total 11969 MWh/año Total 8728 MWh/año Total 23718 MWh/año
Energía 31670 Gcal/año Energía 23094 Gcal/año Energía 62758 Gcal/año
Unidad 66.763335 m3/ton Unidad 28.9066 m
3/ton
Total 13874155 m3/año Total 4285084 m
3/año
Energía 122981 Gcal/año Energía 37983 Gcal/año
146074.97 Gcal/año 100741 Gcal/año
Horno de Fosos Tren 450 Barras
236903 ton/año 33761 ton/año 33761 ton/año
Unidad 71.7 kWh/ton Unidad 102.1 kWh/ton
Total 16986 MWh/año Total 3447 MWh/año
Energía 44945 Gcal/año Energía 9121 Gcal/año
Unidad 31.8 kg/ton Unidad 87.13 m3/ton
Total 7533515 kg/año Total 2941595 m3/año
Energía 67048 Gcal/año Energía 26074 Gcal/año
111993.1 Gcal/año 35195.1 Gcal/año
Laminas
CalentadorTren
SteckelCalentador
Bobinas
Placas
64237 ton/año
Gas de coke 5200 kcal/m3 Unidad 165 kWh/ton
Gas Natural 8864 kcal/m3 Total 10599 MWh/año
Heavy Oil 9654 kcal/l Energía 28045 Gcal/año
Crudo Oil 36540 kcal/gal Unidad 115.42419 m3/ton 287033 Gcal/año
Aceite Diesel 9151 kcal/l Total 7414504 m3/año 343525 Gcal/año
ACPM 34635 kcal/gal Energía 65722 Gcal/año 630557 Gcal/año
Alquitrán 8900 kcal/kg Unidad 71 m3/ton 2.64 Gcal/año
Electricidad 2646 kcal/kWh Total 4560827 m3/año
Energía 23716 Gcal/año
117483.69 Gcal/año
Electricidad
Planta de Sinter
Electricidad
Productos
Productos
Productos
Electricidad
Horno para Tochos
Energía Total
Tren 710
Productos
Electricidad
Gas Natural
182000 ton/año
Producción total
de planos56445 ton/año
Colado de
Lingotes
Poder Calorífico Productos
Electricidad
Horno Planchones
Energía Total
Tren 1.100
Productos
Electricidad
Alquitrán
Horno de
Sostenimiento
Productos
Electricidad
Gas Natural
Energía Total
Productos
Horno para
palanquillas
Línea de Corte
Productos
Producción total
largos
Energía Total
Productos
Electricidad
Gas Natural
Energía Total
Consumo unitario
Gas Natural
Gas de
Coque
Producción total 238445 ton/año
Energía eléctrica total
Energía de combustibles total
Energía total
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Figura 4. Escenario Base. Producción de gas de coque en la planta de coquización.
31828385 m3/año
122754520 m3/año
422.64 m3/ton coke
90926135 m3/año
418210 ton/año 0.6945 ton coque/carbón 290447 ton/año
Planta de Fuerza
Coque
Otros Procesos y
Pérdidas
Carbón Coquizable Horno de Coque
Gas Coque
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Figura 5. Todos lo escenarios. Flujos de energía en la planta de fuerza.
Escenario Base 31828 103m
3/año
Escenario Base 81393 ton/año Escenario No. 1 34584 103m
3/año
Escenario No. 1 104121 ton/año Escenario No. 2 34584 103m
3/año
Escenario No. 2 104121 ton/año
GENERADOR Escenario Base 521315 103m
3/año
Escenario Base 132481 MWh/año Escenario No. 1 536030 103m
3/año
Escenario No. 1 175000 MWh/año Escenario No. 2 536030 103m
3/año
Escenario No. 2 175000 MWh/año
Escenario Base 649775 103m
3/año
Escenario No. 1 686585 103m
3/año
Escenario No. 2 686585 103m
3/año
VAPOR 100076 MWh-equiv.
CARBON
GENERACION DE ELECTRICIDAD
GAS DE COQUE
GAS DE ALTO HORNO
AIRE CALIENTE
PLANTA DE FUERZA
CALDERA
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Figura 6. Escenario Base. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema.
PRODUCCIÓN 238445 ton/año
Energía 4180158 Gcal/año
Emisiones 1580807 ton CO2/año
Energía Específica 17.53 Gcal/ton
Emisiones Especifica 6.63 ton CO2/ton producto
Gas de Coque
418210 ton/año 28515337 m3/año
Alquitrán
81393 ton/año 87050 kWh/año
Gas de coke 5200 kcal/m3
Alquitrán 25.8 tC/TJ
Gas Natural 8864 kcal/m3
Crudo de Castilla 20.0 tC/TJ Gcal/año TJ/año ton C/año ton CO2/año
Heavy Oil 9654 kcal/l Carbón 25.8 tC/TJ 3094756 12967 334549 1226681
Crudo Oil 36540 kcal/gal Gas Natural 15.3 tC/TJ 602308 2524 65111 238739
Aceite Diesel 9151 kcal/l Gas de Coque 29.5 tC/TJ 252760 1059 16204 59414
ACPM 34635 kcal/gal ACPM 20.2 tC/TJ 230334 55973
Alquitrán 8900 kcal/kg Gas de alto horno 29.5 tC/TJ 4180158 1580807
Electricidad 2646 kcal/kWh
Carbon 7400 kcal/kg
Electricidad de la red 643 t CO2/GWh
Factor de Emisión de Línea Base Colombiana
Poder Calorífico
PLANTA DE FUERZA
PLANTA DE
PRODUCCIÓN
Carbón Coquizable
TOTALES
Combustible
ESCENARIO BASE. CALCULO DE EMISIONES DE CO2
Carbón Mineral
Gas Natural
Carbón Mineral
Carbón Coquizable
Calculo de Energía y Emisiones
Factores de Emisión del IPCC
PLANTA DE
COQUIZACIÓN
Compra de Energía
Eléctrica
ÍNDICES
Gas Natural
Energía Eléctrica Comprada
Energía
Eléctrica
Vapor
Aire
Caliente
Gas de
Coque
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Las emisiones se calculan a partir de la cantidad de cada unos de los combustibles entrantes al sistema, sus respectivos poderes caloríficos y Factores IPCC de Emisiones: Para cada combustible entrante al sistema:
Emisiones (tCO2) = Consumo combustible (unidad) * Poder calorífico (kCal/unidad) *(4.1868 TJ/106 kCal)* Factor IPCC Emisiones del Combustible (t C/TJ) *(44 tCO2/12 tC) En el caso de la energía eléctrica que se compra de la red:
Emisiones (tCO2) = Electricidad comprada (MWh) * Factor Emisiones de la Línea Base Colombiana (x,xxxx tCO2/MWh)b Las emisiones totales anuales son la suma de las emisiones de cada combustible.
b El coeficiente de emisiones de la Línea Base es el resultado de considerar el mix sin la energía hidroeléctrica. Ver documento de la Línea Base Colombiana en este estudio
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5. EMISIONES DE LOS ESCENARIOS
5.1 ESCENARIO BASE. CALCULO DE EMISIONES
La producción, la energía consumida y las emisiones totales de CO2 del escenario base son:
Tabla 2. Escenario Base. Producción, energía consumida y emisiones totales de CO2
Producción 238445 ton/año
Energía 4180158 Gcal/año
Emisiones 1580807 ton CO2/año
La Tabla 3 resume los resultados de energía y emisiones para los combustibles consumidos en el escenario base.
Tabla 3. Escenario Base: Energía y emisiones de los combustibles.
Gcal/año TJ/año ton C/año ton CO2/año
3094756 12967 334549 1226681
602308 2524 65111 238739
252760 1059 16204 59414
230334 55973
4180158 1580807TOTALES
Combustible
Gas Natural
Carbón Mineral
Carbón Coquizable
Calculo de Energía y Emisiones
Energía Eléctrica Comprada
Fuente: Cálculos de ACCEFYN
Se calculan también los índices de energía y de emisiones por unidad de producto como el cuociente de las emisiones totales de CO2 equivalente del proceso de producción dividido por la cantidad de producto.
Tabla 4. Escenario Base. Índices de energía y de emisiones.
Energía Específica 17.53 Gcal/ton
Emisiones Especifica 6.63 ton CO2/ton producto
ÍNDICES
Este índice permitirá comparar las emisiones actuales con las emisiones futuras después de realizado el proyecto. Esta consideración es importante porque como
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resultado del proyecto aumentará la producción, aumentando las emisiones con relación a las actuales, pero las emisiones por unidad de producto disminuirán.
5.2 ESCENARIO BASE. PROYECCIÓN DE EMISIONES
Para la proyección de las emisiones se considera que el nivel de producción actual de terminados estimado en 238.445 ton/año y el consumo de combustibles se mantendrá durante los próximos quince años, lo cual implicaría que las emisiones del escenario base se mantendrán constantes en los próximos 21 años.
5.3 ESCENARIOS CON PROYECTO
En el caso del proyecto se consideran dos escenarios a saber:
Un primer escenario en el cual se aumenta la producción del alto horno de 319.740 ton/año a 335.800 ton/año por medio de reformas en el proceso de extracción del mineral y en la alimentación de la planta de sinter, mejoras en la planta de sinter, y en el alto horno, tal como se detallan en el documento descriptivo del proyecto.
Un segundo escenario en el cual se aumenta la producción en el alto horno a 335.800 ton/año por medio de las mismas reformas del escenario anterior y además se introduce en la planta de acero, la metalurgia de cuchara y el proceso de colada continua.
Para calcular las emisiones de CO2 en los dos escenarios, se sigue la metodología propuesta para el escenario base se establecen los flujos de masa y energía, y se cuantifican en cada una de las etapas del proceso y para todos los procesos dentro de la frontera del sistema. La Figura 7 muestra los flujos de masa dentro de la planta de producción en el primer escenario de proyecto. La Figura 8 muestra los flujos de masa dentro de la planta de producción en el segundo escenario de proyecto.
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Figura 7. Escenario 1. Flujos de masa dentro de la planta de producción.
646000 285000
Total Mineral de
HierroCoque Total
514000
50000
Caliza Fina Mineral de Fe FinoCoque Para
Sinter292000
Mineral de Fe
GruesoPlanta de Sinter
Coque para Alto
Horno132000 550000 235000
Alto Horno Chatarra
335800 25500
315820
Convertidor Chatarra
404900 89100
329100
Lingotes
248816 80262
Tochos Planchones
70340
218261
Palanquillas Lámina Curva
205100 67467
Productos
LargosProductos Planos
191153 59284
Alambrones Redondos Lámina Gruesa Lámina Delgada
155751 35402 10891 48393
PRODUCCION ALTO HORNO POR MEJORAS A 335.000 ton/año
920 ton/dia x 365 dias/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año ton/año ton/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/añoton/año
ton/año
ton/año
ton/año ton/año
ton/añoton/año
ton/año ton/año ton/año ton/año
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Figura 8. Escenario 2. Flujos de masa dentro de la planta de producción
646500 285000
Total Mineral de
HierroCoque Total
514400
50000
Caliza Fina Mineral de Fe FinoCoque Para
Sinter292000
Mineral de Fe
GruesoPlanta de Sinter
Coque para Alto
Horno132100 550000 235000
Alto Horno Chatarra
335800 25500
315820
Convertidor Chatarra
89100
336650
Lingotes
257725 78916
Colada Continua Planchones
250225 69659
Bobinas
66342
Productos
LargosProductos Planos
233185 58289
Alambrones Redondos Lámina Gruesa Lámina Delgada
194678 38395
PRODUCCIÓN ALTO HORNO=335.800 ton/año MAS COLADA CONTINUA
920 ton/día x 365 días/año
Total de Productos = 291.362 ton/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año ton/año ton/año
ton/año ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año
ton/año ton/año
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La Figura 9 muestra los consumos de energía del primer escenario con proyecto para cada uno de los procesos en la planta de producción. Todos los valores allí consignados han sido calculados a partir de las intensidades energéticas de cada proceso multiplicadas por el total de producto. La Figura 10 muestra los consumos de energía del segundo escenario con proyecto para cada uno de los procesos en la planta de producción. Todos los valores allí consignados han sido calculados a partir de las intensidades energéticas de cada proceso multiplicadas por el total de producto. La Figura 11 muestra la producción de gas de coque en la planta de coquización, para los escenarios uno y dos, calculada a partir del índice de producción de gas de coque por tonelada de coque producido. Se muestran también los flujos de gas de coque hacia la planta de fuerza y los otros procesos. La Figura 12 y la Figura 13 muestran los flujos de energía de todo el sistema para el primer y segundo escenario de proyecto respectivamente. En estos se distinguen dos tipos de flujos de energía: los flujos entrantes al sistema y los flujos internos entre componentes del sistema. Para calcular las emisiones de CO2, basta con calcular las emisiones producidas por los flujos de energía entrantes al sistema haciendo caso omiso de los flujos internos entre las componentes del sistema.
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Figura 9. Escenario 1. Consumos de energía para cada uno de los procesos en la planta de producción
Alto Horno
335800 ton/año 550000 ton/año
Unidad 16.87 kWh/ton Unidad 56.4 kWh/ton
Total 5665 MWh/año Total 31020 MWh/año
Energía 14989 Gcal/año Energía 82079 Gcal/año
Convertidore
s
Tren
MorganAlambrones
329078 ton/año 218261 ton/año 155751 ton/año 155751 ton/año
Unidad 38.2 kWh/ton Unidad 42 kWh/ton Unidad 160 kWh/ton
Total 12571 MWh/año Total 9167 MWh/año Total 24920 MWh/año
Energía 33262 Gcal/año Energía 24256 Gcal/año Energía 65939 Gcal/año
Unidad 66.763335 m3/ton Unidad 28.90659 m
3/ton
Total 14571832 m3/año Total 4502230 m
3/año
Energía 129165 Gcal/año Energía 39908 Gcal/año
153421 Gcal/año 105847 Gcal/año
Horno de
FososTren 450 Barras
248816 ton/año 35402 ton/año 35402 ton/año
Unidad 71.7 kWh/ton Unidad 102.1 kWh/ton
Total 17840 MWh/año Total 3615 MWh/año
Energía 47205 Gcal/año Energía 9564 Gcal/año
Unidad 31.8 kg/ton Unidad 87.12996 m3/ton
Total 7912349 kg/año Total 3084575 m3/año
Energía 70420 Gcal/año Energía 27342 Gcal/año
117625 Gcal/año 36906 Gcal/año
Laminas
CalentadorTren
SteckelCalentador
Bobinas
Placas
67467 ton/año
Gas de coke 5200 kcal/m3 Unidad 165 kWh/ton
Gas Natural 8864 kcal/m3 Total 11132 MWh/año
Heavy Oil 9654 kcal/l Energía 29455 Gcal/año
Crudo Oil 36540 kcal/gal Unidad 115.42419 m3/ton 306750 Gcal/año
Aceite Diesel 9151 kcal/l Total 7787324 m3/año 360770 Gcal/año
ACPM 34635 kcal/gal Energía 69027 Gcal/año 667519.3 Gcal/año
Alquitrán 8900 kcal/kg Unidad 71 m3/ton 2.67 Gcal/año
Electricidad 2646 kcal/kWh Total 4790157 m3/año
Energía 24909 Gcal/año
123391 Gcal/año
Gas de
Coque
Consumo unitario
Energía Total
59284 ton/año
Gas Natural
Energía eléctrica total
Energía de combustibles totalProducción total 250437 ton/año
Energía total
Poder Calorífico Productos
Electricidad Producción total
de planos
Energía Total Energía Total
Horno Planchones Línea de Corte
191153 ton/año
Alquitrán Gas Natural
Productos
Electricidad Electricidad Producción total
largos
Tren 1.100Horno para
palanquillas
Productos Productos
Gas Natural Gas NaturalColado de
Lingotes
Energía Total Energía Total
Productos
Electricidad Electricidad Electricidad
Horno para Tochos Tren 710Horno de
Sostenimiento
Productos Productos Productos
Planta de Sinter
Productos Productos
Electricidad Electricidad
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Figura 10. Escenario 2. Consumos de energía para cada uno de los procesos en la planta de producción
Convertidores Alto Horno
336650 ton/año 335800 ton/año 550000 ton/año
Unidad 38.2 kWh/ton Unidad 23 kWh/ton Unidad 49.6 kWh/ton
Total 12860 MWh/año Total 7723 MWh/año Total 27280 MWh/año
Energía 34028 Gcal/año Energía 20436 Gcal/año Energía 72183 Gcal/año
Hornos
para
Laminado
Tren
MorganAlambrones
257725 ton/año 250225 ton/año 233184 ton/año 194678 ton/año
Unidad (Calen) 30 kWh/ton Unidad 15 kWh/ton Unidad 190 kWh/ton
Unidad (gener) 13.2 kWh/ton Total 3753 MWh/año Total 44305 MWh/año
Total 11134 MWh/año Energía 9931 Gcal/año Energía 117231 Gcal/año
Energía 29460 Gcal/año Unidad 1.165 m3/ton Unidad 31.6 m
3/ton Barras
Unidad 0.53 m3/ton Total 291512 m
3/año Total 7368614 m
3/año
Total 136594 m3/año Energía 2584 Gcal/año Energía 65315 Gcal/año
Energía 1211 Gcal/año 12515 Gcal/año 182546 Gcal/año 38395 ton/año
Energía Total 30671 Gcal/año
Laminas
Horno de
Sostenimiento
Tren
Steckel
Calentad
or
Bobinas
Placas
69659 ton/año 66342 ton/año
Unidad 71.7 kWh/ton Unidad 165 kWh/ton
Total 4995 MWh/año Total 10946 MWh/año
Energía 13216 Gcal/año Energía 28964 Gcal/año
Unidad 31.8 kg/ton Unidad 115.4242 m3/ton 325449 Gcal/año
Total 2215156 kg/año Total 7657471 m3/año 181194 Gcal/año
Energía 19715 Gcal/año Energía 67876 Gcal/año 506643 Gcal/año
32930 Gcal/año Unidad 71 m3/ton 1.74 Gcal/año
Total 4710282 m3/año
Energía 24493 Gcal/año
121334 Gcal/año
Productos
Electricidad
Alquitrán
Energía Total Consumo unitario
Energía Total
Electricidad
58289
Productos
Calentador
Gas de
Coque
291362
Productos
Gas Natural
ton/añoEnergía total
Electricidad Producción
total de planos
Gas Natural
Energía eléctrica total
Energía de combustibles total Producción
total
233073
ton/año
ton/añoProducción
total largos
Colado de
Lingotes
Energía Total Energía Total
Horno Planchones Línea de Corte
Productos
Gas Natural
Productos
ElectricidadElectricidad Electricidad
Productos Productos
Gas
Natural
Horno Cuchara Colada ContinuaHorno de
Recalentamiento
Productos
Planta de Sinter
Productos
ElectricidadElectricidad
Productos
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Figura 11. Escenarios 1 y 2. Producción de gas de coque en la planta de coquización.
34584000 m3/año
120452400 m3/año
422.64 m3/ton coque
85868400 m3/año
410367 ton/año 0.6945 ton coque/carbón 285000 ton/año
Planta de Fuerza
Otros Procesos y
Pérdidas
Carbón
CoquizableHorno de Coque
Gas Coque
Coque
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Figura 12. Escenario 1. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema.
PRODUCCIÓN 250437 ton/año
Energía 4227193 Gcal/año
Emisiones 1609029 ton CO2/año
Energía Específica 16.88 Gcal/ton
Emisiones Especifica 6.42 ton CO2/ton prod.
Gas de Coque
410367 ton/año 29945961 m3/año
Alquitrán
104121 ton/año 58405 kWh/año
Gas de coke 5200 kcal/m3
Alquitrán 25.8 tC/TJ
Gas Natural 8864 kcal/m3
Crudo de Castilla 20.0 tC/TJ Gcal/año TJ/año ton C/año ton CO2/año
Heavy Oil 9654 kcal/l Carbón 25.8 tC/TJ 3036717 12724 328275 1203676
Crudo Oil 36540 kcal/gal Gas Natural 15.3 tC/TJ 770495 3228 83292 305404
Aceite Diesel 9151 kcal/l Gas de Coque 29.5 tC/TJ 265441 1112 17017 62394
ACPM 34635 kcal/gal ACPM 20.2 tC/TJ 154540 37554
Alquitrán 8900 kcal/kg Gas de alto horno 29.5 tC/TJ 4227193 1609029
Electricidad 2646 kcal/kWh
Carbon 7400 kcal/kg
Electricidad de la red 643 ton CO2/GWh
Factor de Emisión de Línea Base Colombiana
Poder Calorífico
PLANTA DE FUERZA
PLANTA DE
PRODUCCIÓN
Carbón Coquizable
TOTALES
ESCENARIO 1. CALCULO DE EMISIONES DE CO2
Carbón Mineral
Gas Natural
Carbón Mineral
Carbón Coquizable
Calculo de Energía y Emisiones
Factores de Emisión del IPCC
PLANTA DE
COQUIZACIÓN
Compra de Energía
Eléctrica
ÍNDICES
Gas Natural
Energía Eléctrica Comprada
Combustible
Energía
Eléctrica
Vapor
Aire
Caliente
Gas de
Coque
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Figura 13. Escenario 2. Flujos de energía y cálculo de emisiones de todo el sistema.
PRODUCCIÓN 291362 ton/año
Energía 4128601 Gcal/año
Emisiones 1586091 ton CO2/año
Energía Específica 14.17 Gcal/ton
Emisiones Especifica 5.44 ton CO2/ton prod.
Gas de Coque
410367 ton/año 15454192 m3/año
Alquitrán
104121 ton/año 69691 kWh/año
Gas de coke 5200 kcal/m3
25.8 tC/TJ
Gas Natural 8864 kcal/m3
20.0 tC/TJ Combustible Gcal/año TJ/año ton C/año ton CO2/año
Heavy Oil 9654 kcal/l 25.8 tC/TJ 3036717 12724 328275 1203676
Crudo Oil 36540 kcal/gal 20.0 tC/TJ 770495 3228 83292 305404
Aceite Diesel 9151 kcal/l 29.5 tC/TJ Gas Natural 136986 574 8782 32200
ACPM 34635 kcal/gal 20.2 tC/TJ Energía Eléctrica Comprada 184402 44811
Alquitrán 8900 kcal/kg 29.5 tC/TJ 4128601 1586091
Electricidad 2646 kcal/kWh 15.3 tC/TJ
Carbon 7400 kcal/kg
Electricidad de la red 643 ton CO2/GWh
Gas Natural
Factor de Emisión de Línea Base Colombiana
Poder Calorífico
PLANTA DE FUERZA
PLANTA DE
PRODUCCIÓN
Carbón Coquizable
TOTALES
Gas Natural
Carbón
Crudo de Castilla
ESCENARIO 2. CALCULO DE EMISIONES DE CO2
Carbón Mineral
Carbón Mineral
Carbón Coquizable
Calculo de Energía y Emisiones
Factores de Emisión del IPCC
PLANTA DE
COQUIZACIÓN
Compra de Energía
Eléctrica
ÍNDICES
Alquitrán
Gas de alto horno
ACPM
Gas de Coque
Heavy Oil
Energía
Eléctrica
Vapor
Aire
Caliente
Gas de
Coque
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Las emisiones en los dos escenarios de proyecto calculan a partir de la cantidad de cada unos de los combustibles entrantes al sistema, sus respectivos poderes caloríficos y factores IPCC de emisiones: Para cada combustible entrante al sistema:
Emisiones (tCO2) = Consumo combustible (unidad) * Poder calorífico (kCal/unidad) *(4.1868 TJ/106 kCal)* Factor IPCC Emisiones del Combustible (t C/TJ) *(44 tCO2/12 tC) En el caso de la energía eléctrica que se compra:
Emisiones (tCO2) = Electricidad comprada (MWh) * Factor Emisiones de la Línea Base Colombiana (0.643 tCO2/MWh)c Las emisiones totales anuales son la suma de las emisiones de cada combustible.
5.3.1 Escenario 1. Emisiones del proyecto
La producción, la energía consumida y las emisiones totales de CO2 del primer escenario con proyecto son:
Tabla 5. Escenario 1. Producción, energía consumida y emisiones totales.
Producción 250437 ton/año
Energía 4227193 Gcal/año
Emisiones 1609029 ton CO2/año
c El coeficiente de emisiones de la Línea Base es el resultado de considerar el mix sin la energía hidroeléctrica. Ver documento de la Línea Base Colombiana en este estudio. Este valor aún no ha sido definido por la UPME pero se toma este valor del estudio antes referido.
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La Tabla 6 resume los resultados del Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos en el Escenario 1.
Tabla 6. Escenario 1. Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos
Gcal/año TJ/año ton C/año ton CO2/año
3036717 12724 328275 1203676
770495 3228 83292 305404
265441 1112 17017 62394
154540 37554
4227193 1609029TOTALES
Gas Natural
Carbón Mineral
Carbón Coquizable
Calculo de Energía y Emisiones
Energía Eléctrica Comprada
Combustible
Fuente: Cálculos de ACCEFYN
Se calculan también los índices de energía y de emisiones por unidad de producto.
Tabla 7. Índices de energía y de emisiones para el primer escenario.
Energía Específica 16.88 Gcal/ton
Emisiones Especifica 6.42 ton CO2/ton prod.
ÍNDICES
Estos índices resultan menores que los del Escenario Base (Tabla 4).
5.3.2 Escenario 2. Emisiones del proyecto
La producción, la energía consumida y las emisiones totales de CO2 del segundo escenario con proyecto son:
Tabla 8. Escenario 2. Producción, energía consumida y emisiones totales.
PRODUCCIÓN 291362 ton/año
Energía 4128601 Gcal/año
Emisiones 1586091 ton CO2/año La Tabla 9 resume los resultados del Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos para el segundo escenario de proyecto.
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Tabla 9. Escenario 2. Cálculo de Energía y Emisiones de los Combustibles Consumidos
Combustible Gcal/año TJ/año ton C/año ton CO2/año
3036717 12724 328275 1203676
770495 3228 83292 305404
Gas Natural 136986 574 8782 32200
Energía Eléctrica Comprada 184402 44811
4128601 1586091TOTALES
Carbón Mineral
Carbón Coquizable
Calculo de Energía y Emisiones
Fuente: Cálculos de ACCEFYN
Se calculan también los índices de energía y de emisiones por unidad de producto
Tabla 10. Escenario 2. Índices de energía y de emisiones
Energía Específica 14.17 Gcal/ton
Emisiones Especifica 5.44 ton CO2/ton prod.
ÍNDICES
Estos índices resultan mucho menores que los del Escenario Base (Tabla 4).
5.4 CÁLCULO DE LA REDUCCIÓN DE EMISIONES
Para calcular la reducción de emisiones causada por la modernización de APDR se procede a hacer la diferencia entre las emisiones en el Escenario Base y las emisiones en el caso de los dos escenarios con proyecto. La Tabla 11 resume los resultados de esta operación para los dos escenarios considerados.
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Tabla 11. Calculo de la reducción de emisiones en los dos escenarios
ProducciónConsumos
energíaIndice Emisiones Indice
Reducciones
con caso base
Escenarioston/año Gcal/año
Gcal/ ton
prodton CO2/año
ton CO2/ton
prodton CO2
Base 238445 4180158 17.53 1580807 6.63 0
Proyecto 1 250437 4227193 16.88 1609029 6.42 51281
Proyecto 2 291362 4128601 14.17 1586091 5.44 345537
Reducción de
emisiones
acreditable 238445 282780 En el caso del primer escenario de proyecto la reducción anual de emisiones resultante es de 51.281 ton/año. En el caso del segundo escenario de proyecto la reducción anual de emisiones resultante es de 345.537 ton/año La reducción de emisiones acreditable (referida a la producción del caso base) es de 282.780 tCO2
5.5 PROYECCIÓN DE LA REDUCCIÓN ANUAL DE EMISIONES
Para estimar la proyección de la reducción de emisiones de CO2 como consecuencia de la modernización de APDR se considera que si la empresa continúa con desarrollo evolutivo de los últimos quince años, no se esperan modificaciones importantes adicionales a las de los escenarios planteados y entonces la reducción anual de emisiones se mantendrá para los próximos 21 años con los niveles calculados anteriormente.
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