Industrial Sectors

लौह और इस्पात क्षेत्र का संक्षिप्त अवलोकनभारत वर्तमान में दुनिया का दूसरा सबसे बड़ा इस्पात उत्पादक और दूसरा सबसे बड़ा इस्पात उपभोक्ता (WSA, 2020a) है। किसी भी औद्योगीकरण अर्थव्यवस्था की तरह, इस्पात क्षेत्र भारत के लिए महत्वपूर्ण है, जो देश के सकल घरेलू उत्पाद में लगभग 2% का योगदान देता है और इस्पात तथा संबंधित क्षेत्रों में लगभग 2.5 मिलियन लोगों को रोजगार देता है (MoS, 2020a)। भारतीय आयरन और स्टील क्षेत्र में हॉट रोल्ड पैरेलल फ्लैंज बीम, कॉलम रेल, प्लेट, कॉइल, वायर रॉड तथा निरंतर ढाले गए उत्पाद जैसे बिलेट्स, ब्लूम्स, बीम, ब्लैंक्स, राउंड, स्लैब, मेटालिक और फेरोअलॉय शामिल हैं। वित्त वर्ष 2018 में भारत का कच्चे इस्पात का उत्पादन पहली बार 100 मिलियन टन को पार करते हुए 106.5 मिलियन टन तक पहुँच गया, जिसमें वर्ष-दर-वर्ष 4.5% की वृद्धि दर्ज की गई। इसके साथ ही भारत चीन के बाद विश्व का दूसरा सबसे बड़ा इस्पात उत्पादक बन गया। वर्ष 2020 में भारत विश्व का सबसे बड़ा स्पंज आयरन (डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन या DRI) उत्पादक भी था।वर्ष 2017 में इस्पात मंत्रालय (MoS) ने राष्ट्रीय इस्पात नीति (NSP) प्रारंभ की, जिसमें वर्ष 2030-31 तक भारतीय इस्पात उद्योग के दीर्घकालिक विकास के लिए व्यापक रोडमैप तैयार किया गया। इस नीति का उद्देश्य वर्ष 2030 तक भारत की इस्पात उत्पादन क्षमता को 300 मिलियन टन तक बढ़ाना है। साथ ही, इसमें नवीनतम ऊर्जा दक्षता उपायों को अपनाकर प्रति टन इस्पात की ऊर्जा खपत को कम करने के लक्ष्य भी निर्धारित किए गए हैं। भारत विश्व के सबसे बड़े लौह अयस्क उत्पादकों में से एक है और वैश्विक स्तर पर चौथे स्थान पर है। लौह अयस्क इस्पात तथा प्राथमिक लोहे के निर्माण के लिए प्रमुख कच्चा माल है। देश के 85% से अधिक लौह अयस्क भंडार मध्यम अथवा उच्च श्रेणी के हैं और इनका उपयोग सीधे ब्लास्ट फर्नेस तथा डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (DRI) संयंत्रों में गांठ, सिंटर या पेलेट के रूप में किया जाता है।विनिर्माण प्रक्रिया एवं ऊर्जा खपतलौह एवं इस्पात के निर्माण की मूल प्रक्रिया दो चरणों में संपन्न होती है, जिसमें स्पंज आयरन और पिग आयरन के अपचयन के बाद कच्चे इस्पात का उत्पादन किया जाता है। द्वितीयक प्रक्रिया में कच्चे इस्पात से विभिन्न व्यापारिक उत्पादों का निर्माण किया जाता है। भारत का इस्पात उद्योग अन्य देशों की तुलना में अपेक्षाकृत विविधतापूर्ण है, जहाँ प्राथमिक और द्वितीयक इस्पात निर्माण क्षेत्रों में विभिन्न आकार के संयंत्र कार्यरत हैं। वर्तमान में कई तकनीकों का उपयोग किया जा रहा है, जिनमें ब्लास्ट फर्नेस–बेसिक ऑक्सीजन फर्नेस (BF-BOF), कोयला आधारित डायरेक्ट रिडक्शन (DR), गैस आधारित DR, इलेक्ट्रिक इंडक्शन फर्नेस (EIF) तथा इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) प्रमुख हैं। इस्पात उत्पादन में BOF तकनीक का सर्वाधिक योगदान (45%) है, जबकि EAF (28%) तथा EIF (27%) शेष उत्पादन में लगभग समान हिस्सेदारी रखते हैं।BF-BOF प्रक्रिया का उपयोग मुख्यतः एकीकृत इस्पात संयंत्रों में किया जाता है। इस प्रक्रिया के बाद पिघले हुए इस्पात को निर्धारित संरचना एवं तापमान तक नियंत्रित किया जाता है और फिर निरंतर कास्टिंग मशीन द्वारा स्लैब तथा बिलेट तैयार किए जाते हैं। इन उत्पादों को रोलिंग मिल के माध्यम से आवश्यक आकार देकर विभिन्न इस्पात उत्पाद बनाए जाते हैं। स्पंज आयरन का उत्पादन DRI प्रक्रिया द्वारा किया जाता है। प्रारंभ में DRI प्रक्रिया में प्राकृतिक गैस आधारित तकनीक का उपयोग होता था, लेकिन बाद में कोयला आधारित तकनीक विकसित की गई। वर्तमान में अधिकांश भारतीय स्पंज आयरन संयंत्र कोयले का उपयोग ईंधन तथा अपचायक दोनों के रूप में करते हैं। इसके बाद डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन तथा स्टील स्क्रैप को इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) में पिघलाकर पिघला हुआ इस्पात एवं अन्य उत्पाद तैयार किए जाते हैं।चित्र: एक विशिष्ट एकीकृत इस्पात संयंत्र का प्रक्रिया आरेख (स्रोत)  इस्पात निर्माण में उपयोग होने वाली ऊर्जा को प्राथमिक एवं द्वितीयक स्रोतों में वर्गीकृत किया जाता है। बाहर से खरीदी गई ऊर्जा जैसे कोयला, कोक, बिजली तथा गैस को प्राथमिक ऊर्जा स्रोत माना जाता है, जबकि ब्लास्ट फर्नेस गैस, कोक ओवन गैस तथा भट्टियों से प्राप्त अपशिष्ट ऊष्मा जैसी पुनर्प्राप्त ऊर्जा को द्वितीयक स्रोत माना जाता है। ऊर्जा संरक्षण के दृष्टिकोण से द्वितीयक ऊर्जा स्रोतों के उपयोग को लगातार बढ़ावा दिया गया है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में स्पंज आयरन संयंत्रों में अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति (WHR) आधारित विद्युत संयंत्र स्थापित किए गए हैं। लौह निर्माण सबसे अधिक ऊर्जा-गहन प्रक्रिया है, जो कुल ऊर्जा खपत का लगभग 60–70% भाग उपयोग करती है। इस उद्योग में सामान्य ईंधन मिश्रण में कोयला (83.5%), तेल (2%), गैस (1.5%) तथा ग्रिड बिजली (13%) शामिल हैं। ( स्रोत )लौह एवं इस्पात क्षेत्र के लिए पीएटी योजनालौह एवं इस्पात क्षेत्र, ऊर्जा दक्षता ब्यूरो (BEE) की परफॉर्म, अचीव एंड ट्रेड (PAT) योजना के अंतर्गत शामिल प्रमुख निर्दिष्ट क्षेत्रों में से एक है। इस क्षेत्र के लिए संशोधित सीमा प्रति वर्ष 20,000 मीट्रिक टन तेल समतुल्य (MTOE) ऊर्जा खपत निर्धारित की गई है। पीएटी के विभिन्न चक्रों के अनुसार नामित उपभोक्ताओं (DCs) की संख्या, उनकी कुल ऊर्जा खपत (मिलियन TOE) तथा ऊर्जा बचत लक्ष्य (मिलियन TOE) नीचे प्रस्तुत किए गए हैं।चक्रनामित उपभोक्ताओं की संख्याकुल ऊर्जा खपत(मिलियन टीओई)ऊर्जा बचत लक्ष्य(मिलियन टीओई)पीएटी चक्र I6725.322.1पीएटी चक्र II7140.442.283पीएटी चक्र III297.6480.457पीएटी चक्र IV353.3340.1934पीएटी चक्र V232.82550.1687पीएटी चक्र VI50.5150.031पीएटी चक्र VII13460.062.729पीएटी चक्र VIII663.710.2438पीएटी चक्र I और पीएटी चक्र II के अंतर्गत लौह एवं इस्पात क्षेत्र में ऊर्जा बचत उपलब्धि क्रमशः 2.1 मिलियन टीओई तथा 2.921 मिलियन टीओई रही है।लौह एवं इस्पात क्षेत्र द्वारा अपनाई गई सर्वोत्तम प्रथाएँलौह एवं इस्पात उद्योगों ने अपने औद्योगिक ऊर्जा दक्षता एवं डीकार्बोनाइजेशन (IEED) उपायों के अंतर्गत निम्नलिखित प्रमुख परिचालन सर्वोत्तम प्रथाओं एवं प्रौद्योगिकियों को अपनाया है:ब्लास्ट फर्नेस में टॉप रिकवरी टर्बाइन तथा चूर्णित कोयला इंजेक्शन (Pulverized Coal Injection) की स्थापना।स्टील मेल्टिंग शॉप में एलडी गैस रिकवरी प्लांट की कमीशनिंग।स्टील निर्माण की पुनः तापन भट्टियों में हाइड्रोजन का उपयोग।ब्लास्ट फर्नेस में PCI के स्थान पर प्लास्टिक का उपयोग।मिनी स्टील संयंत्रों में प्रत्यक्ष रोलिंग।इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) में डीआरआई की हॉट चार्जिंग।संबंधित मंत्रालयों का विवरणइस्पात मंत्रालयविशेष संगठन / अनुसंधान संस्थानों का विवरणलौह एवं इस्पात अनुसंधान एवं विकास केंद्र (RDCIS), सेल, रांची भारतीय इस्पात अनुसंधान एवं प्रौद्योगिकी मिशन (SRTMI), नई दिल्ली इस्पात प्रौद्योगिकी उत्कृष्टता केंद्र (COEST), आईआईटी मुंबई राष्ट्रीय माध्यमिक इस्पात प्रौद्योगिकी संस्थान (NISST), पंजाब औद्योगिक संघों का विवरणइंडियन स्टील एसोसिएशन प्रमुख प्रौद्योगिकियों की सूची100% इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन आधारित डीआरआई।सिंटर प्लांट/डीआरआई में अपशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति।हाइड्रोजन संवर्धन।80–90% कार्बन कैप्चर (CCS) के साथ हिसार्ना प्रौद्योगिकी।स्क्रैप पुनर्चक्रण के माध्यम से द्वितीयक क्षेत्र से उत्पादन की हिस्सेदारी बढ़ाना।टॉप रिकवरी टर्बाइन की स्थापना।ब्लास्ट फर्नेस में चूर्णित कोयला इंजेक्शन।कोक ड्राई क्वेंचिंग।पुनः तापन भट्टी के लिए पुनर्योजी/रिक्यूपरेटिव बर्नर।

 सीमेंट क्षेत्र का संक्षिप्त अवलोकन भारत जैसे तेजी से विकासशील राष्ट्र में नए बुनियादी ढांचे की मांग में कोई कमी नहीं है। चीन के बाद सीमेंट का दूसरा सबसे बड़ा उत्पादक भारतीय सीमेंट उद्योग वैश्विक सीमेंट उत्पादन का 7% उत्पादन करता है और अक्टूबर 2014 में राष्ट्र के लिए अपनी सेवा के 100 साल पूरे किए, पहला संयंत्र 1914 में आया था। यह सबसे तेजी से बढ़ते क्षेत्रों में से एक है और दुनिया भर की मात्रा की तुलना में इसका उत्पादन भी बहुत बड़ा है। 2018-19 में कुल 206 बड़े एकीकृत सीमेंट संयंत्रों और लगभग 350 मिनी सीमेंट संयंत्रों की कुल क्षमता 539 मिलियन टन प्रति वर्ष है, भारतीय सीमेंट क्षेत्र विशाल एवं समृद्ध है। 520 किलोग्राम प्रति व्यक्ति के वैश्विक औसत के मुकाबले भारतीय सीमेंट की खपत लगभग 235 किलोग्राम प्रति व्यक्ति है। ICRA के अनुसार, वित्‍तीय वर्ष 22 में, भारत में सीमेंट प्रोडक्शन में ~12%YoY की बढ़ोतरी होने की उम्मीद है, जो ग्रामीण इलाकों में घरों की मांग और इंफ्रास्ट्रक्चर डेवलपमेंट पर सरकार के खास फोकस की वजह से होगा। CRISIL रेटिंग्स के अनुसार, हाउसिंग और इंफ्रास्ट्रक्चर एक्टिविटीज़ पर बढ़ते खर्च की वजह से, भारतीय सीमेंट इंडस्ट्री वित्‍तीय वर्ष 24 तक ~80 मिलियन टन (MY) कैपेसिटी बढ़ा सकती है, जो पिछले 10 सालों में सबसे ज़्यादा है।प्रोडक्शन सुविधाओं, टेक्नोलॉजी और ऊर्जा दक्षता के मामले में भारतीय सीमेंट प्लांट दुनिया के सबसे अच्छे प्लांट के बराबर हैं। इस सेक्टर ने सबसे अच्छा स्पेसिफिक एनर्जी कंजम्पशन लेवल हासिल किया है, यानी क्लिंकर के लिए 670 kcal/kg और सीमेंट के लिए लगभग 68 kWh , जो दुनिया में सबसे अच्छे लेवल के बराबर हैं।.मैन्युफैक्चरिंग प्रोसेस और एनर्जी कंजम्पशन: आम तौर पर, सीमेंट बनाने के प्रोसेस में ये स्टेज होते हैं: क्रशिंग प्री-होमोजीनाइजेशन और कच्‍ची सामग्रिेयों को पीसनाप्री-हीटिंगप्री-कैल्सीनिंगरोटरी भट्टी में क्लिंकर उत्पादनकूलिंग और स्‍टोरिंगसम्मिश्रण सीमेंट पीसनासीमेंट सीलों में भंडारणज़्यादातर ड्राई प्रोसेस का इस्तेमाल रॉ मटेरियल तैयार करने और क्लिंकराइज़ेशन सब-प्रोसेस में किया जाता है। ड्राई प्रोसेस में, पिसे हुए कच्चे माल को एक सिलिंड्रिकल रोटरी ड्रायर में सुखाया जाता है, पहले से तय अनुपात में मिलाया जाता है, फिर पीसा जाता है और अलग-अलग स्टोरेज टैंक में भेजा जाता है। तैयार माल को पहले से तय अनुपात के हिसाब से और मिलाया जाता है और क्लिंकर बनाने के लिए रोटरी भट्टी में डाला जाता है। फाइनल प्रोडक्ट में क्लिंकर और दूसरे मटीरियल के इस्तेमाल के आधार पर, मार्केट में बिकने वाले सीमेंट प्रोडक्ट को तीन अलग-अलग कैटेगरी में बांटा जाता है, जैसे ऑर्डिनरी पोर्टलैंड सीमेंट (OPC), पोर्टलैंड पॉज़ोलाना सीमेंट (PPC) और पोर्टलैंड स्लैग सीमेंट (PSC)। OPC में क्लिंकर लगभग 95% होता है, बाकी जिप्सम का होता है। PPC में, 15 से 20% क्लिंकर की जगह फ्लाई ऐश जैसे पॉज़ोलोनिक मटीरियल का इस्तेमाल होता है, जबकि PSC में लगभग 50% क्लिंकर की जगह ब्लास्ट फर्नेस स्लैग का इस्तेमाल होता है, दोनों मामलों में जिप्सम का हिस्सा लगभग 5% ही रहता है। फ्लाई ऐश की बढ़ती उपलब्धता और कंक्रीट की मजबूती बढ़ाने और एनर्जी की लागत कम करने में इसके अच्छे योगदान के साथ, PPC प्रोडक्शन का हिस्सा पूरी दुनिया में खासकर भारत में लगातार बढ़ रहा है, चित्र: एक विशिष्ट शुष्क प्रकार के एकीकृत सीमेंट संयंत्र का प्रक्रिया आरेख (Source)सीमेंट प्लांट में दो तरह की मुख्य ऊर्जा का इस्तेमाल होता है: थर्मल एनर्जी और बिजली। मटीरियल को लाने-ले जाने, क्रशिंग और मिलिंग में मुख्य रूप से बिजली खर्च होती है, जबकि कैल्सीनेशन के लिए थर्मल एनर्जी का इस्तेमाल किया जाता है। सीमेंट बनाने में इस्तेमाल होने वाले सेकेंडरी एनर्जी सोर्स हैं - भट्टी (kiln) से निकलने वाली गैस और क्लिंकर कूलर से निकलने वाली गर्म हवा। भट्टी से निकलने वाली गर्म गैस में मौजूद सेकेंडरी हीट का इस्तेमाल मुख्य रूप से कच्चे माल को भट्टी और रॉ मिल में डालने से पहले प्री-ड्राइंग और प्री-हीटिंग के लिए किया जाता है। क्लिंकर कूलर से निकलने वाली हवा में मौजूद वेस्ट हीट का इस्तेमाल कंबशन एयर को प्री-हीट करने और कच्चे माल को रॉ मिल और भट्टी में जाने से पहले सुखाने और प्री-हीट करने के लिए किया जाता है। बिजली का इस्तेमाल मुख्य रूप से क्लिंकर की ग्राइंडिंग, कच्चे माल की प्रोसेसिंग और क्लिंकर के उत्पादन में होता है। अलग-अलग प्रक्रियाओं में ऊर्जा के इस्तेमाल का आम बंटवारा नीचे दिखाया गया है:उप-प्रक्रियाएँकुल बिजली खपत का %कच्चे माल की तैयारी30%क्लिंकर उत्पादन25%क्लिंकर ग्राइंडिंग40%अन्य05%ज़्यादातर प्लांट्स के लिए बिजली और कोयला एनर्जी के सोर्स रहे हैं। दोनों एनर्जी रिसोर्स की कीमत तेज़ी से बढ़ रही है, जिससे एनर्जी एफ़िशिएंट यूनिट्स के प्रॉफ़िट मार्जिन पर भी दबाव पड़ रहा है। ग्लोबली कॉम्पिटिटिव बने रहने के लिए, इंडियन सीमेंट इंडस्ट्री ने एनर्जी लागत को मैनेज करने के लिए नए तरीके अपनाकर बड़ी तरक्की की है। इनमें शामिल हैं:ऊर्जा-दक्ष तकनीकों में निवेशवेस्ट हीट रिकवरी पर आधारित हाई-एफ़िशिएंसी कैप्टिव पावर जनरेशन।बायोमास, RDF (म्युनिसिपल सॉलिड वेस्ट से बना ईंधन), पुराने टायर आदि जैसे गैर-पारंपरिक ईंधन का इस्तेमाल।ओपन एक्सेस के ज़रिए ऑफ़-साइट रिन्यूएबल एनर्जी का उत्पादन और व्हीलिंग।सीमेंट बनाने की प्रक्रिया में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले ईंधन का मिश्रण इस प्रकार है: क) कोयला (97%), ख) तेल (1%), ग) ग्रिड बिजली (2%)। PAT सीमेंट क्षेत्र के लिए पीएटी योजना सीमेंट सेक्टर में 'डेज़िग्नेटेड कंज्यूमर' (निर्धारित उपभोक्ता) बनने के लिए, सालाना ऊर्जा खपत की तय सीमा 30,000 मीट्रिक टन ऑयल इक्विवेलेंट (TOE) है। सीमेंट सेक्टर के लिए PAT चक्र के अनुसार नामित उपभोक्‍ताओं की संख्या, उनकी कुल ऊर्जा खपत (मिलियन TOE) और ऊर्जा बचत के लक्ष्य (मिलियन TOE) नीचे दिए गए हैं:चक्रडीसी की संख्याकुल ऊर्जा खपत (मिलियन TOE)ऊर्जा बचत लक्ष्य (मिलियन TOE)पैट चक्र I8515.011.48पैट चक्र II11121.431.117पैट चक्र III141.7430.096पैट चक्र IV10.0740.004पैट चक्र V121.60.087पैट चक्र VI371.2420.063पैट चक्र VII12025.560.896पैट चक्र VIII250.6280.0323पीएटी चक्र I और पीएटी चक्र II के अन्‍तर्गत सीमेंट क्षेत्र में ऊर्जा बचत उपलब्धि क्रमशः 1.48 मिलियन टीओई और 1.56 मिलियन टीओई है। सीमेंट क्षेत्र द्वारा अपनाए गए सर्वोत्तम अभ्यास सीमेंट इंडस्ट्रीज़ ने अपने इंडस्ट्रियल एनर्जी एफिशिएंसी और डीकार्बोनाइज़ेशन (IEED) उपायों के तहत ये मुख्य ऑपरेशनल बेस्ट प्रैक्टिस और टेक्नोलॉजी अपनाई हैं:AFR के इस्तेमाल को बढ़ाना।प्री-हीटर आउटलेट से वेस्ट हीट रिकवरी। रिन्यूएबल एनर्जी अपनाना।कार्बन कैप्चर टेक्नोलॉजी के तौर पर कैल्शियम लूपिंग। CPP के लिए 'मेक-अप वॉटर' को गर्म करने के वास्ते भट्ठी (kiln) में 'किल्न शेल रेडिएशन रिकवरी सिस्टम' लगाना। पोज़ोलना पोर्टलैंड सीमेंट में क्लिंकर फैक्टर को कम करना। संबंधित मंत्रालयों का विवरणवाणिज्य और उद्योग मंत्रालय के तहत उद्योग संवर्धन और आंतरिक व्यापार विभाग (डीपीआईआईटी)वाणिज्य और उद्योग मंत्रालय के तहत राष्ट्रीय सीमेंट और निर्माण सामग्री परिषद (एनसीसीबीएम)स्पेशलाइज़्ड ऑर्गनाइज़ेशन / रिसर्च इंस्टीट्यूट का विवरणवाणिज्य और उद्योग मंत्रालय के अन्‍तर्गत राष्ट्रीय सीमेंट और निर्माण सामग्री परिषद (एनसीसीबीएम)औद्योगिक संघों का विवरणसीमेंट निर्माता संघ प्रमुख प्रौद्योगिकियों की सूची AF के उपयोग में 2% से 10% तक वृद्धि।• कूलर और प्रीहीटर आउटलेट से अपशिष्ट ऊष्मा की पुनर्प्राप्ति। पीसने के लिए वर्टिकल रोलर मिल को अपनाना।भट्ठे में भट्ठा शैल विकिरण पुनर्प्राप्ति प्रणाली की स्थापना।पोज़ोलाना पोर्टलैंड सीमेंट में क्लिंकर कारक में कमी ।ऑक्सी-ईंधन दहन प्रौद्योगिकीआयरन स्लज के कचरे से पॉलीमर सीमेंट का निर्माण  डीकार्बोनाइजेशन टेक्नोलॉजी और सॉल्यूशंस की लिस्ट (नेशनल और इंटरनेशनल)