Možnosti využití systémové dynamiky při modelování recyklačních postupů při výrobě železa a oceli.

Jakub Wrzecionko

Doctoral thesis

Possibility of Using System Dynamics for recycling Processes Modeling in Iron and Steel Production

Abstract:

Práce pojednává o možnosti využití systémové dynamiky jako nástroje k modelování recyklačních postupů při výrobě železa. Dále se práce zabývá možností synergického účinku systémové dynamiky s jinými nástroji, jako jsou posuzování životního cyklu (LCA) a mapování materiálových toků (MFA). Velkou měrou je v práci zastoupen také samotný postup získávání dat a následné tvorby modelu a jeho vyhodnocení. V rámci tvorby modelu není práce omezena jen na samotný technologický aspekt, ale zaměřuje se také do určité míry na ekonomické a environmentální vlivy, s přihlédnutím k možnému zvážení vlivu externích nákladů z pohledu znečištění životního prostředí (externalit). V rámci modelu je také posuzována briketace jako alternativní způsob zpracování (zkusovění) hutních odpadů. V rámci tohoto procesu je uvažováno s přímou recyklací ve vysoké peci. V praktické části práce ukazuje postup tvorby systémově dynamického modelu s využitím metody mapování materiálových toků jakožto nástroje pro sběr dat. Závěrem je pak v práci vyhodnoceno celkem 6 alternativních scénářů funkce modelu. K hodnocení scénářů je použita metoda regresní analýzy. Výsledkem práce je model, který komplexně hodnotí proces výroby železa, přičemž se zaměřuje jak na technologické aspekty, tak i na aspekty environmentální a ekonomické. Na základě zhodnocení 6 scénářů byla potvrzena hypotéza, že briketace je vhodnou technologií pro zkusovění hutních odpadů. Dále byl potvrzen také hlavní cíl práce a to ověření vhodnosti systémové dynamiky jako modelovacího nástroje.

Abstract:

The thesis is aimed for use of system dynamics as a tool for modeling of recycling processes in iron production. A part of the research is focused on possible use of alternative modeling tools as a support tools, namely life cycle assessment (LCA) and material flow analysis (MFA). Major part of the thesis is about description of data collection and creation of system dynamics model and its evaluation. The model is not strictly targeted on technological aspect, but also considered on economic and environmental aspects, with focus on possible external costs from pollution (externalities). Briquetting is considered as an alternative technology for agglomeration of metallurgy wastes in the model. Primary application way of products from this process is blast furnace. The practical part is aimed on system dynamics model developing with use of material flow analysis as a tool for data collection. In the end of practical part, six scenarios of different function set up of model are evaluated. For the evaluation was used regression analysis method. The conclusion of thesis is model which is focused, not even on technological aspects, but also on environmental and economical aspects of iron production. Based on results from six scenarios was confirmed hypothesis that briquetting is proper way of technology for agglomeration of metallurgy wastes. The main aim, verification of the system dynamics approach as a right modelling tool, was accomplished, since the approach was confirmed as a proper modelling tool.

Keywords

Modelování, systémová dynamika, hutnictví, výroba železa, briketace, externality, regresní analýzy, mapování materiálových toků

Keywords

Modeling, system dynamics, metallurgy, iron processing, briquetting, externalities, regression analysis, material flow analysis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 7. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 7. 12. 2016
• Supervisor: Vladimír Lapčík
• Reader: Jiří Botula, Slavomír Hredzák, Barbara Tora

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Nerostné suroviny / Úpravnictví