Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Твердое топливо 

Копейка рубль бережет или как сэ

Владимир Крикун

 

На современном этапе развития металлургии весьма важной становится проблема ее взаимодействия с окружающей средой. Экологические условия функционирования связаны с уникальными масштабами материального и теплового взаимодействия с биосферой (атмосферой, гидросферой, литосферой)

 

Это обусловлено тем, что, потребляя огромное количество первичных ресурсов в виде твердого, жидкого и газообразного топлив, традиционные металлургические производства, кроме выпуска так необходимых нашей промышленности металлопродуктов, выбрасывают в окружающую среду большое количество отходов (шлаки, отвалы породы, сточные воды, газообразные выбросы и т.д.). Физическую теплоту и теплоту сгорания части из них в качестве топлива можно с успехом использовать в металлургических циклах. В частности, для выработки электрической и тепловой энергии. Использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) может дать большую экономию топлива. Для металлургических предприятий с характерной для них большой энергоемкостью снижение издержек на производство металлопродукции позволит повысить её конкурентоспособность на рынках отечественном и, что особенно важно, зарубежном.

 

Газообразные ВЭР черной металлургии, в зависимости от вида заключенной в них энергии, условно подразделяются на: горючие (газы, с теплотой сгорания выше 1000 кДж/кг), тепловые (газы, которые имеют значительную физическую теплоту) и ВЭР избыточного давления (газы, которые находятся под значительным избыточным давлением ).

 

ВЭР черной металлургии:

 

доменный газ, который выделяется при выплавке чугуна из руды в домне;

 

конвертерный газ, газы после мартеновских и электропечей, выделяющиеся при выплавке стали;

 

газы после нагревательных печей, в которых заготовки после мартеновских печей нагреваются для последующей прокатки на прокатных станах – это продукты сгорания малосернистого мазута или природного газа;

 

коксовый газ, выделяющийся при производстве кокса, необходимого при выплавке чугуна;

 

газы после обжиговых печей, предназначенных для обжига огнеупорных материалов, и материалов, входящих в состав шихты (флюсов) при плавке в доменной печи.

 

В чем условность разделения ВЭР? В том, что, к примеру, доменный газ, на выходе из доменной печи имеет избыточное давление, значительную физическую теплоту, к тому же он так же является горючим газом. Сначала им в кауперах (воздухонагревателях) подогревают обогащенный кислородом воздух (воздух обогащается кислородом примерно на 6-8% в существующих конструкциях и на 12% в новых) до температуры порядка 9000C. Повышение количества кислорода в дутьевом воздухе позволит повысить температурный уровень в зоне плавки, уменьшить объем доменного газа с одновременным повышением его теплоты сгорания. Понижение объемов продуктов сгорания позволит повысить КПД доменной печи. Далее доменный газ можно использовать после его очистки от пыли либо сразу сжигая в котле-утилизаторе, либо для начала использовать давления доменного газа в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ).

 

Потенциальная энергия избыточного давления доменного газа после современных доменных печей может использоваться в ГУБТ для выработки электрической энергии. Практически без затрат топлива ГУБТ позволяют возвратить до 40% энергии, затрачиваемой на доменное дутье. Развитие этого направления энергетики позволит производствам экономить органическое топливо и уменьшает тем самым загрязнение окружающей среды, что благоприятно сказывается на жизнедеятельности населения. Эта технология была впервые разработана в бывшем СССР, и теперь широко используется в странах ЕС и Японии. На украинских заводах она фактически не используется из-за того, что необходимы значительные капиталовложения в реконструкцию доменной печи и всего газового хозяйства. Кроме того, на время реконструкции выплавка стали в этой печи должна быть приостановлена, на что неохотно идут заводы-изготовители. Поэтому одним из решений может стать постройка современной доменной печи, которая бы позволила использовать потенциальную энергию доменного газа в бескомпрессорных турбинах. Так, на на данный моментшний день для использования давления доменного газа производятся такие турбины как: ГУБТ-6М (мощность на муфте генератора 6000 кВт) может работать, если абсолютное давление доменного газа перед турбиной составляет 0,26 МПа (примерно 2,6 кгс/см2.), а ГУБТ-8М (мощность на муфте генератора 8000 кВт) работает при давлении доменного газа 0,3 МПа (примерно 3,0 кгс/см .

 

Для сжигания доменного газа применяют водотрубные котлы типа ТП-150, Е-3,9-440Д и др. Основным продуктом доменной плавки является чугун, а побочными – шлак и доменный (колошниковый) газ. В среднем при сгорании 1 т сухого кокса образуется 3400 м3 доменного газа со средней теплотой сгорания порядка 3,96 МДж/м3.

 

так же одним наглядным примером условности разделения ВЭР может служить конвертерный газ – газ, который образуется при плавке стали в кислородном конвертере. Он имеет температуру на входе в нижний подъемный газоход котла утилизатора порядка 2000 °С, кроме этого он на 90% состоит из монооксида углерода СО, который является хорошим топливом. Чтобы показать целесообразность его использования в качестве топлива, приведем такой пример: низшая теплота сгорания водорода 10,78 МДж/м3, а монооксида углерода – 12,64 Мдж/м Для утилизации конвертерных газов используют, так называемые, котлы-охладители конвертерных газов ОКГ.

 

Cуществует 3 типа котлов-охладителей: котлы без дожигания СО, котлы с частичным дожиганием и котлы с полным сжиганием СО. Возникает естественный вопрос: почему крайне не желательно полностью использовать конвертерный газ, зачем нужны котлы без дожигания? Основная проблема уже существующих предприятий заключается в габаритах котла, конвертера и размерах уже существующего помещения. Котел надстраивается поверх конвертера. Так, к примеру, высота ОКГбд-250М (охладитель конвертерного газа без дожигания), предназначенного для выработки пара за счет использования физической теплоты отходящих газов металлургического конвертера емкостью порядка 250 тонн составляет 25 м. Переменные нагрузки котла, связанные с принципом работы конвертера, не позволяют работать только на конвертерном газе, так как количество газов с течением времени изменяется от максимума до нуля. Поэтому на котле устанавливают горелки коксового или другого газа, которые обеспечивают 25% нагрузки котла, также устанавливают паровые аккумуляторы Рутса объемом 125 м3 и рабочим давлением 25 кгс/см2.

 

Теперь сразу становится понятным, почему далеко не применяют котлы с полным или частичным дожиганием: котел попросту не поместится в сущ- щее помещение без его реконструкции, для которой понадобиться останавливать производство на существующих мощностях мартеновских печей. Для новых помещений такой проблемы не существует, и можно полностью использовать конвертерный газ, экономя топливные ресурсы.

 

Максимальное использование ВЭР и внедрение энергосберегающих мероприятий решает одновременно экологические проблемы на предприятиях и позволяет уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу, снизить тепловое загрязнение, которое более существенно при сжигании газов «в свече» (когда на трубы ставят электрозапальники и газы горят на выходе из нее), чем при использовании их в котлах-утилизаторах. Уменьшение потребления ископаемых горючих за счет использования ВЭР позволит снизить выбросы в атмосферу токсичных оксидов азота, серы, которые являются весьма вредными примесями. Они раздражающе воздействуют на органы дыхания, окисляют атмосферные осадки, разрушают оборудование и материалы, способствуют образованию смогов и ухудшению видимости (вызывают, так называемое, фотохимическое загрязнение атмосферы), истощают озоновый слой.

 

Для более полной картины по ВЭР черной металлургии изучим такой цикл, как производство кокса на коксохимических предприятиях. Коксохимические заводы Украины используют значительное количество энергетических ресурсов. Так, к примеру, ОАО «Авдеевский КХЗ» потребляет 362390 тыс. кВт/час, ЗАО «Макеевкокс» потребляет 99651 тыс. кВт/час, ОАО «Ясиновский КХЗ» – 105510 тыс. кВт/час электроэнергии. Потенциал энергосбережения в этой области чрезвычайно высок. фактически все,затрачиваемые энергетические мощности коксохимы могут покрывать за счет использования собственных ВЭР. Так, всего на 1 украинском предприятии ОАО «Авдеевский КХЗ» раскаленный кокс после коксовых батарей (установок, в которых происходит выделение из коксующего угля летучих соединений под действием высокой температуры без доступа кислорода) тушат негорючими газами (в основном азот, углекислый газ) в установке сухого тушения кокса (УСТК). Потом эти газы направляются в котел-утилизатор типа КСТК-35/40-100 для охлаждения, после чего ими опять охлаждают кокс, на предприятии ОАО «Алчевсккокс» заканчивается монтаж УСТК и котла-утилизатора, а вот на остальных предприятиях коксохимической промышленности кокс тушат водой. В результате чего теряется значительная доля теплоты и значительное количество кокса, загрязняется окружающая среда. Если обратиться к цифрам, то получается, что стоимость всех затрат на монтаж и проектирование всех систем мокрой установки тушения кокса составляет порядка 10-15 миллионов гривен. В отличие от установок мокрого тушения затраты на УСТК на порядок выше и составляют 150 миллионов гривен. Эти затраты быстро окупаются за счет получения кокса более высокого качества, уменьшения потерь кокса и тепла в окружающую среду по сравнению с мокрым тушением. Так, к примеру, ОАО «Авдеевский КХЗ» удовлетворяет свои потребности в энергоресурсах на 104%, вырабатывая 376739 тыс. кВт/час электроэнергии за счет сжигания производимого коксового газа и использовании физической теплоты газов после установок сухого тушения кокса. Кроме собственного потребления он так же отдает «на сторону» металлургическому предприятию около 80 тыс.м3 коксового газа.

 

Сейчас металлургические заводы проводят реконструкцию энергетических котлов ТЭЦ, переводя их на сжигание доменного, коксового газа, и и их смеси. Из-за высокого содержания в доменном газе балласта (негорючих газов: азота порядка 55%, углекислого газа порядка 10%, кислорода до 1%) его сжигание без добавления природного или коксового газов вызывало некоторые затруднения. В настоящее время для его сжигания применяют, так называемые, плоскофакельные горелки, в которых организовывается хорошее перемешивание газов с воздухом. Поэтому они позволяют эффективно сжигать доменный газ как без доб * природного, коксового газов, так и совместно с ними. Это весьма удобно, так как количество доменного газа при эксплуатации доменной печи в силу ряда причин изменяется, изменяется также его состав, а для нормальной работы котла необходимо поддерживать определенный расход и теплоту сгорания топлива. Стоимость такой реконструкции одного котельного агрегата колеблется в пределах от 25 до 30 миллионов гривен, что зависит от мощности котла, характера и количества выполняемых работ.

 

Конечным итогом деятельности в области энергосбережения на металлургических предприятиях и предприятиях смежных производств является уменьшение энергозатрат на производство металлопродукции. Так, средняя энергоемкость 1 тонны металлургической продукции составляет 1,9 тонны «условного топлива» (угля с теплотой сгорания 7000 ккал/кг), а в Западной Европе этот показатель составляет 0,2 тонны на 1 тонну металлопродукции.

 

К наиболее важным направлениям энергосберегающей деятельности относятся использование собственных вторичных энергоресурсов и замещение ими по мере возможности более дорогостоящих природного газа и малосернистого мазута, применение современных (менее энергоемких) технологий и оборудования. Кроме того, снижение потребления энергоресурсов за счет совершенствования существующих технологических циклов и режимов работы оборудования, оптимизация энергобаланса предприятия и его подразделений, снижение расходов на выработку производимых на предприятии энергоресурсов, совместная выработка электрической и тепловой энергии, снижение потребления энергоресурсов подразделениями предприятия за счет повышения эфф. использования энергоносителей, нормирование и прогнозирование потребления энергоресурсов на основе математических моделей.

 

В Украине существуют все необходимые условия для развития отрасли: это и материальная база, и научно-технический потенциал, и производственные мощности. Но немногие производители решатся что-то менять до тех пор, пока закон позволяет им работать по старинке. Руководители не хотят внедрять новые технологии в производство, так как это повлечет за собой большие капиталовложения. Вот только почему никто не хочет задумываться о том, что будет через пару тройку лет? все - таки если ничего не менять, не модернизировать производственные мощности, не проводить жесткого мониторинга использования энергетических ресурсов, попросту разбазаривая их, то продукция, производимая на наших металлургических предприятиях станет несоблазнительной в ценовом отношении не только отечественным, но и зарубежным потребителям. Есть такое общеизвестное правило: ничего не давая, ничего не получишь, без вложения средств в модернизацию производства, только на человеческом труде, далеко не уедешь.

 

С каждым днем оборудование морально устаревает, для его замены требуются все большие и большие вливания капитала. Если не внедрять никаких инновационных проектов, не проводить замену старого оборудования, то через некоторое время наша промышленность окажется «у разбитого корыта», а мы вместе с ней. Так, на на данный моментшний день металлургические предприятия являются крупными налогоплательщиками и обеспечивают большое количество рабочих мест у себя на производстве, и на смежных производствах, которые работают, поставляя сырье для производства металлопродукции.

 

Вот почему мне хочется надеяться на то, что большинство руководителей производств все-таки последуют примеру тех немножественных, кто проводит у себя на заводах реконструкции основного энерготехнологического и металлургического оборудования. Пусть хотя бы для того, чтобы в дальнейшем получать за счет этого прямую выгоду, а в настоящем носить гордое звание передового производства.

 

Редакция благодарит за предоставленную информацию по использованию вторичных энергоресурсов и защите окружающей среды преподавателей кафедры Парогенераторостроения Национального технического университета «Харьковского политехнического института», сотрудников Закрытого акционерного общества «Научно-производственного предприятия Интерэнерго», Государственного института по проектированию предприятий коксохимической промышленности «Гипрококс»

 

Источник: www.metalica.kh.ua

 



Энергетический диалог Россия-ЕС. Газ как политическое орудие. Население заплатит больше. Отопительный сезон по новым правилам.

На главную  Твердое топливо 





0.0038
 
Яндекс.Метрика