В начало Написать нам Карта сайта | RSS
Уральский рынок металлов


Предлагаем Вам разместить информацию в бегущую строку - 1000 рублей в месяц - за каждые 10 слов | Ежедневно посетители сайта смогут видеть информацию о Вашем предприятии. | Минимальные затраты - максимальный результат!!!
Новости Журнал О компании Статьи Аналитика Тендеры Рекламодателям Подписчикам Форумы Бизнес-навигатор Карта сайта Мероприятия Вопросы-ответы
В начало // Журнал / Все номера / УРМ №9 (сентябрь 2007) / Идея энергосбережения «овладела массами» металлургов
← оглавление номера

Энергетика:

Идея энергосбережения «овладела массами» металлургов

Ольга Иоффе, обозреватель 

Металлургия наиболее крупный потребитель электроэнергии и других энергоресурсов. Доля энергозатрат в себестоимости продукции черной металлургии составляет 20­-25%, цветной металлургии - 15-­20%. При прогнозируемых темпах роста производства в металлургии к 2010 г. суммарная потребность отрасли в энергетических ресурсах вырастет на 12-16%, а к 2015 г. - на 24-28%. Это при условии, что удельная энергоемкость металлопродукции будет снижаться нынешними темпами, а уровень тарифов на энергоносители останется на приемлемом для металлургов уровне. Поэтому инвестиции в энергосберегающие мероприятия (в том числе даже просто наведение порядка в потреблении), внедрение более энергоэффективных технологий крайне необходимы и приносят здесь особенно значимый результат.

Подходы и направления

Сегодня все крупные металлургические компании реализуют комплексные программы по снижению энергозатрат. В них, как правило, четыре направления:
- контроль и учет (с введением автоматизированных систем управления процессами, систем АИИСКУЭ);
- сокращение доли покупных энергоносителей за счет ввода собственных генерирующих мощностей;
- использование вторичных энергоресурсов;
- внедрение новых энергосберегающих технологий и современного энергоэкономичного оборудования.

Так, на НТМК в 2007-2008 гг. планируется реализовать 20 долгосрочных проектов, направленных на повышение надежности систем электро- и водоснабжения комбината, сокращение себестоимости продукции предприятия за счет снижения затрат на топливно-энергетические ресурсы и увеличение производства собственной электроэнергии. По сообщению пресс-службы комбината, намечены реконструкция основного энергетического оборудования и системы электроснабжения с выводом из строя устаревшего электрооборудования, внедрение новых энергосберегающих технологий в подразделениях доменного, сталеплавильного и прокатного переделов. Только за один год действия долгосрочной программы предприятие сэкономит более 77 млн кВт/час электроэнергии, более 155 млн т топлива и 9,5 млн куб. м воды.

Программа ОАО «ММК» направлена на повышение эффективности использования энергоресурсов в технологических процессах производства продукции и при выработке энергоресурсов, снижение потерь энергоресурсов в распределительных сетях и у потребителей. Реализация комплексной программы энергосбережения позволила комбинату за пять лет без увеличения потребления природного газа дополнительно выработать 240 МВт электроэнергии. Потребление энергоресурсов снизилось на 16%, а удельные расходы на производство тонны стали - на 30%.

Большая роль в этом процессе принадлежит отраслевой науке. Например, Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и магниевой промышленности (СибВАМИ, входит в структуру «РусАла») за последние несколько лет разработал и успешно внедрил несколько уникальных энергоэффективных технологий. К их числу относятся новая технология производства анодной массы методом сухого смешивания и брикетирования, создание автоматических плавильно-литейных комплексов, а также ряд методик по переработке первичного алюминия. Некоторые инновации института специалисты оценивают как революционные для российских предприятий.

Технология доменной плавки ванадиевого чугуна в печи большого объема, разработанная совместно специалистами «Уральского института металлов» и НТМК, позволила увеличить среднесуточную производительность реконструированных доменных печей ? 5 и 6 НТМК до 5400 т/сут. (при проектной производительности 4500 т/сут.) с удельным расходом кокса 410-415 кг/т (проектный расход 420 кг/т).
В 2001 г. специалисты лаборатории нагревательных печей НИИ металлургической теплотехники (ОАО «ВНИИМТ», Екатеринбург) разработали, спроектировали и пустили в эксплуатацию на ВСМПО первую в России нагревательную печь с регенеративной системой отопления, снабженную индивидуальными компактными насадками, заполненными корундовыми шарами. Экономия природного газа за счет высокой температуры подогрева воздуха продуктами сгорания составляет до 50-60% по сравнению с работой печи на холодном воздухе и 35% в сравнении с печами, которые снабжены металлическим рекуператором.

Лозунг капитализма -
учет и контроль

Энергосбережение начинается с учета. То, что когда-то было провозглашено как главный лозунг советской плановой системы - «социализм - это контроль и учет» - сегодня еще более актуально. И для металлургии, возможно, в первую очередь. Мало того, что внедрение систем контроля упорядочивает потребление, приучая (или заставляя) экономить, сверяя показания счетчиков со своими финансовыми возможностями, оно еще дает возможность выявить узкие места: утечки, нерациональное использование.

Например, на Новосибирском металлургическом заводе им. Кузьмина внедрена универсальная система учета простоя оборудования и расхода энергоресурсов, включающая анализаторы качества и количества электроэнергии итальянской фирмы Circutor, специальные датчики, имеющие до 48 параметров детального контроля за использованием энергоносителей. Система позволила получать объективную информацию о времени и длительности возникающих простоев, выявлять причины сбоев в работе основных производственных агрегатов, учитывать расходы энерго­- и других ресурсов. Только за первые три месяца эксплуатации экономический эффект составил около 1 млн руб.

Существует множество направлений решения проблемы энергосбережения, такие как установка частотных преобразователей, устройств плавного пуска электродвигателей, регуляторов температуры и т.д. Например, на большинстве предприятий, работающих с технологиями, где применяется пар, он используется лишь на 30-40%. Остальное уходит в обратный трубопровод, при этом теряется примерно 60% тепла. Проблема решается установкой простых, но весьма эффективных устройств - кондесатоотводчиков (КО), автоматически поддерживающих такое сечение трубопровода, через которое проходит только конденсат, но не пролетный пар. Затраты окупаются иногда в течение нескольких суток. Так, установка 17 поплавковых конденсатоотводчиков на фабрике брикетирования производства полиметаллов УГМК дала ощутимый экономический результат уже через сутки. Потребление пара за счет ликвидации проскоков снизилось почти в 3 раза.

Своя рубашка ближе к телу

Одно из основных направлений снижения уровня энергозатрат при производстве энергоемкой металлопродукции - уменьшение доли покупных энергоносителей за счет увеличения их выработки на собственных генерирующих мощностях. Металлурги снова обзаводятся собственным мощным электрическим хозяйством. Собственная электростанция, работающая на пару, пущена на «Уральской кузнице». Своя энергия оказалась в два с половиной раза дешевле.

На предприятиях, кроме собственных ТЭС, эксплуатируется множество специального энергетического оборудования высокой мощности, например, свыше десятка главных понизительных, опорных, глубокого ввода подстанций. Как правило, себестоимость собственной электроэнергии намного меньше тарифов на электроэнергию из централизованной системы. Например, на ММК развитие собственной энергетической базы признано одним из приоритетов энергетической политики: себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на собственных станциях ММК, в 2,5 раза ниже стоимости покупной. В 2005 г. обеспеченность электроэнергией от собственных электростанций составила около 89%. В 2006 г. этот показатель снизился до 83% в связи с запуском дуговых сталеплавильных печей. Но энергоёмкость продукции комбината снизилась с 6,52 до 5,98 Гкал/т стали, что даже ниже уровня 1989 г.

Энергокомплекс ММК - самый мощный в металлургической отрасли России - объединяет три собственные электростанции, кислородно-компрессорное производство, паросиловой и газовый цеха, цеха электросетей и подстанций, водоснабжения, энергоцех, центр энергосберегающих технологий и др.

Строительство многих металлургических, особенно алюминиевых, предприя­тий сопровождалось сооружением собственных электростан­ций. Так была построена Богословская ТЭЦ для БАЗа, Красногорская ТЭЦ - для УАЗа, Первоуральская станция - для ПНТЗ, ТЭЦ Верх-Исетского металлургического завода, Ли­пецкая ТЭЦ-2 для НЛМК и т.д. Их выделение в самостоятельные хозяйствующие субъекты в период приватизации не принесло ничего хорошего ни энергетикам, ни металлургам. Поэтому постепенно все возвращается на круги своя. Например, Объединенная компания (ОК) РусАл, заявив о намерении полностью обеспечить существующие и строящиеся алюминиевые предприятия собственной электроэнергией, ведет совместно с ГидроОГК строительство Богучанского энерго-металлургического объединения.

Электропотребление на металлургическом предприятии имеет свои особенности: отно­сительно большое число часов использования макси­мума, долговременность и предсказуемость объемов потребления энергии, возможность регулирования часового максимума, жесткие требования к надежности и качеству электроэнергии. Собственное энергохозяйство, кроме чисто финансовой выгоды и независимости, во многом снижает остроту пробле­м качества электроэнергии, надежности электроснабжения и режимного взаимодействия. Низкое качество электропитания может привести к аварийным остановкам агрегатов и к повышенному рас­ходу электроэнергии. К примеру, такое привыч­ное явление, как повышение напряжения в сети на 3-4%, ведет к перерасходу электроэнергии минимум на те же 3-4%.

Технология определяет экономику

Специалисты связывают высокую энергоемкость метал­лургии с устаревшими технологиями, созданными по большей части лет 20-30 назад (а кое-где и значительно раньше), когда стоимость энергоносителей была несравнимо ниже, а система снабжения предприятий электроэнер­гией и топливом - принципиально другой. Металлурги работали в основном на внутренние поставки, не сравнивали свои затраты с зарубежными производителями и не знали слов «дефицит электроэнергии». Но время дешевых энергоресурсов прошло, так же как и малозатратных мероприятий, типа установки счетчиков и латания дырявых труб.
На большинстве металлургических предприятий их потенциал исчерпан.
Все эти факторы заставляют предприятия обратить особое внимание на инновационные технические решения, внедрение ресурсосберегающих технологий. Переход на энерго­сберегающие технологии стал основой всех программ модернизации крупных российских (так же, как и стран СНГ) металлургических компаний. Несколько примеров таких нововведений приведены ниже.

 Черная металлургия
При реконструкции в электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) Новокузнецкого меткомбината, благодаря внедрению энергосберегающих технологий электропотребление ЭСПЦ сократилось более чем на 6%. Дальнейшее совершенствование технологии электроплавки (совместная работа Уральского института металлов (УИМ) и специалистов комбината) позволит повысить производительность печей на 3-5% при снижении энергопотребления на 5-10%.
На Ревдинской площадке НСММЗ переход от мартеновского производства к электросталеплавильному позволил резко сократить время плавки (с 8-9 часов до менее 1 часа) и, соответственно, удельное потребление электроэнергии. Кстати, отказ от мартеновского производства, увеличение выплавки стали в электропечах, модернизация доменного передела были непременным пунктом всех директивных программ развития российской металлургии еще с 80-х гг. прошлого века. Однако реальное выполнение этих положений началось только сейчас. Резервы есть на всех металлургических переделах. В Ревде планируется ввести в строй агрегат по дополнительному подогреву лома. Это позволит еще сократить время плавки, одного из основных факторов, определяющих энергопотребление.

На Мариупольском металлургическом комбинате им. Ильича (Украина) в цехе подготовки составов внедрен новый способ ресурсосберегающего производства проката, дающего значительную экономию природного газа. Если прежде горячие слитки поступали на слябинг с t° в 950°С, что требовало дополнительного нагрева, то при использовании новой технологии металл сохраняет t° более чем в 1000°С. Это происходит за счет внутреннего тепла слитков, которые практически не требуют лишнего расхода газа. Экономический эффект превышает 1 млн гривен.

Для нагрева стальных слитков перед прокаткой используются регенеративные нагревательные колодцы с высоким удельным расходом газообразного топлива (до 45,9 кг/т). Для оптимизации режима на Алчевском металлургическом комбинате внедрен раздель­ный подвод топлива с высокой (коксовый газ) и с низ­кой (доменный газ) теплотой сгорания, при этом вто­рой вид топлива является основным компонентом газовой смеси. Экономия энергоресурсов достигается за счет того, что такая система позволяет регулировать подачу коксового газа, который используется в основном в стадии нагрева слитков, а в период томления слитков - отапливать колодцы только доменным газом.
В техническом уровне электросталеплавильного производства в «большой металлургии» при использовании большегрузных печей достигнут существенный прогресс: производительность стотонных дуговых печей выросла в 5-7 раз (до миллиона тонн в год и более), удельный расход электроэнергии со­кратился вдвое.

Однако этого нельзя сказать об электроплавке в малотоннажных печах. Есть объективные причины: при малой массе плавки высоки удельные тепловые по­тери, соответственно, увеличе­н расход энергии. Металл в ковше остывает быстрее, это требует более сильного предварительного разогрева ковшей. Использование хотя бы некото­рых технологий, освоенных в большой металлургии, дает неплохой энергосберегающий эффект. Например, переход от двухшлаковой технологии (с вос­становительным периодом плавки) к одношлаковой позволя­ет сократить длительность плавки от выпуска до выпуска на 40-60 минут, то есть практически наполовину. Кроме двухкратного увеличения производи­тельности, при одношлаковом процессе уменьшается содержание водорода и азота в металле, снижается расход электро­энергии, электродов, огнеупоров, извести, рас­кислителей.
Использование литейных форм с точными размерами (керамических форм по выплавляемым моделям, форм по пенополистироловым газифицированным моделям, сухих стопочных форм и др.) позволяет получать точные литые заготовки (КИМ до 0,95). Вес существующих отливок можно уменьшить до 30% за счет уменьшения толщины их стенок при сохранении конструктивной прочности, можно переводить изготовление деталей из поковок с низким КИМ (0,5) на точные отливки с высоким КИМ (до 0,95), сократить расход энергии на механическую обработку. Низкие температуры расплава при заполнении литейных форм (способы ЛВКД и ЛВПКД) позволяют снизить расход потребляемой энергии при производстве отливок на 25-50 квт-ч/т жидкого металла.

Технология переработки расплавленных шлаков на установках барабанного типа, разработанная УИМ для китайского комбината «Бао-Сталь», позволяет в 3-5 раз снизить энергозатраты по сравнению с существующими способами производства шлакового щебня на дробильно-сортировочных установках.

Цветная металлургия
По данным аналитиков компании «РусАл», около 80% российского алюминия производится с помощью электролизеров Содерберга с самообжигающимися анодами. Технология, предложенная еще в 20-х гг., была в свое время наиболее эффективной и экономичной. Самообжигающиеся аноды позволили снизить себестоимость алюминия на 5,2% и практически исключить человеческий фактор в процессе электролиза. Однако расход электроэнергии и углерода в установках Содерберга довольно высок, как и уровень выделения вредных веществ. Поэтому модернизация отечественных алюминиевых предприятий касается в основном снижения энергозатрат, решения экологических проблем и повышения производительности установок Содерберга.

На предприятиях компании «РусАл» (которая входит в так называемый «клуб Содерберга», объединяющий крупнейшие заводы мира) внедряют новые модели электролизеров, использующие технологию «сухого» анода. Это наполовину снижает объем вредных выбросов и существенно повышает производительность завода.

А на заводах СУАЛа за основу модернизации принята технология обожженных анодов. По мнению специалистов СУАЛа, обожженные аноды хоть и дорогая, но более эффективная технология по сравнению с электролизерами Содерберга: при ее использовании загрязнение атмосферы сводится к минимуму, а производительность предприятия значительно повышается.

Экспериментальные линии электролизеров с обожженными анодами были установлены в цехах УАЗ-СУАЛ. Первые несколько месяцев испытаний показали высокие результаты по эффективности и экологической безопасности. Технико-экономическая оценка использования электролизеров с обожженными анодами на 300 ампер на БАЗе, по предварительным подсчетам, показала снижение энергетических затрат более чем на 800 кВт-час/т алюминия. Такая же технология заложена в эксплуатацию новейшей модернизированной линии электролизеров «ИркАЗ-5».

На Кыштымском медеэлектролитном заводе применение новых технологических решений (изменение материала катода, размеров электролизера и др.) позволило сократить расход электроэнергии на тонну выпускаемой катодной меди на 1,5%. Проекты с применением энерго­сберегающих технологий разрабатывались специалистами УИМа.

Вторичные ресурсы

Две особенности металлургического процесса позволяют говорить о больших резервах энергосбережения в отрасли.
Во-первых, на практике, даже на одном и том же агрегате, заданный конечный продукт можно получить, используя различные материалы, варианты шихтовки, варьируя энергетические режимы, типы устройств и т.п. Выбор лучшего варианта - результат множества проб и ошибок, колоссального опыта и интуиции технологов, сталеваров. Эти факторы вполне формализуемы, современные системы управления позволяют свести к минимуму человеческий фактор и получить устойчивый эффект: задача сводится к оптимизации режима получения металла с заданными характеристиками при минимальном расходе энергоресурсов. Так, опытное применение системы автоматического ведения плавки (САВП) «Оракул» на Белорусском металлургическом заводе позволило снизить расход электроэнергии на плавках, проведенных в автоматическом режиме, на 10,7 кВт-час/т шихты.
Во-вторых, металлургическое производство не только потребитель энергоресурсов, но и... производитель. Почти все процессы сопровождаются выделением большого количества тепла, отходящих газов, отработанного пара и т.д. Использование этих вторичных энергоресурсов (ВЭР) - одно из эффективных направлений снижения удельных расходов энергии. Разработки ОАО «УИМ» показывают, что при утилизации тепла расплавленных шлаков можно получать энергетический пар для выработки электроэнергии, пар и воду для технических и коммунальных нужд. Например, на ММК за счет полной утилизации технологических газов (высвобождающийся коксовый и доменный газ направляется в котлы электростанций) было дополнительно введено более 100 МВт электрической мощности, а установка системы учета позволила сократить ежегодные потери газа на 3­5%. За счет использования вторичных газов - доменного и коксового - на комбинате снижается доля покупной электроэнергии. Доля вторичных газов в топливном балансе электростанций ОАО «ММК» в тепловом эквиваленте выросла с 34,3% в 2005 г. до 36,2% в 2006 г. За последние десять лет прирост потребления вторичных газов составил 104,3%.

Большие резервы в этом направлении заложены у алюминщиков. Расчеты специалистов кафедры металлургии цветных, редких и благородных металлов МИСиС показали, что практически на любом алюминиевом предприятии температуру пульпы можно повысить на несколько градусов за счет перераспределения тепла вторичного пара и оптимизации теплообменной аппаратуры. При тарифе 400 руб/Гкал тепла завод производительностью 1 млн т/год глинозема может сэкономить до 0 тыс., если удастся увеличить температуру всего на 1 градус за счет использования тепла вторичного пара.

Эффективное использование ВЭР может рассматриваться как альтернатива развитию и наращиванию собственных мощностей.

Металлургия России - это сложнейшая система, создававшаяся десятилетиями и обладающая большой инерцией. Произвести крупные изменения в ней быстро и без потерь трудно, это требует больших финансовых вложений и интеллектуальных усилий. Но необходимо.

В статье использованы материалы журналов «Металлург», ? 6, 2007, «Цветные металлы» ? 5, 2007, публикации специалистов ОАО «Опытный завод цветного литья» (Новосибирск), интернет-сайтов alfametal.ru,
www.minprom.gov.ru

Журнал

   
Ваше имя:  
Пароль:     
  запомнить меня
  Регистрация  Забыли пароль?

Бизнес-навигатор

   Меткомплекс
   Наука и образование
   Органы власти
   Отраслевые союзы
   Смежные отрасли


Атомстрой комплекс
ЛитМаш
ЗаводЭкоТехнологий
 
Отраслевая наука 


 
        ООО «УралИнфо»
   Телефон/факс: (343) 350 71 71
   г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58, офис 601        
            urm@urm.ru
пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
«РЎСѓРјРјР° технологий» «Сумма технологий»
продвижение сайта