Автореферат по теме:

"Эколого-экономическая оценка использования пылеугольного топлива в доменном производстве"

Выполнила: Бутенко Наталья Викторовна

Руководитель: доц., к.т.н., Кочура Владимир Васильевич

1. Актуальность темы.
2. Цели и задачи темы.
3. Научная новизна и практическая ценность.

1. Экологическая эффективность использования пылеугольного топлива в доменном производстве.
2. Экономическая эффективность использования пылеугольного топлива в доменном производстве.

1. Актуальность темы

Тема данной магистерской работы является актуальной в сложившихся современных экономических и экологических условиях, так как рассматривает экологический и экономический эффект, получаемый при замене части кокса пылеугольным топливом. Также потребляемый природный газ становится все более невыгодным видом топлива вследствии своей высокой цены как для металлургии в целом, так и для доменного производства в частности, и переход на вдуваниие пылеугольного топлива не только позволит снизить потребление природного газа, но и со временем отказаться от него со всем. Кроме того, вдувание ПУТ в доменную печь позволит уменьшить энерго- и ресурсоемкость получаемой продукции. Для производства кокса необходимы коксующиеся угли, которые являются наиболее дорогими и труднодоступными, поскольку залегают тонкими слоями. А для вдувания ПУТ в доменную печь подходят газовые и энергетические угли, которые составляют основную массу углеместорождения в Донбассе (70%). Поэтому освоение технологии доменной плавки с вдуванием 100-200 кг/т чугуна ПУТ из неспекающихся марок углей определит снижение расхода кокса до 40% и позволит добывать коксующиеся угли в соответствии с геологическими ресурсами, расширить добычу наиболее дешевых и доступных неспекающихся углей.

2. Цели и задачи темы

Цели и задачи - изучить и сделать комплексную оценку технологии вдувания пылеугольного топлива в доменном производстве, рассмотреть достоинства и недостатки замены части кокса пылеугольным топливом и привести экономический расчет, подтверждающий эффективность внедрения установок по вдуванию пылеугольного топлива на металлургических предприятиях Украины. Сделать анализ влияния данной технологии на окружающую среду, предусмотреть ее экологическую безопасность.

3. Научная новизна и практическая ценность

Научная новизна данной магистерской работы заключается в том, что изучается воздействие технологии вдувания пылеугольного топлива в горн доменных печей на окружающую среду при ее внедрении на металлургических предприятиях Украины. Практическая ценность магистерской работы заключена в том, что при применении данной технологии достигается максимальное коксо- и энергосбережение в условиях возрастающих требований по экологии, т.е. снижается энергоемкость металлопродукции.

1. Экологическая эффективность использования пылеугольного топлива в доменном производстве

За последние годы проблемы экологии приобрели исключительную актуальность. Приготовление пылеугольного топлива сопровождается значительно меньшим загрязнением атмосферы и водного бассейна, чем производство кокса. Коксохимическое производство – является сильнейшим источником загрязнения окружающей среды большим количеством химических соединений. При производстве кокса выделяется огромное количество вредных веществ. К ним относятся сероводород, сернистый ангидрид, окись углерода, фенолы, аммиак, нафталин, сероуглерод, 3,4-бензопирен, синильная кислота. Удельная величина пылегазовых выбросов на 1 т кокса составляет: пыли  - 2,66 кг; газа – 7600 куб. м, вредных веществ – 4,07 кг. В таблице 2.1 приведено количество выбросов в атмосферу при производстве кокса и ПУТ.

 
Из таблицы видно, что при производстве  пылеугольного топлива выбросы в атмосферу в 33 раза меньше, чем при производстве кокса. При использовании ПУТ в доменном производстве можно оценить экологический эффект от сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу с ожидаемым сокращением производства кокса

2. Экономическая эффективность использования пылеугольного топлива в доменном производстве

На производство чугуна расходуется до 2/3 от общего расхода энергоресурсов, составляющих 1000 - 1500 кг условного топлива на 1 т готового проката, в основном, в виде дорогостоящих и остродефицитных кокса и природного газа, являющегося в настоящее время единственным его заменителем. Стоимость топлива составляет 30 - 40% от общей себестоимости чугуна. Для Украины, имеющей большие запасы угля, причем, значительную часть которых составляют энергетические угли, технология доменной плавки с заменой кокса пылеугольным топливом является наиболее перспективной, если не единственной, которая позволит повысить конкурентоспособность украинского чугуна. Применение ПУТ позволяет улучшить экологические показатели деятельности предприятий черной металлургии.
Возможными ресурсами угля для приготовления пылеугольного топлива, удовлетворяющими требованиям доменной плавки, являются менее дефицитные неспекающиеся и малоспекающиеся обогащенные угли марок Г и Т. Ресурсы для получения пылеугольного топлива обеспечиваются запасами углей и существующими мощностями для их добычи. В дальнейшем потребность в сырье для приготовления пылеугольного топлива может удовлетворяться за счет газовых углей.
При вдувании в доменные печи концентрата тощих углей потребность в шихте для коксования уменьшится на 6,0 млн т за счет снижения производства доменного кокса на 4,5 млн. т. В этом случае марочный состав шихты, используемый для коксования, улучшится. Так, содержание газовых углей уменьшится на 4,7 млн т, а тощие угли будут полностью выведены из сырьевой базы коксования.
При вдувании в доменные печи газовых углей потребность в доменном коксе снижается на 3,6 млн т, а потребность в шихте уменьшается соответственно на 5,0 млн. т, что также позволит полностью отказаться от использования для целей коксования тощих углей и уменьшить долевое участие газовых углей на 3,7 млн. т. Повышение содержания углей основных марок в шихте за счет снижения слабоспекающихся газовых и неспекающихся тощих углей приводит к улучшению качества кокса по показателям прочности на 2,2 % и истираемости на 1,1 % при вдувании тощих углей. В случае вдувания газовых углей эти показатели улучшаться на 1,8 и 0,9 % соответственно. 
Улучшение качества кокса в результате вывода из шихт для коксования газовых и тощих углей снизит расход кокса соответственно на 3,25% и 3,85% и повысит производительность доменных печей на 4,03 и 4,84%.
На основании аналитического расчета, а также анализа опыта прмышленного применения пылеугольного топлива из разных марок угля приняли следующие основные показатели работы доменных печей при замене им части кокса, приведенные в таблице 2.2
Из таблицы видно, что максимальное снижение расхода кокса и увеличение производительности печи могут быть достигнуты при вдувании антрацитов с зольностью топлива 4,5 и 7,5%.

         В таблице 2.3 приведен эффект экономии в доменном производстве  при вдувании ПУТ в горн доменной печи.

Как видно из приведенных данных, максимальное снижение расхода кокса и повышение производительности могут быть достигнуты при вдувании в горн доменных печей малозольных антрацитов. Тем не менее, применение антрацитов менее эффективно, чем тощих углей, прежде всего из-за высокой заготовительной стоимости топлива.
При одинаковом качестве углей по зольности (7,55%) использование тощих углей в сравнении с газовыми обеспечивает большую на 22% экономию кокса. Годовой экономический эффект при этом возрастает в 1,8 раза.
Меньшая эффективность применения ПУТ из газовых углей определяется меньшим содержанием углерода в топливе  и соответственно меньшим коэффициентом замены кокса ПУТ, значительным сопутствующим снижением расхода  природного газа.
Применение менее зольных концентратов, хотя и обеспечивает дополнительную экономию в доменном производстве, тем не менее, в итоге оказывается менее эффективным из-за ухудшения показателей обогащения и высокой заготовительной цены топлива.
Таким образом,  вдувание ПУТ в горн доменной печи в сочетании с рядом других компенсирующих мероприятий позволяент значительно снизить расход кокса (до 40%),  уменьшить потребление природного газа без изменения производительности доменной печи, что обеспечивает получение экономического эффекта. Вдувание ПУТ является одним из наиболее эффективных мероприятий, разработанных и подготовленных к широкому внедрению.

Данная технология позволяет не только уменьшить расход кокса и природного газа, т. е. получить значительный экономический эффект,  но и является благоприятной с точки зрения экологии. В свете действующих законов об охране окружающей среды и ужесточении соответствующих требований к технологическим процессам указанные в работе благоприятные последствия, получаемые без дополнительного  и специального строительства, могут оказаться существенным фактором, определяющим перспективность данной технологии.
Комплексная эффективность применения ПУТ в доменном производстве, кроме снижения потребности в металлургическом коксе, сопровождается также улучшением показателей работы доменных печей, уменьшением выбросов в атмосферу вредных веществ и загрязнением водного бассейна, уменьшением капиталоемкости, площадей занятых оборудованием и повышение производительности труда в коксохимической и металлургической промышленности.

Литература

1. Гольдерман Г.Д. Вдувание угольной мелочи в горн доменной печи за рубежом. – «Бюллетень ЦНИИИ ЧМ», 1964, №10.
   
2. Леонидов Н.К. Применение кислорода, вдувание углеводородов и других материалов. – М.:ВИНИТИ, 1972, (Итоги науки и техники, т.5).
   
3. Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна. /Под ред. Ярошевского С.Л. М.:Металлургия, 1974. – 184 с.
   
4. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. – М.:Металлургия, 1990. – 399 с.      
   
5. Юдашкин М.Я. Очистка газов в металлургии. – М.:Металлургия, 1976. – 376 с.
   
6. Ярошевский С.Л. Выплавка чугуна с применением пылеугольного топлива.- М.:Металлургия, 1988. – 174 с.