В 2004 году в мире для производства пылеугольного топлива (ПУТ) для доменных печей использовано около 50 млн. т угля, как правило, следующих марок: Г, А, Т.
Теоретические расчеты и мировой опыт показывают, что для производства ПУТ наиболее эффективно использовать угли с низким содержанием золы и серы. Как правило, уровень этих показателей должен быть ниже содержания золы и серы в используемом на предприятии коксе.
Содержание летучих в ПУТ может изменяться в широких пределах и определяется, прежде всего, конъюнктурой цен и эффективностью применения угля в конкретных технологических условиях.
Для приготовления ПУТ целесообразно использовать угли и их концентраты, которые непригодны (малопригодны) для производства кокса.
На основании отечественного и зарубежного опыта для приготовления ПУТ рекомендуются угли и их концентраты с такими характеристиками: содержание золы и серы - соответственно до 10...12% и 1.5...2,0%; влажность - до 10...12%; крупность - до 50...80 мм.
В соответствии с вышеуказанными требованиями и существующим стандартом ДСТУ 3472-96 в условиях Украины для приготовления ПУТ могут быть использованы угли и их концентраты следующих марок: Т, А, Г и в меньшей мере - Д, ДГ. Наиболее подходящими являются угли и их концентраты марок Т, А и Г (последняя при соблюдении дополнительных мер в процессе подготовки и использования ПУТ).
В целом запасы угля в Украине, в т.ч. пригодного для приготовления ПУТ, оцениваются в 3,6...4,8 млрд. т (в т.ч. по Донбассу запасы углей марки Т оцениваются в 0,46 млрд. т), что указывает на реальную возможность расширения добычи необходимых марок углей.
Можно считать, что на начальном этапе широкого применения ПУТ в доменном производстве Украины реальными материалами для приготовления ПУТ будут концентраты (обогащенные угли) марок А, АСШ, АС, АО, Т, ТС, Г, а также Д и ДГ. Указанные угли (концентраты) могут использоваться для приготовления ПУТ как в качестве единственного шихтового компонента, так и виде смеси из 2-х или 3-х углей, что также имеет технологические преимущества и широко используется в мировой практике.
Таким образом, очевидно, что пылеугольные комплексы предприятий Украины должны быть универсальными, т.е. способными работать на различных марках концентратов (углей), исходя из сложившейся на данный момент конъюнктуры и экономической целесообразности.
Например, в 2004 г. в целом по Украине были произведены угольные концентраты (продукты обогащения углей) в следующем количестве: марок АК, АО, AM, АС (с содержанием золы от 4,2 до 10,7% и серы до 1,8% - все энергетические) - 3,02 млн. т; марки Г (с содержанием золы 7,8% и серы 1,8% - все для производства кокса) - 3,8 млн. т; марки Т (подходящего для изготовления ПУТ) - практически не производили. Основными поставщиками концентратов марок антрацита являются угольные предприятия Луганской области Украины: ЦОФ "Миусинская", ГОФ "Известия", ГОФ "Ровеньковская", ГОФ "Вахрушевская", ЦОФ "Комендантская", ЦОФ "Свердловская", ГОФ "Краснопартизанская"и др.
Основными поставщиками концентратов марки Г являются угольные предприятия Донецкой области Украины: ОФ "Пионер", ЦОФ "Добропольская", ЦОФ "Октябрьская"; в Луганской области: ЦОФ "Белореченская" и др. Анализ показывает, что постепенное увеличение объема применения ПУТ в доменном производстве Украины в итоге обусловит изменение баланса производимых угольных концентратов, состава шихт для коксования и, что особенно важно, уменьшает объем производства кокса и обеспечит возможность улучшения его качества.
Известно, что расходы угля на производство 1 т кокса и 1 т ПУТ равны, соответственно, 1,3 и 1,1 т/т, а коэффициент замены кокса ПУТ - 0,8...0,9. При внедрении ПУТ-технологии на объем выплавки чугуна около 24 млн. т/год (примерно 80% от достигнутого уровня выплавки чугуна в Украине) и удельном расходе ПУТ 150 кг/т чугуна потребуется 3,6 млн. т в год ПУТ; в этом случае будет уменьшен расход кокса на выплавку чугуна суммарно на 3,06 млн. т/год.
Исходя из фактической доли марок углей в коксовых шихтах коксохимических предприятий Украины и указанного коэффициента 1,3 данное уменьшение расхода кокса позволит получить экономию расхода основных марок углей в следующем количестве, тыс. т/год: Г - 891,0; ПК - 362,0; Ж - 1133,7; К - 914,9; ОС - 218,8.
Таким образом, из коксохимического производства для приготовления ПУТ свободно может быть передано, как минимум, 891 тыс. т/год угольного концентрата марки Г, что от общего объема необходимою концентрата для получения ПУТ составляет 22.5%. Кроме того, технологически эффективные марки углей для получения кокса (Ж и К) могут "вытеснить" из угольных шихт менее ценные марки углей общей массой до 1133,7+914,9=2048,6 тыс. т/год, пригодных для получения ПУТ. Следовательно, масштабная организация производства ПУТ может быть осуществлена примерно на 75% на имеющихся концентратах в коксохимическом производстве Украины, т.е. без значительных капитальных вложений в подготовку этих концентратов. Вместе с тем, внедрение ПУТ-технологии в полном объеме (на 24 млн. т чугуна/год) потребует организации дополнительного производства углей (концентратов) марок А и Т в объеме около 1,0 млн. т/год (а следовательно и соответствующих капитальных вложений).
Расчет показывает, что появляющийся резерв углей марок Ж и К в объеме 2048,6 тыс. т/год и уменьшение потребности кокса на 3,06 млн. т/год позволит увеличить долю этих углей от 28,5+23,0=51,5% до 60,3%, т.е. на 8,8%. Это обеспечит существенное улучшение качества кокса. На зарубежных предприятиях значительное применение газовых углей для приготовления ПУТ, по-видимому, улучшало состав шихт для коксования и, соответственно, качества кокса.
Выводы:
В условиях предприятий Украины комплексы для приготовления ПУТ должны быть универсальными, т.е. способными работать на различных марках углей (концентратов), в т.ч. на начальном этапе освоения данной технологии они должны обеспечивать работу при значительных расходах газовых углей (в количестве не менее 25% от общего их расхода). Масштабная организация производства ПУТ может быть осуществлена примерно на 75% на имеющихся концентратах в коксохимическом производстве, т.е. без значительных капитальных вложений в подготовку этих концентратов.
Внедрение ПУТ-технологии в полном объеме потребует организации дополнительного производства углей (концентратов) марок А и Т в объеме около 1,0 млн. т/год. Освоение ПУТ-технологии в полном объеме на предприятиях Украины позволит заметно улучшить состав угольных шихт для коксования за счет увеличения в них доли углей марок Ж и К от 51,5% до 60,3%, и, как следствие, улучшить качество доменного кокса.