Olena Zhyriakova

Экологические проблемы индустриальных мегаполисов: материалы международной научно-практической конференции Донецк – Авдеевка. – Донецк, ДонНТУ Министерства образования и науки Украины, 2008. – 168 с.

Контроль, учет и пути снижения
энергоемкости продукции черной металлургии
Е.А.Жирякова, А.А.Вислобод, И.М.Мищенко
Донецкий национальный технический университет

В статье обоснована необходимость проведения на предприятиях чёрной металлургии расчётов по определению энергоёмкости продукции. Представлены расчетные показатели и направления энергосбережения в отрасли.

Более 70 % производимой в Украине энергии (тепловой, электрической) связано с использованием традиционных видов топлива - угля и природного газа.
Для анализа топливопотребления и принятия эффективных мер по охране окружающей среды в черной металлургии необходимы расчёты энергопотребления (удельных расходов топлива и электроэнергии) не только для отдельных видов сырья, топлива, полуфабрикатов, но и конечной товарной металлопродукции - прокатных и других изделий.
Примеры таких расчётов предложены специалистами УкрГНТЦ «Энергосталь» [1], которые обоснованно связывают загрязнение окружающей среды от предприятий ГМК со сквозным удельным расходом (СУР) топлива на производство товарной продукции. Этот показатель определяется не только расходом топлива в цехах, выпускающих товарную металлопродукцию (чугун, стальные слитки, прокатные изделия), но и в цехах обеспечения работы единого металлургического цикла, производящих твёрдое топливо и полуфабрикаты - кокс, железорудный концентрат, агломерат, окатыши, известь, передельный чугун и другие, в сущности, исходные шихтовые материалы или стальные заготовки.
В целом отраслевая энергоёмкость основной товарной продукции ГМК - проката определяется цеховой энергоёмкостью прокатных изделий, а также СУР полуфабрикатов и их энергоёмкостью.
СУР полуфабрикатов - это результат перемножения их удельных расходов по всей технологической цепи производства металлопродукции. Например, если удельный расход катаных заготовок на сортовой прокат составляет 1,04 т/т, расход слитков на производство заготовок - 1,15 т/т и расход чугуна на выплавку стали - 0,8 т/т, то СУР передельного чугуна на производство сортового проката составляет 1,04*1,15*0,8 = 0,9568 т/т сортопрокатных изделий.

Таблица 1 - Удельные расходы топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) при производстве полуфабрикатов и сквозной их расход на производство проката [1].

В таблице 1 приведены показатели цеховой энергоёмкости полуфабрикатов и их СУР на производство катаных заготовок, сортового и листового проката для условий Алчевского металлургического комбината (АМК). Сквозной расход чугуна (851,7…1038,4 кг/т) включает его потребление на выплавку стали и на производство сменного оборудования (изложниц, поддонов), что при разливке стали в слитки составляет 19,0…23,0 кг/т выплавленной стали. Сквозной расход кокса включает потребности в нём доменного, литейного и агломерационного цехов.
СУР полуфабрикатов при производстве листового проката на 18 % больше, чем при производстве сортового проката, и на 22 % больше, чем при производстве катаных заготовок. Это обусловлено, в частности, большим удельным выходом обрези - 219, 4 кг/т листового проката при 32,9 кг/т - в сортопрокатном и 171,1 кг/т - в обжимном цехах.
На величины СУР железорудного сырья, кокса, чугуна при производстве проката оказывает влияние удельное потребление передельного чугуна на выплавку стали. В мартеновских цехах АМК и металлургического комбината «Азовсталь» удельный расход чугуна составляет, соответственно 734,8 и 628,5 кг/т стали. В конвертерном производстве металлургических комбинатов «Азовсталь», «Криворожсталь» и Енакиевского металлургического завода (ЕМЗ) эти показатели на 20 - 30 % больше и составляют, соответственно, - 902,4; 812,6 и 897,1 кг/т стали. Отсюда выше и СУР железорудного концентрата, кокса, агломерата и окатышей на производство прокатных изделий.
В таблице 2 приведены данные о сквозной отраслевой энергоёмкости проката упомянутых металлургических предприятий, рассчитанной с учётом фактических СУР полуфабрикатов и их цеховой энергоёмкости.
Средняя по четырём предприятиям приведенная энергоёмкость проката составляет 1283,3 кг.у.т/т. Структура и энергоёмкость товарного проката этих предприятий в основном отражает соответствующие показатели в целом по ГМК Украины. Поэтому данные таблицы можно использовать для анализа возможных изменений потребления энергоресурсов в отрасли при изменениях сортамента выпускаемой продукции.

Таблица 2 - Показатели отраслевой энергоёмкости проката на примере предприятий ГМК Украины

* полученный из результатов практики производства электроэнергии на твёрдом и газообразном топливе коэффициент перевода 1 кВт·ч электроэнергии в килограммы затраченнного условного топлива (кг.у.т), равен 0,34 при теоретической величине этого коэффициента 0,123 кг.у.т/кВт·ч электроэнергии.


Энегргоёмкость листового проката АМК и металлургического комбината «Азовсталь» на 19,0-20,0 % больше энергоёмкости сортового проката, поскольку СУР полуфабрикатов на производство листа и цеховая энергоёмкость листового проката больше энергоёмкости сортового в 1,45 раза. По этим же причинам сквозная отраслевая энергоёмкость катаных заготовок меньше энергоемкости сортового проката на 22-30 %. Средняя энергоёмкость проката по каждому предприятию и в целом по отрасли может изменяться в зависимости от соотношения объёмов производства различных его видов при неизменной энергоёмкости каждого вида.
На основании расчётных данных можно прогнозировать увеличение потребления ТЭР отраслью в случае роста производства листового и сортового проката, например, на 1 млн.т/год (таблица 3) при существующем соотношении объёмов их производства.



Таблица 3 - Увеличение потребления ТЭР в связи с ростом производства проката на 1 млн.т/год

Отдельные расчёты показывают, что ожидаемая тенденция увеличения доли листового проката в общем объёме производства прокатных изделий означает, что замена 1 млн.т сортового проката на 1 млн.т листового вызывает дополнительное потребление 163 тыс.т условного топлива и 176 млн.кВт·ч электроэнергии или в суммарном энергопотреблении - 60 млн.т.усл.топлива. Естественно, что такие изменения в потреблении энергии возможны лишь при существующей структуре производства стали (соотношении объёмов производства мартеновской и конвертерной стали и разливке металла в основном в изложницы).
Сформулируем в общем виде некоторые направления энерго- и материалосбережения в чёрной металлургии:
1. Повышение точности и надёжности автоматического и других видов контроля и учёта расхода ресурсов. Не имея объективного представления о расходовании материалов и ТЭР, невозможно организовать эффективную деятельность по их сбережению. По данным Госэнергонадзора несовершенство существующих методов контроля и учёта, например, в потреблении электроэнергии обусловливает не менее чем 3 % её потерь. В значительно большей мере несовершенство контроля и учёта громадных потоков сырья и топлива сказывается на уровне их использования и величинах потерь [3].
2. Внедрение созданных мировой наукой и практикой технологий и современного оборудования, обеспечивающих снижение энерго- и ресурсоёмкости металлопродукции, повышение её качества и экологических показателей:

• автоматизация управления металлургическими процессами, например, самым энергозатратным доменным процессом, создаёт условия для экономии 10 - 20 % энергоносителей;
• замена мартеновского производства стали конвертерным, переоснащение электросталеплавильного производства позволяют снизить энергопотребление на 10 - 25 %;
• замена слитковой разливки на непрерывную экономит более 200 тыс.т.усл.топлива на 1 млн.т.стали и снижает на 10 - 20 % потери железа в производстве прокатной продукции;
• максимально возможное использование альтернативных топлив и ВЭР в большинстве процессов, что позволит заменить не менее 30 - 40 % первичных дорогих и дефицитных природных топлив.

Библиографический список
1. Д.В.Сталинский, Г.Н.Грецкая, Т.А.Андреева, В.Г.Литвиненко. Анализ сквозных отраслевых затрат энергоресурсов на производство металлопродукции. Экология и промышленность, 2004 № 1, с. 48-51.
2. Ю.С.Юсфин, Л.И.Леонтьев, П.И.Черноусов. Промышленность и окружающая среда. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002,с. 469.
3. В.Г.Антипин. Повышение использования железа - одна из важнейших задач отрасли. Сталь,1983 № 11, с. 1-4.