Потенциальные возможности энергосбережения в черной металлургии

Потенциальные возможности энергосбережения.

Сравнение полной энергоемкости (ТТЧ) и удельного расхода топлива на отдельные виды продукции.

Вид продукции	Полная энергоемкость (ТТЧ), кг у.т. на единицу продукции	Удельный расход топлива, кг у.т. на единицу продукции
Теплоэнергия, Гкал
Электроэнергия, кВтч	0,42	0,35
Сжатый воздух, 1000м		—
Кислород, 1000 м³		—
Вода, 1000м³	105 - 263	—
Доменное дутье, 1000 м³	91,5	56,3
Железная руда, т	0,4-9,6	—
Концентрат железной руды, т	1,0-65,9	—
Агломерат, т	143,0- 175,5	89,2 - 1 10,3
Окатыши, т		92,3 (69,3 кВтч)
Кокс, т	1303,3	1185,4
Чугун, т	1062,8	652,3
Электросталь, т		—
Мартеновский скрап-процесс, т		222,3
Мартеновский скрап-рудный процесс, т		106,9
Кислородно-конвертерный процесс, т
Прокат, т	1300-2000	100-350
Изделия машиностроения (детали из черных металлов)	2500 - 3500	—

Потенциальные возможности энергосбережения при соответствующей организации технологических процессов показаны ниже на примере черной металлургии.

Основные энергосберегающие технологические процессы, оборудование и мероприятия	Потенциальная экономия топлива
Обогащение руды
Повышение содержания железа в железорудной части шихты на 1 %	1,5% кокса на 1 т чугуна; рост производительности на 2,2%
Агломерационное производство
Снижение содержания мелких фракций в агломерате на 1% Снижение колебаний содержания железа в агломерате (с ±1,5 до ± 0,3%)	1% кокса на 1 т чугуна 4 - 5% кокса на 1 т чугуна
Снижение колебаний основности (с ±0, 1 до ± 0,075)	0,8% кокса на 1 т чугуна
Ввод извести в шихту взамен известняка (на 10 кг известняка)	1 кг у.т./т агломерата (твердого топлива)
Увеличение высоты спекаемого слоя на каждые 10 мм (в диапазоне от 240 до 450 мм)	0,6 - 2% уд. расхода твердого топлива
Применение технологии накатывания тонкоизмельченного твердого топлива (до 0,5 мм) на гранулы окомкования шихты	5 - 7% топлива
Дросселирование вакуум-камер под зажигательными устройствами	До 10% топлива
Использование тепла агломерата (для нагрева воздуха на горение или прямое использование горячего воздуха, отходящего от агломерата в горн)	До 30% газообразного и 10% твердого топлива
Основные энергосберегающие технологические процессы, оборудование и мероприятия	Потенциальная экономия топлива
Внедрение систем автоматического регулирования процесса агломерации	5 - 10% (от потребления в процессе)
Производство окатышей
Ввод в действие машин с площадью спекания 520 кв. м (вместо 108 и 306 кв. м.)	8 -10% (топлива) 7 - 10% (эл. энергии)
Увеличение высоты спекаемого слоя (на каждые 100 мм увеличения слоя)	4 - 5% удельного расхода топ- лива
Идентификация процессов сушки и обжига, в том числе за счет использования комбинированного способа обжига окатышей со сжиганием газа над слоем и в слое окатышей; применения эффективных горелочных устройств и высокотемпературного подогрева воздуха	10-1 5% (от потребления в про- цессе)
Рециркуляция газов зоны охлаждения для целей сушки	1 5 - 20% (от потребления в про- цессе)
Доменное производство (экономия кокса на 1 т чугуна)
Увеличение содержания железа в шихте (на 1%)	1,5%
Снижение доли мелочи - 5 мм в аломе-рационной шихте (на 1%)	0,5%
Увеличение доли окускованных материалов в железорудной части шихты (на 1%)	0,25%
Повышение температуры дутья (на 10°С)	0,2%
Основные энергосберегающие технологические процессы, оборудование и мероприятия	Потенциальная экономия топлива
Снижение влажности дутья (на 1 0 г/м³)	2%
Вывод сырых флюсов (на 10 кг извести)	0,5%
Повышение давления газа на колошнике (на 0,01 МПа)	0,3%
Частичная замена кокса другими энергоносителями: - природный газ (на 10 м³/т) - мазут (на 1 0 кг/т) - угольная пыль (на 10 кг/т)	1,8% 10кг 6кг
Автоматизация процесса плавки, автоматическое регулирование загрузки шихты	2 - 5%
Сталеплавильное производство
Интенсификация технологии стали за счет применения кислорода, современных средств управления плавкой и др. мероприятий	10- 12кгу.т. на 1 т чугуна
Повышение доли лома в шихте, увеличение его средней плотности	Затраты на 1 т лома в 8 раз ниже, чем на 1 т чугуна
Обработка стали в вакууме	Себестоимость стали снижается от 3 долл. USA/T и выше
Использование природного газа в электропечах с удельным расходом 10-13 м'/т	4 - 10% (расход условного топлива на 1 т стали)
Исключить случаи скачивания шлака из мартеновской печи при наличии бурого дыма в печи	1 % (рост газовой производительности печи)
Основные энергосберегающие технологические процессы, оборудование и мероприятия	Потенциальная экономия топлива
Прокатное производство (экономия в кг у.т. на 1 т проката)
Внедрение непрерывной разливки стали	20-25
Высокотемпературный подогрев воздуха (на каждые 1 00°С повышения температуры)	4-5
Применение высокоэффективной теплоизоляции (в т.ч. каолиновых изделий): - стен и сводов нагревательных печей - подовых труб	2-4 9-14
Организация транзита и горячего всада непрерывнолитых слябов на станах, оборудованных МНЛЗ	До 40
Увеличение доли на 4 - 5% и температу ры горячего посада слитков в нагревательные колодцы на 30 - 40%	7-8
Применение оптимальных режимов нагрева и термической обработки металла, автоматизация процессов с применением ЭВМ	10-12
Нагрев слитков в нагревательных колодцах с импульсной подачей газа и воздуха в период томления	1,5-2
Посад в нагревательные колодцы слитков с незатвердевшей сердцевиной в размере 1 0% от объема	3,0
Основные энергосберегающие технологические процессы, оборудование и мероприятия	Потенциальная экономия топлива
Горячий посад металла в нагревательные печи листовых станов от обжимного стана
Производство проката с гарантированной общей прочностью (на 1 т сэкономленного проката)

Из среднезатратных мероприятий по ряду других производств черной металлургии приведем здесь следующие.

Коксохимическое производство. Термическая подготовка угольной шихты. Угольная шихта предварительно нагревается до 150-200°С. Для нагрева следует шире использовать отходящие газы установок сухого тушения кокса или раскаленный кокс, выдаваемый из коксовых печей. Термоподготовка шихты позволяет увеличить производительность коксовых батарей и снизить расходы тепловой энергии. Автоматизация системы управления процессом горения топлива при отоплении коксовых печей дает экономию энергии 42 МДж теплоты на 1 т кокса. Более широкое применение установок сухого тушения кокса и получаемой при этом теплоты для производства пара энергетических параметров. Использование теплоты отходящих от батарей дымовых газов для нагрева воды, отопления и других коммунально-бытовых целей.

Прокатное и трубное производство. Повышение температуры слитков, подаваемых в нагревательные колодцы, до 800-830°С и увеличение доли горячего посада до 90-98% сокращает расход топлива на 4-5 кг на тонну проката. Подача горячего металла в методические печи транзитом от обжимных заготовочных станов уменьшает расход топлива на 15-60% относительно расхода при холодном посаде. До 15-20% теплоты, подаваемой в печь с топливом, отводится системой охлаждения конструктивных элементов печи. Около 90% теплоты, воспринимаемой охлаждаемыми элементами печи, приходится на долю подовых труб (балок). Применение испарительного охлаждения позволяет практически полностью утилизировать эту теплоту. Количество теплоты, воспринимаемой подовыми трубами, может быть сокращено за счет их теплоизоляции и уменьшения площади обогреваемой поверхности. Достичь этого можно путем увеличения шага между трубами. При оптимальном уменьшении площади поверхности подовых труб снижение удельного расхода топлива на нагрев металла достигает 10%. Термоизоляция подовых труб, выполняемая из огнеупорных волокнистых материалов, позволяет сократить расход топлива на 18-25% и повысить производительность печи на 15%.

Температура отходящих газов нагревательных печей достигает 900-1000°С, причем 40-60% теплоты, выделяемой при сгорании топлива, отводится с продуктами сгорания. Для утилизации этой теплоты следует применять нагрев отводящими газами подводимого воз духа для сжигания топлива, нагрев газового топлива, предварительный нагрев металла, загружаемого в печь. При подогреве металла отходящими газами расход топлива может быть сокращен на 15%. Нагрев воздуха, подаваемого в печь, отходящими газами на 100°С дает экономию топлива 4-5 кг/т проката. Оптимизация работы печей с использованием автоматики позволяет снизить расход топлива на 15-20 кг/т. Внедрение технологии нагрева слитков в нагревательных колодцах слябингов с отоплением из центра пода с импульсной подачей топлива сокращает расход топлива на 13-16%. Установка теплообменников для утилизации тепла на выходе из радиантных труб повышает степень использования топлива на 25-30%.

Применение рекуператоров для использования теплоты после колпаковых печей снижает расход топлива на 16-20%. Физическая теплота отходящих газов нагревательных печей и колодцев должна использоваться для выработки пара в котлах-утилизаторах.

Огнеупорное производство. Замена печей устаревших конструкций (кольцевых, газокамерных, периодических) современными рекуперативно-обжиговыми агрегатами (туннельными, вращающимися, шахтными печами) позволяет сократить расход топлива с 370 до 240 кг/т. Совершенствование горелочных устройств печей уменьшает расход топлива на 5-10%. Применение кислорода при сжигании топлива во вращающихся печах снижает расход топлива на 30-35%. Использование отходящих газов для подогрева кусковых материалов дает снижение расхода топлива на 10-20%. Утилизация теплоты в котлах-утилизаторах и водяных экономайзерах уменьшает расход топлива на 10-30%.

Цветная металлургия. В свинцовом и медно-цинковом производстве применение кивцетной плавки приводит к снижению удельных расходов топлива на 20-50%. При внедрении автогенной плавки медно-никелевого сырья в агрегате непрерывного действия удельный расход электроэнергии снижается более чем в 2 раза. Бездиафрагменные электролизеры уменьшают удельный расход электроэнергии при получении магния на 8-10%, а закрытые рудно-термические печи (с оптимизацией режимов плавки в ней) — на 5-7%. Для снижения расходов органического топлива целесообразно повысить долю плавки в электропечах взамен плавки в шахтных и отражательных печах, на которые в настоящее время приходится соответственно 15-25 и 40-50% общего производства. В производстве алюминия переход на электролизеры с обожженными анодами обеспечивает снижение удельного расхода электроэнергии на 5-7%.

Один из крупных потребителей тепловой энергии в цветной металлургии - производство глинозема. Для снижения расхода энергоресурсов в этом производстве рекомендуются следующие мероприятия: перевод печей спекания и кальцинирования на сжигание природного газа, внедрение рекуперативных холодильников (циклонного или «кипящего» слоя), повышение степени регенерации тепловой энергии в автоплавильных установках выщелачивания и обескремнивания, увеличение кратности использования пара в выпарных батареях, внедрение водоподогревателей контактного типа. Выполнение этих мероприятий позволит снизить удельные расходы топлива на 20-25% и тепловой энергии в 1,5-2 раза.

До 10% расходов энергоресурсов можно снизить за счет автоматизации технологических процессов с помощью ЭВМ.

Ниже приведены средние удельные расходы электроэнергии (кВт ч/т) на некоторые виды продукции предприятий цветной металлургии: