Экономический эффект внедрения технологии вдувания пут в оао «евраз-нтмк»

 

Технология ПУТ включает в себя одновременную подачу угольной пыли и природного газа в домну. И из-за использования не самого угля, а произведенного из него пылеугольного топлива, расход других составляющих снижается для газа на 70-80%, а для кокса - на 20-30%. Таким образом, уменьшается и расходная стоимость выплавки чугуна.

Важным этапом внедрения новой технологии, в том числе и технологии ПУТ, является обоснование ее экономической эффективности, которая включает анализ и последующую оценку всей имеющейся технико-экономической и финансовой информации. В условиях развития рыночных отношений оценка эффективности капитальных затрат на реконструкцию и техническое перевооружение имеет особое значение.

Расчетное изменение расхода кокса и затрат на топливо при эквивалентном замещении природного газа ПУТом представлено на рисунке 3.20.

 

 

Рисунок 3.20 - Расчетное изменение расхода кокса и затрат на топливо при эквивалентном замещении ПУТом природного газа

 

 

Для анализа экономической эффективности внедрения технологии вдувания ПУТ на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» приведены и обобщены в Таблице Основные технико-экономические показатели.

Основные технико-экономические показатели проекта приведены в Таблице 3.7.

 

Таблица 3.7 - Основные технико-экономические показатели

Наименование показателей	Единица измерения	Значение
1. Объем производства ПУТ	млн. т/год	1,38
2. Производительность установки	т/ч	160
3. Годовой фонд рабочего времени	сутки	360
4. Расход сырого угля на 1 т ПУТ	т	1,12
5. Расход топлива и энергоносителей на 1 т ПУТ
• природный газ	нм^3	3,1
• доменный газ	нм^3	158
• вода техническая оборотная	м^3	0,54
• азот	нм^3	92
• электроэнергия	кВтч	37
5. Численность трудящихся	чел.	124

 

В таблице 3.8 приведены основные расчетные показатели доменной плавки в ДП №№5 и 6 ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» без использования ПУТ и с использованием ПУТ.

 

Таблица 3.8 - Основные расчетные показатели работы доменных печей

Наименование	без использования ПУТ	с использованием ПУТ
Полезный объем, м^3	2200	2200
Количество воздушных фурм, шт.	22	22
Количество леток, шт.	2	2
Температура горячего дутья, ^оС	1220	1220
Давление горячего дутья, кг/см^2изб.	≤4,0	≤4,0
Давление на колошнике, кг/см^2изб.	≤2,5	≤2,5
Производительность печи, т/сутки	6500	7200
Расход скипового кокса, кг/т	405	320
Расход природного газа, нм3/т	120	0
Расход ПУТ, кг/т	0	180
Расход горячего дутья, нм^3/мин нм^3т	4700 1040	5030 1050

 

Как видно из приведенных Таблиц, при прочих равных условиях - (полезном объеме в 2200 м³, количестве фурм 22 и 2 летках) - расчетная производительность печи увеличивается на 700 тонн в сутки, что составляет 11%, расход кокса снижается с 405 до 320 кг. на тонну готовой продукции.

Установлено, что в связи с высокими капитальными вложениями на внедрение технологии ПУТ, она становится экономически эффективной при минимальном расходе ПУТ 120-150 кг/т [6]. По оценке профессора А.Г. Старовойта, «самое экономически выгодное сегодня соотношение технологии ПУТ - это 200 кг. ПУТ и 350 кг. кокса на 1 т чугуна» [26].

Кроме экономических рисков внедрения технологии ПУТ, связанных с растущей стоимостью капитальных вложений на ее реализацию и увеличением сроков окупаемости, имеется еще и большое количество технологических рисков, из-за которых не удается осуществить полное замещение природного газа ПУТ и вдувать в доменные печи более 150 кг/т чугуна. В настоящее время в России качество железорудного сырья, и особенно кокса, не удовлетворяет требованиям современной доменной плавки, в том числе и для внедрения технологии ПУТ высоких параметров.

Фактические технико-экономические показатели работы доменных печей №5,6 ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» за 2014 год представлены в таблице 3.9.

 

Таблица 3.9 - Основные технико-экономические показатели работы доменных печей №5,6 ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» за 2014 год

Наименование	ДП №5	ДП №6	Итого по цеху
Объем печей, м3	2200	2200	4400
Фактическое время работы, сут.	291,1	280,8	286
Производство среднесут. горячее, т.	6947,9	6680,4	13628,3
Производство среднесут расчетное, т.	6915,8	6652,2	13568
Удельный выход шлака, кг/т.чуг	344	344	344
Удельный расход кокса, кг/т.чуг	365,8	366,8	366,3
Удельный расход природного газа, м3/т.чуг	101,4	99,4	100,5
Удельный расход ПУТ,	54,7	63,8	59,1
Удельный расход суммарного топлива, кг/т.чуг	484,7	502,3	493,3
Удельный расход ЖРС, т/т.чуг	1,634	1,642	1,638
состав шихты: агломерат%	38,4	38,6	38,5
окатыши%	53	52,6	52,8
железофлюс, %	8,6	8,9	8,8
Рудная нагрузка, т/т	4,4	4,45	4,42
Расход холодного дутья, м3/мин	4524,4	4553,3	4538,9
Температура горячего дутья,°С	1132	1162	1146
Влажность дутья, г/м3	12,76	12,55	12,66
Содержание кислорода в дутье, %	30,5	30,4	30,5
Теоретическая температура горения,°С	2042	2070	2056
Колошниковый газ состав: CO2, %	23,2	22,3	22,8
CO, %	22,1	21,8	22
H2, %	6,3	6	6,2
Степень использования CO, %	51,1	50,4	50,8

 

Согласно данным таблицы 3.9, средний расход кокса в 2014 году по 5 ДП составил 366, а по 6 ДП - 368 кг/тонну чугуна, расход природного газа - 101 и 99 м³/тонну чугуна соответственно, а удельный расход ПУТ - 55 и 64 кг/тонну чугуна.

 

Таблица 3.10 - Удельный расход и стоимость топлива

Наименование	Стоимость, руб./т	Расход на тонну чугуна, кг		Стоимость на т/чугуна, руб
		Без ПУТ	2014 с ПУТ	Без ПУТ	2014 с ПУТ
Кокс 3 цех, кг/т	6315,10	405	366	2557,62	2311,33
Пылеугольное топливо, кг/т	4809,10	-	55	-	264,50
Газ природный, м3/т	3387,50	135	101	457,31	342,14
Итого				3014,93	2917,97

 

Как видно из данных таблицы 3.10, при начале внедрении технологии ПУТ на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» еще в конце 2012 года, в 2014 году наблюдается неполное замещение ПУТом природного газа, что обусловлено различными технологическими рисками и свойствами железорудного сырья.

Аналитические исследования систем совершенствования технологии доменной плавки показали возможность сокращения расхода кокса до 275-318 кг/т чугуна, что соизмеримо с лучшими показателями, достигнутыми в мире при вдувании ПУТ.

Анализируя данные 2014 года, следует отметить, что достигнуто определенное снижение расхода кокса - с 405 до 366 кг/т, природного газа - со 135 до 101 м³/т чугуна. При этом суточная производительность ДП №5,6 возросла до 6700-6900 тонн, а стоимость топливно-энергетических ресурсов на тонну готовой продукции снизилась с 3014,93 до 2917,97 рублей.

Согласно данным проведенного исследования, необходим строгий контроль основных параметров доменной плавки, а именно:

обеспечение стабильности теплового состояния печи и технологического режима плавки;

использование качественных железорудных материалов и кокса;

контроль за качеством ПУТ;

обеспечение полноты сгорания пылеугольного топлива;

исключение обрывов шихты.

Таким образом, для достижения большего экономического эффекта, снижения себестоимости продукции и окупаемости капитальных затрат на реконструкцию, необходимо дальнейшее совершенствование технологии вдувания пылеугольного топлива на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК».

 

 

Заключение

 

В условиях существенного повышения цен на природный газ вполне очевидна необходимость его замены в промышленности на иные источники теплоты. Поиск новых технических решений также вызван сокращением запасов коксующихся углей, что приводит к ухудшению качества и повышению цен на металлургический кокс.

Важнейшей задачей черной металлургии является значительное снижение затрат топливно-энергетических ресурсов на производство основной конечной продукции.

Одним из перспективных и эффективных технологических мероприятий при выплавке чугуна является применение пылеугольного топлива (ПУТ). В промышленных условиях доказана возможность вдувания до 250 кг ПУТ на одну тонну чугуна, а также замены им до 30% кокса без использования природного газа [10].

Внедрение таких высокоэффективных технологий, как вдувание пылеугольного топлива в доменные печи относится к важнейшим направлениям повышения конкурентоспособности металлургических предприятий и успешного их функционирования на внутреннем и внешнем рынках.

Бесспорными преимуществами ПУТ являются его минимальное воздействие на температуру горна и выход горновых газов, наличие значительных ресурсов неспекающихся углей, пригодных для приготовления ПУТ, возможность его использования для оперативного управления нагревом горна и качеством чугуна.

Промышленное освоение использования ПУТ на доменных печах ОАО «ЕВРАЗ НТМК» началось в конце 2012 г. К началу февраля 2013 г. ДП №5 была выведена на проектные значения по объему вдувания ПУТ, а с 24 января 2013 г. началось промышленное освоение технологии доменной плавки с использованием ПУТ и на ДП №6.

Максимальная эффективность вдувания ПУТ достигается при полной газификации частиц угля в фурменной зоне доменной печи. Поэтому главными требованиями к ПУТ-технологии являются:

предварительный нагрев ПУТ доменным газом для раннего зажигания;

работа на максимальной температуре дутья;

стабильный гранулометрический состав вдуваемого ПУТ с минимальной полидисперсностью.

Главным показателем эффективности использования углей является полнота их сгорания. Поэтому основным требованием к ПУТ-технологии служит полная газификация угольных частиц в пределах фурменных зон доменной печи.

Неполнота сгорания ПУТ, особенно при больших расходах, обусловливает снижение коэффициента замены кокса и повышение содержания углерода в продуктах плавки. Нестабильность качества ПУТ существенно ограничивает его использование.

При освоении технологии производства чугуна с применением вдувания ПУТ необходим анализ влияния расхода ПУТ на стабильность работы доменной печи.

Поддержание фактического расхода ПУТ на заданном уровне сводит к минимуму воздействие человеческого фактора на ход и тепловое состояние агрегата, что обеспечивает стабильную работу и минимизирует энергетические затраты, это, в свою очередь, позволяет получать продукцию в необходимых объемах и надлежащего качества.

При вдувании ПУТ также периодически наблюдаются обрывы шихты без явных предварительных признаков нарушения схода шихты, которые могут быть связаны с образованием зон шихтовых материалов с пониженной насыпной массой.

Следует внести дополнение в систему мониторинга работы доменных печей, направленные на контроль горения ПУТ и природного газа, контроль интенсивности плавки по газифицируемому углероду и кислороду.

Следует особо рассмотреть вопрос об управлении тепловым состоянием печи за счет изменения расхода ПУТ, сохраняя постоянным удельный расход кокса.

Кроме экономических рисков внедрения технологии ПУТ, связанных с растущей стоимостью капитальных вложений на ее реализацию и увеличением сроков окупаемости, имеется еще и большое количество технологических рисков, из-за которых не удается осуществить полное замещение природного газа ПУТ и вдувать в доменные печи более 150 кг/т чугуна. В настоящее время в России качество железорудного сырья, и особенно кокса, не удовлетворяет требованиям современной доменной плавки, в том числе и для внедрения технологии ПУТ высоких параметров.

При начале внедрении технологии ПУТ на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» еще в конце 2012 года, в 2014 году наблюдается неполное замещение ПУТом природного газа, что обусловлено различными технологическими рисками и свойствами железорудного сырья.

Для достижения большего экономического эффекта, снижения себестоимости продукции и окупаемости капитальных затрат на реконструкцию, необходимо дальнейшее совершенствование технологии вдувания пылеугольного топлива на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК».

Для достижения поставленных целей на отечественных металлургических предприятиях, в том числе на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК», с учетом технического состояния агломерационных машин, коксовых и доменных печей, требуется проведение комплексных мероприятий, как технического, так и технологического характера, направленных на улучшение технико-экономических показателей доменной плавки.

 

Библиографический список

 

1. Чижиков А.Г. Перспективные пути энергосбережения в доменном производстве России. - Металлургический портал: информационное пространство металлургов. http://www.metalspace.ru/production-science/ecology/372

2. Минаев А.А., Рыженков А.Н., Банников Ю.Г., Ярошевский С.Л., Коновалов Ю.В., Кузин А.В. Перспективы применения пылеугольного топлива в доменных цехах Украины и России // Сталь. - 2008 - №2 - С. 5-11

.   Неделин С.В. Требования к углям для использования в качестве пылеугольного топлива (ПУТ) - Металлургический портал: информационное пространство металлургов. http://www.metalspace.ru/production-science/technology/fuel/476

.   Бабич А.И., Ярошевский С.Л., Терещенко В.П Интенсификация использования пылеугольного топлива в доменной плавке. - Киев.: Техника, 1993. - 200 с.

.   Ярошевский С.Л. Выплавка чугуна с применением пылеугольного топлива / С.Л. Ярошевский. М.: Металлургия, 1988. - 304 c.

.   Труды международной научно - технической конференции «Пылеугольное топливо - альтернатива природному газу при выплавке чугуна» // Донецк, УНИТЕХ, 2006. - 397 с.

.   Плискановский С.Т., Большаков В.И. Достижения и перспективы развития доменного производства. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011 №4. - с. 4-8.

.   Лялюк В.П. Проблемы реализации вдувания пылеугольного топлива и альтернативных технологий доменной плавки. // Черная металлургия. - 2011. - №11. - с. 20-26.

.   Кочура В.В., Бабич А.И., Кузнецов А.М. Интенсификация сжигания пылеугольного топлива в доменной плавке // Металл и литье Украины. - 2004. - №3-4. - с. 31-32.

.   Лядский М.В., Афанасьева З.К., Ивлева Т.А. Экономическая эффективность использования пылеугольного топлива (ПУТ) в доменных цехах металлургических предприятий Украины // Металл и литье Украины. - 2008 - №11. - с. 5-11

.   Повышение эффективности работы доменной печи при вдувании ПУТ с применением стимуляторов горения / I. Sengupta, A. Kymar, S. Grosh [et al.] // AJSE Steel Tecknology. - 2000. №2. - С. 61-62 (Новости черной металлургии за рубежом. - 1999. - №12. - C. 20-28)

.   Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. - 6-изд., перераб и доп. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 768 с.

.   Товаровский И.Г. Доменная плавка. 2-ое изд. Днепропетровск: Пороги, 2009. - 768 с.

.   Доменное производство / Справочник / под ред. И.П. Бардина, Т. 1, М.: Металлургиздат, 1963. - 654 с.

.   Металлургия чугуна: Учебник для вузов. 3-е изд. перер. и доп. / Под общ. ред. Ю.С. Юсфина. М.: ИКЦ «Академ - книга», 2004 - 774 с.

.   Бабарыкин Н.Н. Теория и технология доменного процесса. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. - 257 с.

.   Вдувание пылеугольного топлива в горн доменной печи. http://www.kalugin.biz/ru/content/pulverized_coal.

.   Фракционный состав пылеугольного топлива для доменных печей / В.Н. Андронов, И. Бабич, С.Л. Ярошевский и др. // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1988. - №5. - С. 20-25.

.   Волынкина Е.П., Страхов В.М. Исследование процессов термического разложения и горения пылеугольного топлива для доменных печей // Кокс и химия. - 2003 - №9 - С. 30-35

.   Производство чугуна: химия и физика. http://steel-guide.ru/proizvodstvo-chuguna/proizvodstvo-chuguna-ximiya-i-fizika.html

.   Исследование и разработка научно-теоретических положений по технологии плавки титаномагнетитов при вдувании пылеугольного топлива (ПУТ) / Отчет по НИР ОАО «УИМ» - ОАО «НТМК». Екатеринбург, 2012. - 72 с.

.   Разработка технологии доменной плавки титаномагнетитов с использованием железофлюса / Кушнарев А.В., Загайнов С.А., Тлеугабулов Б.С., Филатов С.В., Филиппов В.В., Гильманов М.Р. Требования к качеству кокса для ДП с высоким расходом ПУТ // Сталь - 2009. - №6.

.   Школлер М.Б. Перспективные виды сырья для производства пылеугольного топлива // Металлург - 2011. - №3. - c. 24-27

.   http://ru.dfmc.cc/product/product_76.html

.   Исследование работы агрегатов и систем доменной печи №5 и разработка технологии производства ванадиевого чугуна / Загайнов С.А., Тлеугабулов Б.С., Пыхтеева К.Б. и др. / Отчет по НИР ОАО «УИМ» - ОАО «НТМК». Екатеринбург, 2007. - 68 с.

.   Старовойт А.Г. Современная сырьевая база для коксования, ее структура и требования к качеству кокса. 30.09.2010. www.metalika.ua/covremennaya-estvu-koksa.ht

.   Правила оформления курсовых, дипломных проектов и выпускных квалификационных работ: методические указания к выполнению / В.Ф. Мысик, Е.Ю. Лозовая. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ, ИММТ, 2012. - 27 с.