Утилизация вторичных энергетических ресурсов на металлургическом предприятии и других отраслях

Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на предприятиях черной металлургии в современных условиях является одним из главных направлений выживания. Черная металлургия - одна из наиболее энергоемких отраслей промышленности. Доля затрат на ТЭР в общих заводских затратах на производство продукции составляет более 30%. Наиболее крупными потребителями топлива на производствах являются доменные и прокатные производства. К электроемким производствам относятся - электросталеплавильные производства, кислородные станции, а основные потребители теплоты - коксохимическое производство.

Высокая энергоемкость металлургических производств при постоянном росте цен на ТЭР ставит на одно из первых мест проблемы энергоресурсосбережения. Потенциал энергосбережения в этой отрасли достигает 30%.

Особенность потенциала энергосбережения на металлургических предприятиях заключается в том, что на настоящий момент существует значительный моральный и физический износ основного энерготехнологического оборудования и наблюдается существенная неритмичность работы металлургических комбинатов, связанная с особенностью современного рынка продукции. Эти два фактора вместе с проблемой системы учета и контроля за расходом ТЭР, требующей коренного улучшения на всех уровнях производства, в основном определяют значительную часть нерациональных потерь ТЭР на производстве (до 70% от потенциала энергосбережения).

Эффективное использование ВЭР позволяет замещать покупные ТЭР, что значительно снижает энергоемкость и себестоимость продукции. Так, например:

- использование коксового, доменного газа на собственной ТЭЦ позволяет значительно снизить до 2 ÷ 3 раз себестоимость электроэнергии и пара;

- утилизация теплоты при сухом тушении кокса (УСТК) на котлах-утилизаторах с установкой паровых турбин для выработки электроэнергии;

- предварительный подогрев угольной шихты отходящими газами позволяет снизить расход топлива на 70 Мкал на 1 т кокса;

- в доменном производстве утилизация ВЭР позволяет значительно снизить затраты ТЭР на 1 т чугуна (до 3,5 Гкал/т), уровень утилизации на сегодня составляет ~ 30 ÷ 32%;

- в электросталеплавильном производстве удельный расход электроэнергии на (15 ÷ 30%) выше, чем в странах ЕС, что связано с реализацией устаревшей технологии и значительными неиспользованными возможностями по энергосбережению;

- использование доменного или коксового газа в нагревательных печах прокатного производства позволяет существенно снизить расход природного газа и до 20% снизить себестоимость продукции.

Максимальное использование ВЭР и внедрение энергосберегающих мероприятий решает одновременно экологические проблемы на предприятиях и позволяет уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Кроме этого для металлургических заводов вопросы энергосбережения являются одним из основных направлений для снижения издержек производства и повышения конкурентоспособности их продукции на рынке.

Для решения этих задач необходимо иметь стратегию развития предприятия, неразрывно связанную с основными направлениями энерго- и ресурсосбережения.

Названные факторы являются основой формирования концептуальных положений энергосбережения на предприятиях черной металлургии, которые бы соответствовали современному состоянию отрасли в целом.

ВЭР агломерационного и известково-обжигового производства

Агломерационный газ уносит 6-14% (23%) общего тепла. Выход газа составляет 3500-4000 м³/ч·м². Температура в зоне горения 1500-1600 °С. Температура отходящих газов 150-300 °С.

Состав газа: 4-10% СО₂, 12-17% О₂, 0,3-3% СО, 70-80% N₂, 0,01-0,6% SO₂ + SO₃, 4-7 г/м³ пыль.

Температура агломерата после аглоленты ~ 800 °С. В начале охладителя температура воздуха 600 °С, после охладителя низкая. Это тепло не используется, хотя воздух можно возвращать в аглопроизводство – на подогрев шихты и нет необходимости очищать его от пыли. Это снижает расход коксика, повышает производительность аглоленты, уменьшает выброс пыли.

Аналогично и во вращающихся печах для обжига извести. Температура отходящих газов 1100-1200 °С. Их можно использовать для сушки, нагрева и предварительного разложения известняка. В результате производительность печи увеличивается на 25-30%, расход топлива понижается на 20-25%, уменьшается вынос пыли.

ВЭР коксохимического производства

Расход топлива на коксование составляет 3-3,5 ГДж/т кокса. Состав коксового газа: Н₂ – 56-62%, О₂ – 0,3-0,6%, СН4 – 23,5-26,5%, С₂Н₄ – 1,9-2,7%, СО – 5,5-7,7%, СО₂ – 1,8-2,6%, N₂ – 2-6%. Теплота сгорания этого газа 17-17,6 МДж/м³. Здесь имеет место комбинированное использование коксового газа – топливное и тепловое. В охладительной камере и газосборнике газ охлаждается с температуры1000-1050 °С до 80-90 °С. Тепло можно использовать на получение пара для производственных и бытовых нужд. Тепло от охлаждения с 80 до 25 °С идет на нагрев соды для очистки от серы. При очистке от сероводорода можно попутно получать серную кислоту. Таким образом, ВЭР КХП составляют до 60% от первичных энергоносителей.

ВЭР доменного производства

Основной энергоресурс доменного производства – это доменный газ. Выход доменного газа зависит от свойств шихты и применяемых способов интенсификации плавки и составляет 1500-2500 м³/т чугуна. Теплота сгорания 3400-3800 кДж/м³.

Физическое тепло шлака (4%) не используется, т.к. нет постоянного потока шлака и из-за повышенного содержания серы.

Доменный газ (температура 150-300 °С) также не используется, т.к. имеет очень высокое содержание пыли и требует мокрой очистки, а это приведет к падению температуры.

Отходящие газы воздухонагревателей (температура 150-350 °С) используются для подогрева топлива, а также получения теплофикационной воды.

ВЭР мартеновского производства

Использование тепла отходящих мартеновских печей газов позволяет экономить 25-40 тыс. т у.т. в год. Газы используются до котлов утилизаторов (200 °С), после идет мокрая газоочистка.

В мартеновской печи 25 водоохлаждаемых деталей. Переход на испарительное охлаждение позволяет снизить расход воды в 7 раз и экономить топливо.

ВЭР конвертерного производства

Отходящий газ конвертерного производства содержит примерно 90% СО и 10% СО₂. Максимальный объём выходящего из конвертера газа равен 60-80 м³/садку. Температура конвертерного газа близка к температуре металла. Конвертерный газ, полученный без дожигания, является высококачественным топливом. Но конвертерный газ идет около 15 минут, т.е. нужна промежуточная ёмкость после газоочистки – газгольдер для хранения газа.

ВЭР электросталеплавильного и ферросплавного производства

Тепло, теряемое с отходящими газами можно использовать на подогрев лома, производство пара. Подогрев скрапа до 350-450 °С позволяет снизить расход электроэнергии и кислорода на 13%, мазута на 27%, сократить продолжительность плавки на 7-8%. Использование тепла отходящих газов в котлах-утилизаторах позволяет получить до 2 т пара в час.

ВЭР прокатного производства

Нагревательные печи и колодцы потребляют около 20% энергии завода. К ВЭР прокатного производства относятся физическое тепло отходящих газов, физическое тепло проката, тепло охлаждаемых элементов.

Удельный выход ВЭР на 1 т проката: с охлаждающей водой – 0,42 ГДж; с отходящими газами – 0,63 ГДж. Физическое тепло проката (температура проката на выходе от650 до 1050°С) можно использовать для получения пара в системы испарительного охлаждения.

Основными концептуальными положениями повышения энергоэффективности и рационального использования материальных ресурсов в металлургии на переходный период можно считать:

· Осуществление комплекса организационно-технических мероприятий: совершенствование управления, т.е. коренное улучшение системы учета и контроля расхода ТЭР на всех уровнях производства (более полный мониторинг энергопотребления), координация действий различных служб и производств, бόльшая частота профилактических ремонтов оборудования, повышение уровня подготовки специалистов и т.п.;

· Ремонт, наладка и замена оборудования;

· Повышение уровня утилизации вторичных энергоресурсов (ВЭР);

· Использование и внедрение новых высокоэффективных энергосберегающих технологий и оборудования. Это наиболее дорогая часть проектов, связанная со значительными инвестициями.

Поиск по сайту: