Провести экспертный энерго-экологический анализ сталеплавильного производства. ЭЭ показатели современных электосталеплавильных печей.

Доля потребления энергии мировой металлургической отраслью достигает 20 %. В частности, черной металлургией потребляется 18-19 ЕДж при производстве 902 млн.т стали в год (2003 год). Согласно прогнозам, в 2020 году потребление энергии отраслью превысит 20 ЕДж при годовом производстве стали 1280 млн.т.

В современных условиях оценку прогрессивности технологий металлургического производства, следует проводить, в первую очередь, по энерго-экологическим показателям. В связи с этим можно говорить о новом для производства понятии – его энерго-экологическом качестве, определяемом количеством использованного основного природного ресурса - энергии и экологической чистотой её получения. Следовательно, энергоемкость продукции в настоящем и ближайшем будущем необходимо рассматривать как основной стратегический показатель, определяющий положение производителя стали на мировом рынке.

Уровень потребления энергии в значительной степени зависит от производственного процесса получения стали, при этом лучшие показатели достигаются при производстве стали из лома на мини металлургических заводах и составляют 4,5-8,5 ГДж/т против 19-29 ГДж/т для заводов полного цикла.

Следует отметить, что представленные данные относятся к современным металлургическим предприятиям, а в странах СНГ данные показатели значительно выше, что объясняется наличием устаревших технологий и оборудования. Так, в рамках программы «TAСIS» проводили сравнение расхода энергии на производство металлопродукции в странах СНГ, при этом было отмечено превышение удельного потребления энергии на 20-30% по сравнению с соответствующими отраслями Западной Европы.

Интегрированные заводы, производительность которых достигает нескольких миллионов тонн готовой продукции, работающие в цикле «руда - прокат», вышли по объёмам в область насыщения. Законы техноэволюции утверждают, что техническое новое ведет к большей электрооснащенности, более утонченному использованию энергии, росту информационной составляющей, определяющей решения по энергосбережению. Этот факт является подтверждением наличия преимуществ мини-заводов производительностью 0,04-2,0 млн. т/год в сравнении с традиционной технологией полного цикла.

Вместе с тем, стоит отметить, что энергоемкость электроплавки зависит от типа применяемой шихты. Так, оценка технологических параметров производства стали на базе рудного сырья и на базе металлолома, на основе энергозатрат на 1 тонну готовой продукции, учитывающая все переделы, начиная с добычи руды и переработки металлолома и заканчивая выплавкой стали, представлена в табл.1.15. Видно, что удельный расход условного топлива при переработке стального лома в ДСП составляет 127,54 в сравнении с 591,09 кг.у.т./т для случая производства стали на интегрированном заводе.

Таблица 1.15. Удельный расход энергии, кг условного топлива на 1 т готового продукта различных производств

процесс	Произ-во из рудного сырья, кг.у.т./т	Произв-во стали на базе металлолома, кг.у.т./т
Добыча и обогащение	18,5
Окомкование/переработка лома	33,7	4,28
Произв-во кокса	57,4
Получение чугуна	443,7
Сталеплавильное произ-во	37,79	123,26
итого	501,09	127,54

Кроме того, стоит отметить, что при электроплавке шихты, содержащей 30 % жидкого чугуна и 70 % лома, энергоемкость стали примерно в полтора раза ниже, чем при доменно-конвертерном способе её производства (20% лома). При этом экономия энергии существенно зависит от энергоемкости способа получения чугуна. Применение в шихте электроплавки металлизированных окатышей также существенно сказывается на затратах энергии (табл.1.16).

На энергоемкость производства металлопродукции влияет и уровень загрузки технологических агрегатов. Так, энергоемкость продукции черной металлургии стран СНГ в последние годы возросла на 34 %, что было связано с недозагруженностью производственных мощностей, увеличением продолжительности холостого хода, что сказалось на себестоимости стали [64].

Таблица 1.16. Затраты электроэнергии

показатель	Затраты энергии
ГДж	кВт*ч
Производство с полным циклом	19-29	5282-8062
Мини-завод
100% окатышей	16,2-20,3	4543-5643
50%лома+50%окатышей	10,8-14,8	2995-4107
100%лома	4,5-8,5	1250-2363
Прямое восстановление	11-12	3058-3363

По мнению экспертов, наиболее дешевым технологичным и экологически чистым способом, как в настоящем, так и в будущем будет оставаться выплавка стали из лома в электродуговых агрегатах. В первой половине ХХI века прогнозируется быстрый рост производства электростали, которая уже сейчас составляет более 40 %. Действительно, к началу третьего тысячелетия в мире накоплен огромный металлофонд, а стоимость производства электричества неуклонно снижается благодаря совершенству электрогенерирующих станций, постепенно приближаясь к цене первичных источников энергии.

При использовании технологий, отвечающих современных требованиям, прогнозируется на период до 2020 года снижение удельного расхода энергии до 12,5 ГДж/т жидкой стали при производстве её из железной руды и 3,5 ГДж/т - при производстве на мини металлургических заводах.

Таким образом, перспективы развития мини металлургических заводов и их конкурентоспособность определяются и в значительной степени зависят от количества, состава и стоимости шихтовых материалов, тенденций развития электроэнергетики, а также величины тарифов на электроэнергию.

В 2003 г. в мире было произведено около 945 млн.т стали и примерно 340 млн. т сопутствующих промышленных отходов, или почти 400 кг на одну тонну стали. Большая часть отходов (70 -80%) приходится на шлак, который утилизируется в секторе строительных материалов для производства цемента, а также в дорожном и гражданском строительстве. Однако до настоящего времени значительная часть отходов сталеплавильного производства идет в отвалы. Это соответствует примерно 100 млн.т в год, в числе которых 50-60 млн.т пыли и шлама из системы газоочистки, а также остатки шлака, не переданного в утилизацию.

В табл. 1.17 приведены сравнительные экологические показатели производства металлургической продукции стран ЕС и СНГ.

Данные, приведенные в табл. 1.17 показывают, что наиболее грязным в экологическом плане является мартеновское производство, а электросталеплавильное является достойной альтернативой конвертерному. Выбросы пыли в окружающую среду на всех этапах металлургического передела в странах СНГ значительно выше, чем странах ЕС. Это связано с тем, что предприятия СНГ используют низкоэффективные системы газоочистки. Удельные выбросы пыли в 50-х годах составляли около 10 кг/т выплавленной стали, а в настоящее время снизились до 0,5 кг/т.

Таблица 1.17. Экологические показатели металлургического производства (на 1 т продукции) в странах ЕС и СНГ [70]

Сталелитейные компании мира инвестируют значительные средства в охрану окружающей среды. Так, в Германии вкладывают в экологические мероприятия от 20 до 27, а в США – от 12 до 15 долл./т стали. Основная доля полученных средств направляется на системы газо- и водоочистки, остальные используют для подготовки твердых отходов к утилизации.

Крайне низкая рентабельность металлургического производства Украины, затянувшийся процесс приватизации не способствует перевооружению промышленности. На сегодняшний день 50 % стали производится мартеновским способом (табл. 1.18), большая часть производственных мощностей изношена, а спрос на чистые технологии крайне низок.

Финансирование экологических программ осуществляется в рамках проводимого в Украине эксперимента, согласно которому 90% экологических платежей возвращается предприятию для проведения природоохранных мероприятий. Однако, размер платежей редко превышает 0,5 млн. долл. В условиях кризиса перепроизводства металла металлургическим предприятиям, прежде всего, необходимо решать экологические проблемы в комплексе с экономическими. Согласно решению Европейской экономической комиссии ООН, принятому на семинаре «Экологические аспекты применения чистых технологий, рационального использования энергоресурсов и утилизации отходов в черной металлургии», внешние кредиты на реконструкцию будут предоставляться при наличии экологической программы как составной части бизнес-плана реконструкции предприятий в целом. Такой подход предоставления кредитов должен служить залогом того, что выделяемые средства не будут израсходованы, например, на ремонт устаревшего оборудования. Таким образом, лишь те предприятия стран СНГ, которые концентрируют свои усилия и инвестиции на создание конкурентоспособной продукции, производимой без ущерба для окружающей среды, смогут обеспечить рынок сбыта своей продукцией [72].

Таблица 1.18. Динамика удельного веса (в %) основных способов производства стали в промышленно развитых странах

Дата добавления: 2015-07-14