Решение проблемы сокращения энергопотребления и уменьшения удельных затрат на обновление природных ресурсов. Опыт АКХЗ.
Затраты на электроэнергию и воду. Пути снижения потребности ГМК в топливно-энергетических ресурсах.

СТРАТЕГИЯ ЭКОНОМИИ

СТРАТЕГИЯ ЭКОНОМИИ

Решение проблемы сокращения
энергопотребления и уменьшения удельных затрат
на обновление природных ресурсов. Опыт АКХЗ

Производственный процесс на ОАО
"Авдеевский коксохимический завод" (АКХЗ)
характеризуется высоким потреблением всех видов
энергетических ресурсов, особенно
электроэнергии и технической воды. При этом в
результате прекращения снабжения коксовым газом
Макеевского металлургического комбината им.
Кирова и Горловского концерна "Стирол" на
заводе образовался излишек коксового газа,
который приходилось выбрасывать в атмосферу,
загрязняя окружающую среду.

Для обеспечения конкурентоспособности
продукции, вырабатываемой АКХЗ, пришлось
сократить ее энергоемкость за счет внедрения
энергосберегающих технологий. При этом для
снижения затрат на использование природных
ресурсов сокращены выбросы вредных веществ.

Энергосберегающая программа АКХЗ

Для решения перечисленных проблем на ОАО
"АКХЗ" разработана программа повышения
эффективности использования
топливно-энергетических ресурсов на 2001-2005гг.,
которая является частью комплексной
государственной программы энергосбережения
Украины на 1996-2010гг. При разработке программы
учитывалось наличие и техническое состояние
энергетического комплекса ОАО "АКХЗ".

В состав ТЭЦ входят: 4 котла БКЗ-75/39, 1
котел БКЗ-50-39, 1 котел Е-75-39, модернизованный до
производительности 90 т пара в час. Общая
паропроизводительность котлов составляет 440 т
пара в час.

В машзалах №1 и №2 ТЭЦ установлены
турбогенераторы:

ПТ-12-35-10Г – 4 шт. МЗ 2,

ПР-6-35-5/1,2-2 – 2 шт. МЗ 1,

ПР-6-35-15-5 – 1 шт. МЗ 1,

Р-12-35/5-2 – 2 шт. МЗ 1

суммарной генерирующей мощностью 90
МВт·ч.

В коксовых цехах на установках сухого
гашения кокса работают котлы-утилизаторы
КСТК-25/39 в количестве 11 шт. общей
производительностью 170 т/ч, или 1,0 млн. Гкал/ч.

Несмотря на имеющуюся энергетическую
базу, для обеспечения производства на ОАО
"АКХЗ" приходилось тратиться на
приобретение технической воды и электроэнергии.

Целью разработанной программы стало
снижение потребления технической воды,
прекращение потребления электроэнергии от
системы, уменьшение выбросов излишков коксового
газа в атмосферу.

Программа повышения эффективности
использования топливно-энергетических ресурсов
включает в себя следующие этапы:

Повышение эффективности использования
установленного энергетического оборудования
для увеличения производства тепло- и
электроэнергии путем проведения ремонтов и
модернизации установленных котлов и
турбогенераторов.

Изменение технологии производства с
целью уменьшения использования технической воды
с развитием системы обратных циклов.

Снижение потребления электроэнергии
подразделениями ОАО "АКХЗ" для
технологического процесса путем:

– введения общезаводской и цеховой
системы учета,

– рационального использования
электроэнергии в технологии производства.

Разработка удельных норм затрат
топливно-энергетических ресурсов, которые
обеспечивают конкурентоспособность продукции
ОАО "АКХЗ", и внедрение
организационно-технических мероприятий по их
достижению.

Основные модернизационные мероприятия
АКХЗ

В 2001г. введена прогрессивная технология
подогрева технической воды для химводоочистки
путем использования струйных подогревателей.
Эффект составил 16506 тыс. Гкал в год. Ведутся
работы по внедрению струйных подогревателей для
подогрева и транспортировки сетевой воды. Это
позволит снизить затраты электроэнергии на 1380
тыс. кВт·ч.

Для рационального использования
тепловой энергии (в виде пара) возникла
необходимость перераспределения пара высокого
давления из машзала №1 в машзал №2 ТЭЦ. Поэтому
было принято решение о реконструкции
паропроводов высокого давления ТЭЦ-УСГК-1-машзал
№2. Увеличение проходного пересечения позволило
передавать из котлов ТЭЦ дополнительно 50 т пара в
час на турбогенераторы машзала №2 ТЭЦ. Из-за
большой длины паропроводов низкого давления
тяжело было поддерживать заданные параметры
пара низкого давления в химцехах 2-го блока.
Прокладка дополнительного трубопровода низкого
давления от отборов конденсационных турбин
машзала №2 ТЭЦ до химцехов 2-го блока позволила
увеличить затраты и повысить параметры пара
низкого давления с 2,5-3 кгс/см2 до 3,5-4 кгс/см2 . Это
дало дополнительно 1-1,2 МВт·ч, или 11 тыс. МВт в год.

Выполнены запланированные
реконструкции установок сухого гашения кокса №6
и №14, что позволяет сохранить производство пара
от утилизации тепла погашенного кокса в пределах
170 т/ч.

На установке ХВО ТЭЦ внедрена система
возврата воды после регенерации второй ступени
Na-катионитовых фильтров на первую ступень, что
позволило снизить затраты соли для собственных
нужд (на 208 т/год), потребление свежей технической
воды и уменьшить выбросы. Внедряется система
сбора и возврата продувочных и дренажных вод из
оборудования ТЭЦ, что также позволит снизить
затраты свежей технической воды на собственные
нужды ТЭЦ.

Проводятся работы по замене
электроприводов насосного оборудования на
паровых турбинах, которые используют низко
потенциальный пар, что позволит снизить
потребление электроэнергии для собственных нужд
ТЭЦ на 17000 МВт·ч в год.

На основании результатов теоретических
проработок и экспериментальных исследований
процесса однократного выпаривания
каменноугольной смолы и ее ректификации,
опытно-промышленных испытаний на агрегатах
непрерывного действия, которые провели УХИН и
Дипрококс, были определены оптимальное решение
технологической схемы смолоперерабатывающего
цеха и показатели ведения процесса переработки
смолы. Разработана схема (методика) расчета
ректификации многокомпонентных систем. Это
позволило выдать технологическое задание на
разработку проекта смолоперерабатывающего цеха
(далее – СПЦ) для ОАО "Авдеевский КХЗ".

Смолоперерабатывающий цех этого
предприятия является крупнейшим цехом такого
профиля не только в Украине, но и в странах СНГ.
Проектная мощность его составляет 400 тыс.т в год
обрабатываемой безводной каменноугольной смолы.

Для переработки сырья в цехе
смонтированы два одноколонных трубчатых
агрегата, единичная мощность каждого по смоле –
200 тыс.т/год, или 24 т/ч.

Для агрегатов такой производительности
впервые в отечественной коксохимии были
применены трубчатые печи с излучаемыми стенками
из беспламенных панельных горелок системы
Дипронафтомаша и экраном двустороннего
облучения. Тепловой кпд составляет около 85%, что
значительно выше, чем у
радиационно-конвекционных трубчатых печей
камерного типа. Для фракционирования смолы были
установлены колонны диаметром 2400 мм, высотой 27830
мм и количеством тарелок 59, последнее
обстоятельство разрешает достаточно точно
разделять фракции смолы по температурам кипения.

Продемонстрирована возможность
повышения эффективности работы
ректификационных колонн путем подвода
дополнительного тепла, что позволило
значительно улучшить качество получаемых
фракций и в первую очередь поглощающей. Кроме
того, была теоретически обоснована и
экспериментально доказана целесообразность
внедрения процесса переработки смолы с
двукратной схемой ее выпаривания.

На нафталиновом участке СПЦ для
кристаллизации нафталиновой фракции
смонтированы высокопроизводительные барабанные
кристаллизаторы с ребристой поверхностью
производительностью 2,5-2,8 т/ч нафталиновой
фракции и автоматические прессы типа ДО 140А с
усилием прессования до 1000 т, производительностью
1,2-1,8 т прессованного нафталина в час. Выход
прессованного нафталина с температурой
кристаллизации 78,5 оС из прессуемой фракции
достигает 45-50%.

Прессованный технический нафталин,
который производит СПЦ, используется в основном
для получения фталевого ангидрида в цехе ОАО
"Авдеевский КХЗ". Продолжительная
эксплуатация оборудования цеха фталевого
ангидрида показала, что использование
технического нафталина вызывает определенные
технологические трудности и часто не позволяет
получить товарный продукт нужного качества.
Поэтому была проведена оптимизация процесса
переработки нафталиновой фракции по схеме
"кристаллизатор – процесс", и разработан
новый метод получения сырья (очищенного
нафталина) для производства фталевого ангидрида.

На основании выполненных исследований
была разработана, спроектирована, построена и
успешно освоена установка по очистке
технического прессованного нафталина методом
"кристаллизация – плавление". В настоящее
время установлен и эксплуатируется один модуль
(два кристаллизатора) и периферийное
оборудование, установка оснащена современными
контрольно-измерительными устройствами, которые
позволяют вести технологический процесс в
автоматическом режиме. Установка разрешает
получать до 400 т/мес. очищенного нафталина,
который передается для производства фталевого
ангидрида.

Выполнен комплекс работ по
каталитической гидроочистке технического
нафталина. Целевой продукт имел температуру
кристаллизации 80,1-80,3 оС (массовая доля нафталина
92,7%), выход конечного продукта – 92,7%.

Переработка антраценовой фракции с
получением сырого антрацена и антраценового
масла осуществлялась по схеме "механический
кристаллизатор – центрифуга". Для выделения
из закристаллизованной антраценовой фракции
кристаллов антрацена используется
автоматическая, горизонтальная фильтрующая
центрифуга периодического действия с ножевым
снятием осадка. Тип центрифуги АГ-1200-4в,
производство завода им. Фрунзе (г. Сумы).
Производительность центрифуги по первой
антраценовой фракции 3-4 м3/ч.

СПЦ ОАО "АКХЗ" был ориентирован на
производство середнетемпературного пека (СТП).
Основное количество пека передавалось в
качестве производного сырья в пекококсовый цех
для производства электродного пекового кокса.
Излишки СТП отгружались потребителям (в основном
строительным и дорожно-строительным
организациям) в твердом гранулированном виде.

Для производства пекового кокса
используется высокотемпературный пек с
температурой размягчения 140-150 оС, который
производится из середнетемпературного пека,
пековой смолы и тяжелых пековых дистиллятов,
получаемых в процессе окисления
середнетемпературного пека.

Для коксования пека спроектированы
камерные коксовые печи с некоторыми
конструктивными и технологическими
особенностями (по сравнению с печами для
коксования угля), которые обусловлены характером
и свойствами коксующегося сырья.

Печи для коксования пека скомпонованы в
блоки по 7 печей.

Печи системы Дипрококса имеют верхний
горизонтальный канал и широкие регенераторы,
рассчитанные на обогрев только коксовым газом, и
характеризуются такими габаритными размерами:

длина печи – 13120 мм,

высота печи – 2985 мм,

ширина камеры, средняя – 450 мм,

конусность камеры – 50 мм.

Разовая загрузка печи пеком составляет 17
т, оборот печей – 20,4 часа.

Комплекс работ, который выполнялся на
протяжении более двадцати пяти лет, привлекал
для выполнения специалистов разных профилей
науки и техники. Эта работа основана на многих
направлениях исследований и воспроизведена во
многих проектах и внедрена в производство с
привлечением не только ученых, но и инженеров,
служащих, рабочих Авдеевского коксохимического
завода.

Таким образом, основными факторами,
которые обуславливают сохранение энергии и
одновременно позволяют повышать качество
продукции с учетом особенностей ОАО
"Авдеевский КХЗ" являются:

внедрение комплекса коксовой батареи №9
мощностью почти 1 млн.т кокса в год с установкой
сухого гашения кокса,

разработка и внедрение методов
включения пара установки сухого гашения в
систему изготовления электрической энергии на
заводе.

Кроме этого, комплекс включает
разработку и внедрение системы утилизации
избыточного очищенного коксового газа для
изготовления электроэнергии, а также создание
технологических схем очистки коксового газа от
сероводорода, подготовка его для
квалифицированного и эффективного
использования.

В комплекс работ входит разработка
научных основ, создание новых представлений,
касающихся каменноугольной смолы и оптимальных
технических решений ее глубокой переработки с
получением целевых фракций и пека для
производства фталевого ангидрида,
поглотительного масла, пекового кокса и других
продуктов.

Отметим работу, направленную на так
называемое "лечение" коксовых батарей
методом керамической наплавки. Эта разработка
позволила сохранить многомиллионные средства
для дальнейшего их использования при построении
энергосберегающих объектов на предприятии.

Комплекс вышеизложенных работ, которые
проведены на ОАО "Авдеевский КХЗ", вносит
весомый вклад в развитие коксохимической
отрасли, обеспечивающей народное хозяйство
Украины высококачественным коксом и химическим
сырьем, и эффективность которого ежегодно
составляет 72,5 млн.грн.

Геннадий Власов, (ОАО "Авдеевский
коксохимический завод"), Анатолий Старовойт,
д.т.н. ("Укркокс"), Евгений Ковалев, д.т.н.
(УХИН), Виктор Рудыка, (Дипрококс)

Затраты на электроэнергию и
воду

Пути снижения потребности ГМК в
топливно-энергетических ресурсах

Украина унаследовала от СССР огромный
металлургический потенциал, который по своей
природе является чрезмерно энергозатратным.
Долгое время существования украинской
металлургии в условиях, когда
топливно-энергетические ресурсы не имели
рыночной цены, привело к тому, что сегодня мы
имеем самую энергоемкую единицу металла в мире.
При этом свыше 80% металла экспортируется.
Вступление нашей страны в ВТО еще больше
обострит вопрос энергоемкости нашей
металлургической промышленности. Такое
положение указывает на наличие большого
энергосберегающего потенциала в
металлургической промышленности и
топливно-энергетическом комплексе Украины.

Такой потенциал энергосбережения в
промышленности является чрезвычайным, так как
большинство действующих предприятий
спроектированы в 1950-1970гг., когда стоимость
энергоносителей была намного ниже.

Приостановить процесс роста
энергоемкости национального продукта и
направить использование энергии на повышение
экономического потенциала можно при
беспрекословном выполнении политики
государства в сфере энергосбережения. Как
известно, в Украине разработана комплексная
государственная программа энергосбережения на
период 1996-2010гг. Этой программой предусмотрены
создание новых энергосберегающих технологий,
реализация отраслевых и региональных программ.
Приоритетными направлениями этой программы
являются: добыча шахтного метана; использование
вторичных энергоресурсов; производство
генераторного газа из низкосортного угля;
производство биогаза; использование энергии
солнца и ветра.

В 2000г. предприятиями
горно-металлургического комплекса (ГМК)
использовано 38921,8 тыс.т условного топлива, 37,3
млрд. кВт·ч электроэнергии, из них топлива
собственного производства (доменный, коксовый,
ферросплавный газ) – 10360,1 тыс.т у.т. и
выработанной собственными блоками-станциями
электроэнергии – 2,4 млрд. кВт·ч. На
энергетических агрегатах предприятий для
потребностей технологических процессов
выработано 21397 тыс. Гкал тепловой энергии, 5038,7
млн. куб.м кислорода, 80287,7 млн. куб.м доменного
дутья, 10419 млн. куб.м сжатого воздуха. Стоимость
энергохозяйств достигает 25% стоимости основных
фондов ГМК. До 60% энергетических агрегатов и
энергокоммуникаций отработали свой нормативный
ресурс, требуют замены и модернизации.

В 2000г. суммарные затраты энергоресурсов
на единицу выработанного проката составляли 1,9 т
у.т., что свидетельствует о тенденции
постепенного снижения энергоемкости по
сравнению с максимально отмеченной в 1995г., но
превышает аналогичный показатель в промышленно
развитых странах.

В общем объеме потребления
электроэнергии ГМК доля затрат металлургических
предприятий наибольшая и составляет 46,7%,
горнорудных – 22%, ферросплавных – 19,5%. По
затратам топлива наиболее энергоемким является
доменное производство, затем идут
сталеплавильное, прокатное, горнорудное и
трубное.

Кокс в структуре затрат топлива
составляет 43%. Его затраты в доменном
производстве Украины на 25-30% превышают этот
показатель в промышленно развитых странах.

Национальной программой развития
горно-металлургического комплекса до 2010г.
намечено осуществить комплекс технических,
технологических и организационных мероприятий
на уровне предприятий, отрасли, межотраслевых и
государственных структур.

Значительного снижения потребности в
топливно-энергетических ресурсах планируется
достичь путем технического переоснащения,
реконструкции и модернизации производства во
всех подотраслях, проведения структурной
перестройки отрасли с прекращением
использования энергетически неэффективных
технологий и внедрением современных
технологических схем и агрегатов. В частности,
необходимо осуществить вывод из эксплуатации
технологических агрегатов избыточной
производственной мощности и организацию
производства с учетом оптимальных режимов
загрузки агрегатов и сокращения до
технологически необходимого времени работы
агрегатов на холостом ходу.

Рис.1. Расход технической и питьевой
воды

Рис. 2. Производство и потребление
электроэнергии заводом, МВт·час