Потенциальные возможности энергосбережения в 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:

Медь черновая
Медь рафинированная
Никель электролитный	3500 - 6400
Никель огневой
Цинк электролизный	3700 - 4300
Свинец
Глинозем
Алюминий-сырец
Алюминий высокой частоты
Электролиз:
Магния
Меди
Марганца
Натрия
Лития
Кальция
Рафинирование:
Свинца
Золота
Серебра
Олова