Технико-экономическое исследование использования среднетемпературного кокса из канско-ачинских углей как компонента пылеугольного топлива на металлургических предприятиях России и Украины

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДНЕТЕМПЕРА ТУРНОГО КОКСА ИЗ КАНСКО-А ЧИНСКИХ УГЛЕЙ КАК КОМПОНЕНТА ПЫЛЕ УГОЛЬНОГО ТОПЛИВА НА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ РОССИНИ УКРАИНЫ

Проведено технико-экономическое исследование, включающее основные технические решения, обосновывающие выбор оборудования, влияющие на определение сменой стоимости строительства и основные технико-экономические показатели.

ЖУ основу технологии положена та

Х/же концепция создания энерготехнологического комплекса, как и в предыдущих разделах техникоэкономического обоснования. Модернизации подвергается только топочная часть котлов за счет размещения топок кипящего слоя. Технология защищена патентами РФ и ЕАПО.

Технико-экономическое исследование включает основные технические решения, обосновывающие выбор оборудования, влияющие на определение сменой стоимости строительства и основные технико-эконо-мические показатели.

В приложении подробно изложены специальные вопросы, касающиеся использования буроугольного полукокса в качестве компонента пылеугольной топливной смеси-заменигеля части угольного кокса при получении чугуна в доменных печах.

Потребности мировой металлургии в коксе и в XXI столетии останется достаточно высокой (530 млн т в 2020 году). В связи с преобладанием коксодоменной технологии в производстве черного металла. В то же время за рубежом, безусловно, сохранится тенденция сокращения удельного расхода кокса при получении чугуна за счет вдувания в горн доменных печей пылеугольного топлива. По данным зарубежных исследова-

ний, угольная пыль может заместить в доменной печи 100 % природного газа и 20-40 % кокса, а стоимость строительства установки вдувания в 4 раза меньше, чем строительство коксовой батареи производительностью, соответствующей заменяемого пылеугольной пылью кокса. При этом производительность доменной печи возрастает, а также появляется возможность оперативного влияния на температурное состояние горна.

Снижение удельного расхода кокса на выплавку чугуна - одно из важнейших направлений уменыне-ния затрат при производстве метал-ла и улучшения качества окружаю-щей среды на металлургических предприятиях.

В настоящее время более 120 мощных доменных печей за рубежом работают с вдуванием в горн пылеугольного топлива в количестве от 100 до 260 кг/т чугуна, обеспебчивая замену до 30-50 % кокса. В 1999 г. все 30 действующих доменных печей Японии использовали пылеугольное топливо как единственный заменитель кокса: на одной из мощных доменных печей проведены промышленные плавки с расходом пылеугольного топлива 289 кг/т и заменой 50 % кок-са. Расчетным и опытным путем пока-зано наличие значительных резервов технологии с применением пылеугольного топлива.

Полагают возможным увеличить расход пылевидного угля при обеспечении отсутствия азота в горне и до 400 кг/т.

В отечественной металлургии снижение расхода кокса на выплавку чугуна достигается пока лишь за счет вдувания в горн печи природного газа, использование которого для этой цели мало оправдано как с теплотехнической, так и с термодинамической точки зрения. В условиях высоких температур и недостатка кислорода в горне печи происходит существенная потеря энтальпии природного газа, вследствие развития реакции диссоциации метана, являющейся к тому же чрезвычайно эндотермической.

Внедрение же технологии доменной плавки с использованием пылеугольного топлива в основном сдерживается из-за свойственного только нашей стране перекоса цен на уголь и природный газ в пользу последнего. В настоящее время в РФ принимаются меры по устранению такого перекоса, и собственники металлургических предприятий начали проявлять реальный интерес к этому направлению.

В настоящее время практически все крупные производители металла ведут переговоры с зарубежными фирмами (Кюптнер, Тиссен, Пауль Вюрт, Клау-диус Петерс и др.) о покупке технологических разработок и оборудования для использования пылеугольного топлива.

По данным украинского ПХО «Ме-таллургпром» в 2006-2100 годах на доменных печах металлургических установок для вдувания пылеугольного топлива.

Планируемые затраты на это составят 400-500 млн.$ (стоимость модернизации одной доменной печи оценивается примерно в 60-65 млн.$) при среднем сроке окупаемости менее 2 лет. Экспер-

ты подсчитали, что пылеугольное топливо на Украние выгодно использовать уже при цене газа $ 134 за 1 тыс. м3. ОАО «ММК им. Ивича» в июне заключило контракт с китайской корпорацией Мттс1а15 на поставку оборудования, монтаж и наладку установки стоимостью (по данным Минпромполитки) 25$. Строительство уже началось и завершится через 2,5 года. Такая инновация позволит экономить комбинату более 70 тыс. м3 природного газа в час. Группа предприятий, в которую входят ОАО «Енакиевский металлургический завод» и совместное украинско-швейцарское предприятие ООО «Метален», собирается приобрести подобную установку за 50 млн. евро и начать строительство пылеугольного комплекса ориентировочно в 2008 году.

Таким образом, можно рассчитывать, что в 2010-2011 гг. с использованием пылеугольного топлива в Украине будет произведено 25-28 млн.т чугуна (80-85: годового объема производства) израсходовано на производство пылеугольного топлива 3,0-3,4 млн.т угля, сэкономлено 1,3-1,4 млрд.м3 природного газа, т.е. 60% его потребления в доменных цехах Украины.

В Украине отсутствует угольная база для обеспечения годового производства пылеугольного топлива в таком количестве (3,0-3,4 млн.т). Газовые угли в Украине преимущественно высокосернистые - более 1,5-2%. В связи с этим, очевидно, что массовое промышленное применение пылеугольного топлива в Украине изначально должно быть ориентировано на использование угольных смесей, содержащих в качестве добавки низкосортные угли, включая буроугольный полукокс.

Практически все российские крупные производители металла в настоящее время ведут переговоры с зарубежными

фирмами о покупке технологических разработок и оборудования для использования пылеугольного топлива. В 2007 году вопрос о промышленном внедрении пылеугольной технологии решен пока только на ОАО «НЛМЗ».

Предварительные оценки показывают, что производство чугуна в России на период до 2020 года составит 49-50 млн.т/год, в том числе:

ОАО «Северосталь» (г.Череповец) -8,8 млн.т/год;

ЗАО «Русская металлургическая компании (г. Магнитогорск» -

9.2 млн.т/год;

ОАО «НЛМК» (г.Липецк) -

8,8 млн.т/год;

ОАО «ВГМК», «Евразхолдинг»

(г.Новокузнецк) - 6,3 млн.т/год;

ОАО «НТМК», «Евразхолдинг»

(г.Нижний Тагил») - 5,5 м лн.т/год;

ОАО «Мегел» (г.Челябинск» -

3.2 млн.т/год;

ОАО «ОХМК», «Уральская сталь» (г.Новотроицк) - 2,9 млн.т/год.

Все перечисленные предприятия за исключением ОАО «НКМК» планируют в ближайшие 2-3 года переход на технологию получения чугуна с применением пылеугольного топлива в связи с повышением цен на природный газ наиболее реальным периодам времени появление первых установок по вдуванию пылеугольного топлива следует считать 2009-2010 гг.

При этом из-за проблем с качеством кокса удельный расход пылеугольного топлива на первом этапе использования этой технологии (до 2012-2013 гг.) составит не более 100 кг/т чугуна, а затем 150-200 кг/т чугуна.

Таким образом, потребление пылеугольного топлива в российской металлургии может достигнуть 4,0-4,5 млн.т, а затем до 6-7 или 8-9 млн.т/год.

На настоящем этапе развития доменной технологии требование эксплуатационников к пылеугольному топливу, подаваемому в фурмы доменной печи, следующая:

- тонина помола пылеугольного топлива в пределах 70-80% - до 0,09 мм (90 мкм);

- влажность - не более 2%;

- зольность - не более 13%;

- содержание летучих веществ - не более 40%, оптимальное 10-20%;

- содержание серы - не более 1%;

- содержание хлоридов - не более 0,2%;

- индекс Хардгров - не менее 50;

- высокая реакционная способность (по С02 при 1000 °С);

- не менее 5 см (г. с), обеспечивающая полную газификацию пылеугольного топлива в фирменных зонах при подаче пылеугольного топлива в количестве до 200 кг/т чугуна.

Из этих данных следует, что показатели качества среднетемпературного кокса, получаемые из углей разреза «Березовский» по технологии «Сибтермо», полностью соответствуют требованиям к качеству пылеугольного топлива, которые сложились в результате опыта мировой практики его применения для снижения расхода кокса на выплавку чугуна в доменных печах. Более того, по своим структурным и химикотехническим свойствам буроугольный полукокс существенно превосходит традиционные виды сырья по возможности быть эффективно использованным в нижней зоне доменной печи.

Схема использования бурого угля для получения металлургического пылеугольного топлива для доменных печей предполагает:

- создание на разрезе мощностей для дробления и сортировки угля производительностью!^ млн.т в год;

- отгрузку и транспортирование угля фракции 5-25 мм на энерготехнологический комплекс в количестве 1,33 млн.т в год;

- получение буроугольного полукокса в количестве 0,33 млн.т в год;

- приготовление на основе полукокса металлургического пылеугольного топлива;

- сопутствующее производство тепловой и электрической энергии.

Численность промышленно-

производственного персонала - 450 человек.

Производство буроугольного полукокса-330 ООО

Отпуск электроэнергии на сторону -824 ООО ООО кВт-ч/год

Отпуск тепловой энергии на сторону

- 930 ООО Гкал/год

Буроугольный кокс - 330 ООО т/год

Стоимость продуктов:

- буроугольного полукокса

1100 руб./т

- электроэнергии

1 р/кВт-ч

- тепловой энергии

700 руб./Гкал Стоимость товарной продукции буроугольного полукокса 330 000 т/год * 1100 руб./т = 363 000 000 руб.

Электроэнергии 824 000 000 т * 1 р./т - 824 000 000 руб.

Тепловой энергии 390 000 * 700 = 651 000 000 руб.

363 000 000 + 824 000 000 + 651 000 000 = 1 838 000 000 руб.

Итого товарной продукции - 1 838 000 000 руб.

Инвестируемый капитал - 2 828 873 руб.

Уровень технологии 1838000000*1838000000 У~ 450*28288730000 1838000000*0,82

450 1515673612

450

= 3362163

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------

Шумейко М.В. - кандидат экономических наук, директор представительства в странах СНГ компании «Continental contitech.

Рецензент д-р техн. наук, проф. Ю.А. Чернегов.

---------------------------------------- © М.В. Шумейко, 2008

УДК 622

М.В. Шумейко

УГОЛЬ - ВАЖНЕЙШИЙ АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ