Приложение В (обязательное). Ресурсная и энергетическая эффективность

Приложение В
(обязательное)

Ресурсная и энергетическая эффективность

Повышение энергоэффективности экономики в Российской Федерации отнесено к приоритетам высокого уровня: принципы, цели, требования и правила в области энергопотребления и энергосбережения регулируются на законодательном уровне [186]. Направления развития металлургической отрасли в области энергосбережения определены в [22].

В.1 Краткая характеристика отрасли с позиций ресурсо- и энергопотребления

Металлургические технологии сопряжены с высокотемпературными процессами подготовки шихты, выплавки, обработки материалов с получением высоконагретых продуктов, огненно-жидких расплавов металла и шлака, образованием нагретых отходящих газов и неизбежными тепловыми потерями, что обуславливает существенное потребление топлива и электрической энергии.

В металлургических переделах потребление тепловой энергии имеет место в процессах отопления коксовых батарей, работе зажигательных горнов агломерационных машин, нагреве дутья для доменных печей, подогреве шихтовых материалов для выплавки стали в электропечах и конвертерным процессом.

Основные расходы электроэнергии в металлургии вызваны работой дробильного, смесительного, транспортирующего и иного оборудования при подготовке шихты для агломерации и коксования, функционированием газоочистного оборудования и дымососов на всех металлургических переделах, воздуходувок для подачи дутья в доменную печь, работой обслуживающих агрегатов и устройств, работой печей с электродуговым нагревом при выплавке стали (агрегатов ковшевой металлургии), при производстве стали в электродуговых печах, в производстве ферросплавов.

В структуре топливопотребления интегрированного металлургического предприятия [187] лидирующее положение занимает производство чугуна: его доля в топливном балансе составляет 48,6 % (см. рисунок В.1).

Рисунок В.1 - Направления использования топлива в черной металлургии России [187]

В отношении энергопотребления первенство принадлежит горнорудному производству (добыча и обогащение железной руды, включая производство концентрата и окатышей) - с долей в 18,0 % (рисунок В.2).

Рисунок В.2 - Структура расхода электроэнергии в черной металлургии [187]

Отдельные металлургические переделы выступают донорами вторичных энергетических ресурсов, характеристика которых дана в таблице В.1.

Таблица В.1 - Вторичные энергетические ресурсы металлургического предприятия

Передел	Вид ресурса	Выход ресурса, м 3/т *	Характеристика ресурса		Примечание
			состав, %	калорийность **
Производство кокса	Коксовый газ	400-450	60H 2; 30 CH 4; 10 CO	16000	В энергобаланс предприятия
Производство чугуна	Доменный газ	До 2000	27 CO; 10H 2	4000	В энергобаланс предприятия
Производство стали	Конвертерный газ	60-80	до 90 CO	9000	Не используется
Производство ферросплавов	Ферросплавный газ	300-1350	70-90 CO	9000	Используется не в полном объеме
* Выход определяется на тонну товарной продукции передела. ** Калорийность - в ГДж/м 3 энергоресурса.

Ожидается [22], что в металлургической отрасли за счет внедрения энергосберегающих технологий и мероприятий в 2030 г. по сравнению с 2015 г. удельные расходы топлива снизятся: всего по отрасли - на 30 %, в том числе кокса - на 35 %, природного газа - на 35 %.

Удельный расход электроэнергии снизится на 16,4 %. Вместе с тем, увеличения доли электросталеплавильного производства в общем балансе выплавки стали, ориентация на выплавку высококачественных марок стали (требующих дополнительных технологий внепечной обработки) приведет к увеличению абсолютного объема потребления электроэнергии в 2030 г. по сравнению с 2015 г. на 5,3 %.

В.2 Основные технологические процессы, связанные с использованием ресурсов и энергии

В.2.1 Целевые показатели энергоресурсоэффективности

Таблица В.2 представляет информацию по данным анкетирования (на основе средних удельных показателей) по потреблению ресурсов, топлива и электрической энергии в технологических процессах производства агломерата, кокса, чугуна, стали, ферросплавов.

Таблица В.2 - Целевые показатели энергоресурсоэффективности

Показатель ресурсной и/или энергетической эффективности (материальные ресурсы, энергопотребление, продукт/полупродукт, отходы, вторичные ресурсы и т.д.)	Единица измерения	Значение
Производство агломерата
Электроэнергия	/т	50
Коксовая мелочь	кг/т	50
% повторного использования воды *	%	95
Производство кокса
Электроэнергия	/т	70
Степень использования коксового газа (в собственном производстве и при отпуске на сторону, кроме сжигания на факелах)	%	100
% повторного использования воды *	%	95
Производство чугуна
Электроэнергия	/т	25
Кокс	кг/т	400,0
ПУТ	кг/т	150,0
Природный газ	м 3/т	150,0
Степень использования доменного газа (в собственном производстве и при отпуске на сторону, кроме сжигания на факелах)	%	100
% повторного использования воды *	%	95
Степень использования доменного шлака в хозяйственном обороте	%	100
Производство стали в кислородных конвертерах
Электроэнергия	/т	70,0
Кислород	м 3/т	80,0
Степень использования конвертерного газа (в собственном производстве, кроме сжигания на факелах)	%	100
% повторного использования воды *	%	95
Степень использования сталеплавильного шлака в хозяйственном обороте	%	80
Производство стали в электродуговых печах
Электроэнергия	/т	800,0
Кислород	м 3/т	80,0
% повторного использования воды *	%	95
Степень использования электросталеплавильного шлака в хозяйственном обороте	%	80
Производство ферросплавов
Ферросилиций
Электроэнергия	/т	8500,0
Уголь	кг/т	1200,0
Кокс	кг/т	400,0
Ферромолибден
Электроэнергия	/т	390,0
Уголь	кг/т	1600,0
Оксиды ванадия из шлака дуплекс-процесса
Электроэнергия	/т	4000,0
Феррованадий
Электроэнергия	/т	6500,0
Природный газ	м 3/т	2000,0
Хром
Электроэнергия	/т	2000
Феррохром н/у  **
Электроэнергия	/т	2000,0
Феррохром у  ***
Электроэнергия	/т	4200,0
Уголь	кг/т	120,0
Кокс	кг/т	350,0
Ферросиликохром
Электроэнергия	/т	6000,0
Уголь	кг/т	440,0
Кокс	кг/т	240,0
Ферросиликомарганец
Электроэнергия	/т	6000
Уголь	кг/т	700
Кокс	кг/т	20
Ферробор
Электроэнергия	/т	1000,0
Ферротитан
Электроэнергия	/т	750,0
Лигатура никельниобиевая
Электроэнергия	/т	750,0
* % повторного использования воды определяется в целом для предприятия, а не отдельно по переделам (для предприятий полного металлургического цикла) ** Феррохром низкоуглеродистый. *** Феррохром углеродистый.

В.2.2 Типовые мероприятия по энерго- и ресурсосбережению в отрасли

Формирование программ повышения энергоэффективности предприятиями отрасли и их успешная реализация обеспечивают прогресс в части снижения потребления энергетических ресурсов. Основные (наиболее масштабные) мероприятия отрасли в области энергосбережения показаны в таблице В.3.

Таблица В.3 - Основные мероприятия по энерго- и ресурсосбережению в отрасли

N п/п	Мероприятие	Эффективность	Примечание
0.1	Модернизация систем освещения с использованием энергоэффективного светотехнического оборудования	Сокращение потребления энергии на освещение на 70 %	Замена ртутных газоразрядных ламп на металлогалогенные светильники, а также источники света, способные работать в условиях повышенной температуры
0.2	Внедрение систем энергетического менеджмента
1.1	Рециркуляция отходящих агломерационных газов	Сокращение энергозатрат до 25 %	В зависимости от объема рециркуляции
2.1	Локальные установки беспылевой выдачи кокса	Расход аспирируемого воздуха - 40 тыс. м 3/ч, мощность вентилятора - не более 50 кВт, уменьшение расхода электроэнергии примерно в 8 раз	Щелевой улавливающий зонт с локальной системой очистки на двересъемной машине
2.2	Технология трамбования шихты	Снижение потребления качественных коксующихся углей, повышение производительности коксовых печей на 7-15 %, повышение выхода доменного кокса на 3-4 %	Новое оборудование для загрузки угольной шихты
2.3	Строительство установки сухого тушения кокса (УСТК)	Снижает энергозатраты на 40 кг у.т./т кокса
2.4	Утилизация газов холодных свечей УСТК путем передачи их в газопровод доменного газа	Снижение валовых выбросов вредных веществ (до 30 %), утилизация избыточного циркуляционного газа в качестве топлива, снижение потерь кокса при его охлаждении	Применимо только на интегрированных заводах
3.1	Вдувание пылеугольного топлива (ПУТ) в доменные печи	Экономия кокса до 30 %, природного газа - до 50 %
3.2	Применение бесконусных засыпных аппаратов для загрузки шихты в доменную печь	Снижение энергозатрат на 15 кг у.т./т чугуна
4.1	Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок	Снижение расходного коэффициента металлопродукции на 15-25 %
4.2	Строительство системы оборотного водоснабжения, блока очистных сооружений МНЛЗ-6 и комплекса внепечной обработки стали	Исключение потребления технической воды в объеме 41500 тыс. м 3/год	Оборотная система водоснабжения (радиальный отстойник, шламовая насосная станция, насосно-фильтровальная станция, вентиляторная градирня)
4.3	Строительство комплекса по обезвоживанию конвертерных шламов	Снижение водоотведения до 2,6 млн м 3/год; сокращение сбросов фторидов на 60 т/год, цинка - на 40 т/год, марганца - на 8,5 т/год	Два сгустителя шламов, три пресс-фильтра, водоводы, насосная станция
4.4	Снижение расхода природного газа, за счет снижения удельного расхода изложниц	Снижение расхода природного газа на 2,98 %
4.5	Увеличение выработки пара котлами-охладителями конвертерного цеха	Увеличение выработки пара на 22,6 %
4.6	Установка утилизации конвертерного пара	Экономия природного газа за счет утилизации низкопотенциального тепла пара, вырабатываемого на котлах ОК	Ожидаемая экономия природного газа 19610 тыс. м 3/год
5.2	Разработка и строительство утилизационной тепловой электростанции мощностью 25 МВт	Собственная генерация 219 млн кВт*ч электроэнергии в год	Модернизация дымового тракта электросталеплавильной печи и строительство утилизационной ТЭЦ
5.3	Оптимизация энерготехнологического и шлакового режима ДСП. Снижение выдержки металла в сталеразливочном ковше с 110 до 108 мин.	Экономический эффект - 1,4 млн руб.	Электросталеплавильная печь ДСП-120
5.4	Оптимизация работы градирен
5.5	Изменение системы отопления стендов сушки и разогрева стальковшей	25 %	2 стенда сушки и разогрева стальковшей
5.6	Внедрение автоматизированной информационно-измерительной системы технического учета электроэнергии	1 %
5.7	Ввод в действие устройств компенсации реактивной мощности на УПМ	1,8 %
6.1	Установка утилизации тепла отходящих газов печей производства ферросплавов	Снижение потребления электроэнергии на 5-10 %

В.2.3 Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности, и энергоэффективное оборудование (отраслевой аспект)

В таблице В.4 проиллюстрированы технические решения, направленные на повышение энергоресурсоэффективности, и энергоэффективное оборудование.

Таблица В.4 - Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности, и энергоэффективное оборудование

Технология	Наименование оборудования	Код ОКОФ	Характеристика	Примечание
Агломерация
1.1	Комплекс оборудования для утилизации отходящего тепла агломерационных машин и охладителей агломерата	330.28.92.40.140 330.25.20.12.110	Рециркуляция отходящих газов: улавливающие зонты, циклон, теплообменник, турбина	Сбор нагретого до 500-550 °С воздуха, очистка в циклонном аппарате, подача на теплообменники для выработки пара и электроэнергии либо в качестве воздуха горения в горн, либо в аглослой
1.2	Агрегаты, машины и механизмы производства агломерата и окатышей, охладители	330.28.92.40.140	Комплекс оборудования для производства агломерата с энергоэффективными решениями, удельный расход энергоресурсов не более 52,3 кг у.т./т	Автоматизация технологических операций, применение устройств регулирования нагрузки электродвигателей, утилизация вторичного тепла, внедрение современных аспирационных систем
1.3	Зажигательный горн	330.28.92.40.140	Нагрев верхнего слоя аглошихты для воспламенения топлива и начала спекания методом просасывания	Нагрев верхнего слоя шихты
1.4	Охладитель агломерата	330.28.92.40.140	Производительность 150-400 т/час	Охлаждение агломерационного спека с 700 °С до 100 °С
1.5	Дымососы и вентиляторы мелкие одностороннего всасывания с диаметром рабочего колеса до 1,3 м	330.25.30.12.110	Снижение потребления энергоресурсов на 10-20 %	Применение современных энергоэффективных типов оборудования с меньшими удельными затратами на транспортировку воздуха или других газообразных сред
1.6	Электрофильтр	330.28.25.14.120	Производительность 2800 тыс. м 3/час, эффективность очистки 99,85 %, концентрация пыли на выходе не более 50 мг/м 3	Очистка отходящих газов на участке разгрузки агломерата
Производство кокса
2.1	Установка сухого тушения кокса (УСТК)	330.25.30.12.110 330.28.22.18.270		Выработка вторичных энергоресурсов, производство, утилизация тепловой энергии
2.2	Генерация электрической и тепловой энергии при использовании коксового газа. Градирня	220.25.11.23.140		Охлаждение воды оборотного цикла
2.3	Генерация электрической и тепловой энергии. Котлоагрегат (котел)	330.25.30.11.110		Котлы, работающие на коксовом газе
2.4	Генерация электрической и тепловой энергии. Турбогенератор (турбина)	330.28.11.21.110		Производство электроэнергии при использовании коксового газа
2.5	Генерация электрической и тепловой энергии. Подогреватель (холодильник, теплообменник)	330.25.30.12.110	Подогреватели ПН 130-6-10, ПН 200-16-7-1, ПН 425-230-25-4, ПСВ 315-14-23, ПСВ 500-14-23	Производство электроэнергии при использовании коксового газа
Производство чугуна
3.1	Комплекс оборудования доменной печи	220.42.99.11.130	Расход суммарного топлива не более 625,9 кг у.т./т	Внедрение современных процессов и технологий высокой энергетической эффективности, в том числе вдувания пылеугольного топлива, расхода кокса и природного газа, повышение производительности доменной печи за счёт установки автоматических систем управления и других мероприятий
3.2	Блок воздухонагревателей доменной печи	330.28.25.12.190	Расход условного топлива на нагрев дутья не более 72 кг у.т./тыс. м 3 дутья	Блок воздухонагревателей предназначен для эффективной утилизации вторичных энергоресурсов за счет нагрева дутья для доменных печей до температуры 1200-1250 °С с использованием смеси ВЭР (доменный, коксовый) и природного газа, а также с утилизацией тепла дымовых газов для нагрева топлива и воздуха горения
3.3	Комплекс оборудования для вдувания пылеугольного топлива в доменные печи	210.00.11.10.450 330.28.13 330.26.30.11.130	Расход ПУТ 150-200 кг/т чугуна	Технология ПУТ позволяет: - снизить расход металлургического кокса на производство чугуна на 20-25 %; - снизить на 20-25 % эксплуатационные расходы; - воздействие на окружающую среду при производстве кокса; - снизить расход природного газа на 70-80 %
3.4	Газовые утилизационные бескомпрессорные турбины (ГУБТ)		Мощность турбин ГУБТ составляет 10-20 МВт	Утилизация энергии избыточного давления доменного газа
Производство стали в конвертерах
4.1	Комплекс оборудования конвертеров сталеплавильных и машины для их обслуживания	330.28.22.18.270	Удельный расход энергоресурсов не более 40 кг у.т./т	Применение современных энергоэффективных технических решений по транспортировке шихтовых материалов, автоматизированных электроприводов, систем автоматического управления процессом выплавки стали позволяет снизить энергозатраты на 30 %
4.2	Установки непрерывной разливки стали	330.28.22.18.270	Удельный расход энергоресурсов не более 11 кг у.т./т	Современные решения в отношении регулируемых приводов транспорта слитка, оборудования по качанию кристаллизатора, систем первичного и вторичного охлаждения слитка, систем газовой резки и автоматизация работы установки позволяет снизить затраты энергоресурсов на 10-15 %
4.3	Комплекс оборудования по сбору, хранению и транспортировке конвертерного газа	330.28.22.18.270 220.41.20.20.750 220.25.29.11.110		Удельный выход конвертерного газа 60-80 м 3/т стали
4.4	Оборудование котельное	330.25.30.12.110	КПД на уровне 92-96 % против 60-85 %	За счет применения современных конструктивных решений (горелочная система, возврат тепла дымовых газов, автоматизация и т.д.)
Производство стали в ЭДП
5.1	Электропечи дуговые сталеплавильные	330.28.21.13.129	Удельный расход энергоресурсов (электроэнергия, природный газ, кислород) не более 73 кг у.т./т	Применение современных энергоэффективных технологий, в том числе за счёт дополнительного вдувания углеродсодержащего сырья, газа и кислорода позволит снизить энергозатраты на 30-35 %
5.2	Электропечи и устройства новых видов нагрева - нагревательные и плавильные		Удельный расход энергоресурсов (электроэнергии, газообразного топлива) не более 73 кг у.т./т	Применение современных энергоэффективных типов оборудования, автоматизации режимов нагрева, современных теплоизоляционных материалов
5.3	Установки непрерывной разливки стали		Удельный расход энергоресурсов (электроэнергия, природный газ, кислород, техническая вода) не более 11,7 кг у.т./т	Применение современных решений по оборудованию
5.4	Установки, предназначенные для утилизации тепла отходящих газов электросталеплавильных печей	330.28.21.13.112	Снижение расхода энергоресурсов на плавку до 25 %	Применение теплообменного оборудования для утилизации тепла высокотемпературных отходящих газов электросталеплавильных печей для получения пара, горячей воды или нагрева воздуха
Производство ферросплавов
6.1	Электропечи и устройства нагрева (печь трубчатая, печь обжиговая, печь обжига)	330.28.92.40.140 330.28.21.13.129		При производстве ферромолибдена, феррованадия
6.2	Установка утилизации тепла отходящих газов печей производства ферросплавов	330.28.22.18.270	Снижение потребления электроэнергии на 5-10 %	Рукавный фильтр, системы автоматизации процесса ведения плавки, системы утилизации тепла отходящих технологических газов
6.3	Котел-утилизатор	330.25.30.11.110	Получение пара за счет использования теплоты уходящих газов технологических агрегатов	При производстве ферросилиция
6.4	Центробежный дымосос-1	330.28.25.20.119		При производстве ферросилиция
6.5	Вентиляторы промышленные	330.28.25.20.119	Коэффициент полезного действия - не менее 75 при производительности до 5000 м 3/час; не менее 85 при производительности 5000 м 3/час и более
6.6	Установки компенсации реактивной мощности на печах плавильного цеха	330.28.99.3	Увеличение коэффициента мощности до 0,98; повышение напряжения высокой стороны до 10,5 кВ; высвобождение дополнительной активной мощности без увеличения полной	При производстве феррохрома
6.7	Турбина паровая (установка паросиловая)	330.28.11.21.110	Мощность - 1-6 МВт. Номинальное давление свежего пара - 3,9 Мпа. Номинальная температура свежего пара - до 440 °C. Расход пара - 8-60 т/ч	Преобразование энергии пара котла-утилизатора в электроэнергию
6.8	Градирня	330.28.12.1	Расход воды - 100-1000 м 3/ч. Площадь орошения - 6-64 м 2. Габаритные размеры - 3,3-8 х 2,9-8 х 5,2-10,6 м. Масса - 2,7-26 т. Перепад температур - 10 °С. Мощность мотора - 15-55 кВт. Тип - БМГ-100-1000	Охлаждение оборотной воды в системе водоохлаждения.
6.9	Трансформаторы трехфазные двухобмоточные двухобмоточные и трехобмоточные масляные класса напряжения 110 и 220 кВ для металлургии	330.28.99.3	Номинальная мощность - 10-160 МВА. Номинальное напряжение первичной обмотки - 115-230 кВ. Напряжение вторичной обмотки - 6-38 кВ. Габаритные размеры - 6,3-10 х 3,7-7 х 6-7,9 м. Масса - 41-122 т. Тип - ТДТНМ, ТДНМ, ТРДНМ, ТДЦНМ	Преобразование электрического тока электрических сетей напряжением 110-220 кВ в электрический ток напряжением 6-38 кВ заводских сетей
6.10	Трансформаторы преобразовательные трехфазные для питания электротермических установок	330.28.99.3	Номинальная мощность - 1-29 МВА. Номинальное напряжение первичной обмотки - 6-11 кВ. Напряжение вторичной обмотки - 40-460 В. Габаритные размеры - 3-4,2 х 1,8-3,5 х 3,5-4,8 м. Масса - 8-56 т. Тип - ЭТМП, ЭТМПР, ЭТМПКР, ЭТДЦНКР	Преобразование электрического тока напряжением 6-11 кВ в электрический ток напряжением 40-460 В
6.11	Трансформаторы однофазные для питания рудно-термических электропечей	330.28.99.3	Номинальная мощность - 0,6-29 МВА. Номинальное напряжение первичной обмотки - 6-110 кВ. Напряжение вторичной обмотки - 120-980 В. Габаритные размеры - 2,2-7 х 2,3-3,1 х 2,6-6,3 м. Масса - 12-78 т. Тип - ЭОЦН, ЭОДЦН, ЭОДЦНКР, ЭОДЦНР, ЭОМПКС, ЭОЦНР	Преобразование электрического тока напряжением 6-110 кВ в электрический ток напряжением 120-980 В
6.12	Конденсаторы для электротермических установок продольной компенсации	330.28.99.3	Напряжение - 0,66-2,1 кВ. Мощность - 80-150 квар. Емкость - 10-585 мкФ. Масса - 53 кг. Тип - КЭКП, КСП	Компенсация реактивной мощности печных трансформаторов