Приложение Б (обязательное). Энергоэффективность

Приложение Б
(обязательное)

Энергоэффективность

Б.1 Краткая характеристика отрасли с точки зрения ресурсо- и энергопотребления

При производстве алюминия основными расходуемыми ресурсами являются сырьевые компоненты (глинозем, углерод анода и фторсоли), а также электроэнергия, необходимая не только для осуществления электролитического процесса (разложения глинозема), но и для поддержания высокой рабочей температуры. Алюминиевые заводы Российской Федерации, будучи крупными потребителями электроэнергии, располагаются, как правило, вблизи мощных гидроэлектростанций.

Важнейшими факторами, определяющими технический уровень и экономику электролиза алюминия, являются мощность (производительность) и степень совершенства применяемых конструкций электролизеров. Поиск оптимальных решений по сокращению расхода сырьевых компонентов и снижения удельного расхода электроэнергии является важной задачей как для действующих, так и для проектируемых алюминиевых заводов.

Потребность в энергоресурсах весьма велика и при производстве глинозема. Помимо электроэнергии, в глиноземном производстве используются тепловая энергия (при гидрохимической переработке сырья), вода и натуральное топливо в процессах спекания и кальцинации.

Применение ресурсосберегающих технологий в алюминиевой промышленности направлено на снижение себестоимости продукции и повышение ее конкурентоспособности на мировых рынках.

При производстве технического кремния основными расходуемыми ресурсами являются сырьевые компоненты (кварцит, углеродистые восстановители - кокс древесный и восстановитель, каменный и бурый угли, древесная щепа и электроды), а также электроэнергия, необходимая не только осуществления электротермического процесса плавления шихт, но и для поддержания высокой рабочей температуры и тонкого измельчения сырьевых материалов. Предприятия по производству технического кремния в Российской Федерации, будучи крупными потребителями электроэнергии, располагаются вблизи гидроэлектростанций.

Важнейшими факторами, определяющими технический уровень и экономику производства кремния, являются мощность (производительность) и совершенство конструкции применяемых рудно-термических печей и оборудования по приемке сырья и приготовлению шихты.

Поиск оптимальных решений по сокращению расхода сырьевых компонентов, соотношения восстановителей в шихте и снижения удельного расхода электроэнергии является важной задачей как для действующих, так и для перспективных заводов по производству кремния.

Применение ресурсосберегающих технологий в производстве кремния направлено на снижение себестоимости продукции и повышение ее конкурентоспособности на мировых рынках.

Б.2 Основные технологические процессы, связанные с использованием энергии

Б.2.1 Производство глинозема

Удельные уровни потребления сырьевых материалов (топлива, воды и электроэнергии) минимальны для процесса Байера и максимальны для технологии переработки нефелинов на глинозем. Применяемый в Российской Федерации способ Байер-спекания (параллельный вариант) по уровню потребления занимает промежуточное положение. В таблице А.3.1 представлены достигнутые удельные расходные показатели по потреблению энергии при производстве глинозема по технологиям, применяемым в Российской Федерации.

Б.2.2 Производство первичного алюминия

При производстве первичного алюминия расход электроэнергии зависит главным образом от типа электролизера и выхода по току. При прочих равных условиях наибольший расход электроэнергии наблюдается у электролизеров ВТ, а наименьший - у ванн с ОА.

Таблица Б.2.1 - Сравнение технических характеристик для технологий электролиза ОА, ВТ, БТ

Технология	Сила тока, кА	Выход по току, %
ОА первого поколения (до 300 кА)	До 300 кА	92,7-93,0
ОА второго поколения ( 300 кА)	300 кА	До 94,5
Рядовая ВТ	140-175	87,5-89
ВТ с АПГ и "сухой" ГОУ	165-175	87,5-89
ВТ "ЭкоСодерберг"	172-176	88-91
ВТ с производственной системой	167-170	87,7-90
БТ	83-85	89-90

Б.2.3 Производство технического кремния

Удельные уровни потребления сырьевых материалов (кварцита, восстановителей) на предприятиях, производящих технический кремний в Российской Федерации, практически одинаковы и зависят главным образом от качества (химического состава и содержания примесей) и их физико-технических свойств (реакционная способность, электрическое сопротивление и ряда других).

В таблице Б.3.3 приводятся достигнутые удельные расходные показатели по потреблению энергии при производстве технического кремния в Российской Федерации по технологии карботермического восстановления кварцитов.

Б.3 Уровни потребления

Уровни потребления энергоресурсов при производстве глинозема и первичного алюминия приведены в таблицах Б.3.1 и Б.3.2 соответственно.

Таблица Б.3.1 - Расход энергоресурсов при производстве глинозема

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 тонну глинозема
		Байер-спекание (параллельный вариант)	Переработка нефелинов
Технологическое топливо	т у. т	0,205-0,286	1,25-1,50
Тепловая энергия	Гкал	2,90-4,0	1,25-1,35
Электроэнергия	тыс.	0,35-0,40	1,0-1,1

Таблица Б.3.2 - Расход электроэнергии при производстве первичного алюминия

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Расход электроэнергии, /т Al
Электролизеры с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом	Получение первичного алюминия (алюминия-сырца)	15216-16111
Электролизеры с самообжигающимися анодами и боковым токоподводом		15171-15620
Электролизеры с предварительно обожженными анодами		13158-15126

Уровни потребления энергоресурсов при производстве технического кремния приводятся в таблице Б.3.3.

Таблица Б.3.3 - Расход энергоресурсов на 1 тонну глинозема

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 тонну технического кремния
Электроэнергия	тыс.

Б.4 Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

Основным аспектом повышения энергоэффективности является применение на новых предприятиях НДТ 6 "Электролиз в электролизерах с предварительно обожженными анодами второго поколения (мощностью 300 кА и выше)", характеризующейся наиболее высоким выходом по току (см. таблицу Б.2.1, ОА второго поколения) и минимальным расходом электроэнергии (см. таблицу Б.3.2).

Номер и наименование НДТ	Раздел/пункт справочника
НДТ 6. Электролиз в электролизерах с предварительно обожженными анодами второго поколения (мощностью 300 кА и выше)	5.3

Основным аспектом повышения энергоэффективности производства технического кремния является применение НДТ 11 "Производство технического кремния" в РТП мощностью 25 кВА и выше, характеризующейся минимальным расходом электроэнергии и оборудованной эффективной ГОУ (см. таблицу Б.3.3).

Б.5 Экономические аспекты реализации НДТ, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

Себестоимость производства алюминия определяется текущими ценами на сырьевые компоненты и электроэнергию.

Около 30 % от стоимости алюминия-сырца приходится на сырьевые продукты, прежде всего на глинозем. Слабая отечественная сырьевая база (отсутствие качественных бокситов для производства основного сырьевого компонента - глинозема) ориентирует алюминиевые заводы на его закупки из-за рубежа. Одним из решений задачи обеспечения ресурсами российских производителей алюминия является разработка новых отечественных месторождений.

Себестоимость производства алюминия формируется из комплекса составляющих, среди которых наибольший вес имеют затраты на электроэнергию (около 35 %). В результате тарифы энергетических компаний играют огромную роль в развитии алюминиевой отрасли в разных странах.

Самый высокий уровень тарифов на электроэнергию наблюдается в Китае, самые низкие затраты на электроэнергию - у производителей алюминия в странах Ближнего Востока и в Канаде. Россия входит в список стран с самыми высокими энерготарифами.

С целью снижения затрат на электроэнергию производители алюминия увеличивают долю использования экологичных возобновляемых энергоресурсов, таких как гидроэлектроэнергия. Более половины производимого в мире алюминия выпускается с использованием энергии, вырабатываемой ГЭС. Ее ключевые преимущества - неисчерпаемость и безвредность для окружающей среды. Российская алюминиевая отрасль уже является лидером в области использования экологичных энергоресурсов: более 80 % производимого в стране алюминия выпускается с помощью гидроэлектроэнергии.

Основными направлениями снижения расхода сырьевых компонентов являются: снижение потерь при транспортировке, повышение качества сырьевых компонентов, совершенствование процесса электролиза. Снижение удельного расхода электроэнергии достигается путем повышения выхода по току, которое обеспечивается внедрением автоматизированных систем управления процессом, рациональной конструкцией электролизера и его обслуживанием.

Доля энергоресурсов в себестоимости глинозема зависит от вида применяемого сырья и составляет от 30 % до 50 %.

Основным направлением уменьшения потребления энергоресурсов в глиноземном производстве является снижение удельного расхода топлива, например, при установке печей кальцинации циклонного типа (снижение до 30 %), установке холодильников кипящего слоя к вращающимся печам кальцинации (снижение до 20 %).

Реализация НДТ в алюминиевой отрасли (включая производство глинозема) обеспечивает не только повышение экологической эффективности производства, но и одновременно приводит к сокращению потребления энергоресурсов, а следовательно, и снижению себестоимости продукции.

Б.5.1 Экономические аспекты при производстве технического кремния

Себестоимость производства технического кремния определяется текущими ценами на сырьевые компоненты и электроэнергию. Около 30 % от стоимости продукта приходится на сырьевые материалы, прежде всего на восстановители. Необеспеченность качественным сырьем требует разработки новых видов восстановителей. Применение тонкодисперсного сырья, в том числе отходов различных производств, его агломерация (окускование) и ведение технологического процесса в 2 стадии (через получение SiC) является решением проблемы сокращения удельных расходов сырья и электроэнергии.

Себестоимость производства технического кремния формируется из комплекса составляющих, среди которых наибольший вес имеют затраты на электроэнергию (около 35 %). Тарифы энергетических компаний играют огромную роль в развитии производства кремния в разных странах. Россия входит в число стран с высокой стоимостью электроэнергии. С целью снижения затрат на электроэнергию увеличивают долю использования возобновляемых энергоресурсов, таких как гидроэлектроэнергия. Ее ключевые преимущества - неисчерпаемость и безвредность для окружающей среды. Практически весь производимый в РФ кремний выпускается с помощью гидроэлектроэнергии.

Важным направлениями сокращения расхода сырьевых компонентов являются: снижение потерь при транспортировке и подготовке шихты, совершенствование технологического процесса, использование эффективных ГОУ для снижения потерь ценной пыли с отходящими газами. Снижение удельного расхода электроэнергии достигается внедрением автоматизированных систем управления процессом, рациональной конструкцией плавильной печи и его обслуживанием.

На долю энергоресурсов в себестоимости технического кремния влияет и вид применяемого сырья (составляет от 30 % до 50 %).

Реализация НДТ 11 "Производство технического кремния" направлена не только на повышение экологической эффективности производства, но и одновременно приводит к сокращению потребления энергоресурсов, а, следовательно, и снижению себестоимости продукции.

Б.6 Перспективные технологии, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

Б.6.1 Производство глинозема

Последние годы большое внимание уделяется исследованиям по усовершенствованию технологии спекания нефелинов, а именно переводу печей спекания на сухой или полусухой способ термообработки шихты в коротких печах с теплообменниками.

Подобная технология внедрена в цементной промышленности для обжига клинкера и дала значительный экономический и экологический эффект (экономия топлива - более 30 %).

Реконструкция существующих печей спекания "мокрой" шихты или сооружение подобных установок при строительстве новых глиноземных заводов позволит достичь подобного эффекта.

Б.6.2 Производство алюминия

Производство алюминия с использованием инертного анода - инновационная технология, не имеющая аналогов с точки зрения экологического эффекта. Основным преимуществом данной технологии с точки зрения энергоэффективности является снижение себестоимости производства более чем на 10 % за счет экономии анодов и электроэнергии.

Б.6.3 Производство технического кремния

Последние годы большое внимание уделяется исследованиям, направленным на усовершенствование технологии производства технического кремния за счет использования новых видов сырья - тонкодисперсных кварцевых песков, восстановителей, обладающих высокой реактивной способностью и электрическим сопротивлением, возможностью использования различных отходов химической, угольной и нефтяной промышленности вместо древесного кокса.

Реализация результатов исследований, внедрение более мощных рудоплавильных электропечей с эффективными ГОУ обеспечат экономический и экологический эффект.