Приложение Г (обязательное). Энергоэффективность

Приложение Г
(обязательное)

Энергоэффективность

Г.1 Краткая характеристика отрасли с точки зрения энергопотребления

В справочнике НДТ "Производство изделий дальнейшего передела черных металлов" энергоэффективность является одним из ключевых критериев выбора НДТ, поскольку технологические процессы характеризуются значительными уровнями потребления энергии топлива и электроэнергии; выбросы загрязняющих веществ в воздух (в совокупности представляющие собой основной фактор негативного воздействия на окружающую среду) обусловлены прежде всего сжиганием топлива (см. разделы 2 и 3). Именно это обстоятельство получило отражение в принятой последовательности этапов выбора НДТ (см. раздел 4), в соответствии с которой прежде всего рассматривается ресурсоэффективность (в том числе энергоэффективность) технологических и технических решений.

В информационно-техническом справочнике по наилучшим доступным технологиям ИТС 48-2017 "Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности" представлены результаты дифференциации отраслей и видов по их технологической, энергетической и экологической эффективности (рисунок В.1).

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "рисунок В.1" следует читать "рисунок Г.1"

Рисунок Г.1 - Распределение отраслей по энергоресурсной эффективности

Черная металлургия отнесена к отраслям "ядра"; отмечено, что производство проката и труб отличаются относительно более высокой энергоэффективностью, чем производство чугуна и стали.

В Стратегии развития черной металлургии России на 2014-2020 гг. и на перспективу до 2030 г. (утверждена приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 5 мая 2014 г. N 839) вопросам повышения энергоэффективности посвящен специальный раздел. Указано, что снижения удельных показателей энергоемкости необходимо добиваться на основе разработки и реализации инновационных технологий и мероприятий, в том числе передовых энерго- и ресурсосберегающих технологий, включая создание новых агрегатов для их реализации; внедрения совмещенных процессов производства металлопродукции при сокращении технологических операций и т.д.

В Государственных докладах о состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации черной металлургии в целом уделяется весьма значительное внимание; в части изделий дальнейшего передела черных металлов приводятся сведения об удельном расходе топливно-энергетических ресурсов в производстве проката (до 2015 г.) и стальных труб (в том числе в 2016 г.), т. у. т./тонну продукции.

Г.2 Основные технологические процессы, связанные с использованием энергии

Описание процессов производства изделий дальнейшего передела черных металлов приведено в разделе 2.

При производстве изделий дальнейшего передела черных металлов используются различные виды энергоносителей (природный газ, коксовый и доменный газы, электроэнергия, кислород, сжатый воздух и т.д.). Для приведения этих видов энергоносителей к условному топливу и расчета энергоемкости используются переводные коэффициенты, которые установлены для средних теплоемкостей используемых энергоносителей.

Прокатное производство является завершающим звеном в металлургическом цикле. В прокатных цехах металлургических предприятий полного цикла потребление первичных электроресурсов может достигать 20 % от общих их расходов по предприятию, электроэнергии - несколько меньше (пример распределения электроэнергии по производствам для завода с полным циклом сортового направления: аглоизвестковое - 13 %; доменное - 4 %; коксохимическое - 9 %; прокатное - 16 %; сталеплавильное - 5 %; энергетика - 47 %; механика и проч. - 6 %). По данным предприятий, в 2000 г. на крупных заводах энергоемкость составила в 2000 г.: НЛМК - 659; ЗСМК - 684; Северсталь - 687; ММК - 719; НТМК - 797; КМК - 861; Мечел - 932; ОХМК - 920 (кг у. т./т продукции).

Тепло высокого потенциала в прокатном производстве расходуется в нагревательных печах, которые используются на разных этапах технологического процесса: для нагрева металла перед деформацией, подогрева металла и его термической обработки. Основными энергоносителями его служат доменный, коксовый и природный газы, мазут. Расход этого вида энергии в среднем составляет в переводе на условное топливо 0,1-0,2 т на 1 т проката.

Прокатное производство является электроемким. Электроэнергия расходуется главным образом также на силовые процессы и транспортно-подъемные механизмы. Общий расход электроэнергии на эти процессы оценивается в 100-120 на тонну. Число часов использования максимума нагрузки колеблется в пределах 5000-6000. Большой диапазон затрат электроэнергии объясняется спецификой сортамента заготовок и готового проката по размерам, маркам стали и назначению, которые определяют энергозатраты как в основном технологическом потоке производства, так и при отделочных операциях (меньшая требуемая вытяжка металла обуславливает более низкие затраты электроэнергии для прокатки на обжимных станах по сравнению с сортовыми и листовыми, на крупносортных - по сравнению с мелкосортными и проволочными, на толстолистовых - по сравнению с широкополосными станами).

Г.3 Уровни потребления энергоресурсов в областях применения ИТС 27

Уровни потребления энергоресурсов при производстве различных видов продукции детально проанализированы в разделе 2 справочника, а также представлены выше в параграфе "Основные технологические процессы, связанные с использованием энергии".

Средние по отрасли и по федеральным округам значения потребления топливно-энергетических ресурсов получают ежегодно отражение в Государственных докладах о состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации.

В Докладах 2014-2016 гг. указано, что согласно данным Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации, удельный расход топливно-энергетических ресурсов на прокат готовых черных металлов в России в целом планомерно снижался в период с 2012 по 2015 гг.; сокращение составило 10,9 %. В 2015 г. был достигнут показатель 0,098 т. у. т./тонну проката.

В частности, в Центральном, Приволжском, Южном, Уральском и Сибирском федеральных округах наблюдалось стабильное снижение на 0,03-0,053 т. у. т./т. Ключевым фактором, повлиявшим на наблюдаемую динамику показателей, по мнению составителей Государственного доклада, стала модернизация сталепрокатных мощностей на большинстве предприятий отрасли. Кроме того, за рассматриваемый период введены в строй новейшие производственные мощности, обеспечивающие высокую энергоэффективность производства.

Согласно данным Росстата, удельный расход топливно-энергетических ресурсов на производство стальных труб за период с 2012 по 2015 гг. также снижался (общее снижение составило 24,8 %); показатель достиг величины 0,088 т. у. т./тонну продукции. Отмечено, что в Центральном, Южном, Уральском и Сибирском федеральных округах наблюдалось стабильное снижение на 0,034-0,06 т. у. т./т. Ключевым фактором, повлиявшим на наблюдаемую динамику, также стала модернизация мощностей, на сей раз - по производству стальных труб - на большинстве предприятий отрасли. Практически полностью ликвидированы устаревшие энергозатратные, неэкологичные технологии поштучной горячей прокатки труб, а уровень удовлетворения спроса российский потребителей по номенклатуре и объемам приблизился к 100 %. В 2015 и 2016 гг. наблюдался некоторый рост удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на производство стальных труб к уровню предыдущего года; в соответствии с данными Росстата этот показатель в 2016 г. составил 0,099 т. у. т./тонну продукции. Тем большее значение приобретает учет критерия обеспечения высокой энергоэффективности при идентификации наилучших доступных технологий для производства изделий дальнейшего передела черных металлов.

Г.4 Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности производства

С учетом накопленного в отрасли опыта и распространенных технологических, технических и управленческих решений, к наилучшим доступным технологиям, направленных на обеспечение высокой энергоэффективности производства, отнесены следующие основные решения (см. раздел 5):

- НДТ 2. Системы энергетического менеджмента

Система энергетического менеджмента представляет собой совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих элементов, используемая для установления энергетической политики и энергетических целей, а также процессов и процедур для достижения этих целей. Поэтому выбор технологических и технических решений, приведенных ниже в тексте Приложения Д, особенно при модернизации производства, осуществляется в соответствии с приоритетными целями, поставленными в рамках развития системы энергетического менеджмента.

- НДТ 3. Организация ресурсосберегающего и энергосберегающего технологического процесса, в том числе:

- Применение механизированных и автоматизированных непрерывных прокатных станов

- Применение процессов бесконечной прокатки

- Применение процессов многониточной прокатки, волочения

- Оптимальное размещение взаимосвязанных производств и отдельного оборудования

- Применение высокоэффективных автоматизированных систем привода основного и вспомогательного оборудования, основанных на использовании электродвигателей переменного тока с частотными преобразователями

- Применение технологии горячего посада заготовок

- Создание литейно-прокатных комплексов

- Внедрение процессов термомеханической обработки. Использование избыточного тепла, образованного при нагреве, подогреве металла перед горячей деформацией и других тепловых операций с металлом в процессе изготовления проката, для повторного нагрева материалов - применение систем рекуперации и регенерации

- НДТ 4. Внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом, включая:

- Использование MES-систем (Manufacturing Execution Systems)

- Использование автоматизированных систем управления производственным процессом

- Использование автоматизированных систем управления технологическим оборудованием

- НДТ 5. Снижение эмиссий в процессах нагрева исходных заготовок, подогрева передельного продукта в процессе производства изделий; в части одновременного снижения эмиссий и повышения энергоэффективности предусмотрены следующие решения:

- Использование нагревательного оборудования, оснащенного современными газоанализаторами и системами автоматического управления процессом нагрева

- Использование нагревательного оборудования, оснащенного высокоэффективными горелками с импульсной подачей топлива, плоскопламенными горелками, работающими в автоматическом режиме

- Применение нагревательных устройств, работающих в автоматическом режиме

- Применение термоизоляции, герметизация нагревательных устройств

- НДТ 6. Обеспечение стабильности производственного процесса изготовления холоднодеформированных труб

- Применение станов холодной прокатки труб с использованием жидких смазок

- НДТ 7. Обеспечение стабильности производственного процесса изготовления горячекатаного проката

- Применение клетей с многовалковыми калибрами, калибрующих блоков и блоков чистовых клетей

- НДТ 10. Снижение сбросов в процессах производства изделий дальнейшего передела черных металлов

- Применение замкнутых бессточных систем водного хозяйства

- Создание локальных водооборотных циклов, оборудованных собственными системами грубой и/или при необходимости тонкой очистки от загрязняющих веществ

- Сокращение расхода воды, идущей на охлаждение технологического оборудования и инструмента, за счет расширения объема испарительного охлаждения нагревательных печей

- Последовательная передача избыточной или продувочной воды от потребителей с более высокими требованиями к качеству воды потребителям с более низкими требованиями

- Централизованная аккумуляция случайных сбросов, дренажных вод, поверхностного стока и их очистка с целью дальнейшего использования

- Обессоливание продувочных вод на заводских деминерализационных установках с возвратом полученной чистой воды в производственный процесс

- Использование дебалансовых и продувочных вод в качестве исходной воды для промышленных котельных и котлов-утилизаторов

- НДТ 11. Использование современных систем энергосбережения, в том числе:

- Использование тепла, образующегося при функционировании основного технологического процесса для различных производственных целей, в том числе хозяйственных нужд предприятия (отопление, горячее водоснабжение и т.п.);

- Использование энергосберегающих осветительных приборов

- Использование систем автоматического включения (выключения) электрических устройств

- Организация систем экранов в технологических линиях

В разделе 5 ИТС 27 приведены сведения о применимости перечисленных выше решений.

Г.5 Перспективные технологии, направленные на повышение энергоэффективности

Перспективные технологии производства изделий дальнейшего передела черных металлов базируются на применении новых высокоэффективных конструкций оборудования для нагрева заготовки перед прокаткой (методические печи) и термической обработки проката как готового, так и промежуточного размера сечения (колпаковые печи). Известно, что значительные энергозатраты в прокатных цехах связаны с функционированием установок, вырабатывающих необходимые в технологическом процессе газы (кислород, водород, азот).

Другое направление в перспективных технологиях, направленных на повышение энергоэффективности, - использование принципиально новых устройств для извлечения указанных выше ресурсов. Примером этого может служить применение современных установок для производства водорода методом парового риформинга. Снижению энергопотребления способствует также внедрение процесса гибридной сварки труб и процесса ESP, позволяющего исключить промежуточный нагрев при изготовлении тонкой горячекатаной полосы.

Перечисленное выше напрямую определяет снижение энергоемкости производства изделий дальнейшего передела черных металлов. Многие из перспективных технологий прокатного производства оказывают косвенное влияние на энергоэффективность процесса, например, использование современных технологий регулируемых процессов прокатки обеспечивают получение требуемых механических свойств продукции прямо с прокатного передела, исключая при этом необходимость проведения дополнительной термической обработки, связанной с нагревом металла (процесс QTR для арматурной стали, технология поточной термической обработки проката THERMEX для сортового проката и др.).

Кроме того, большинство перспективных технологий направлены на повышение качества металлопродукции, что предопределяет снижение коэффициента расхода металла и, в свою очередь, уменьшение количества сырья, запускаемого в обработку. Так, например, снижение коэффициента расхода металла на 0,01 при годовом объеме производства 300 тыс. т позволяет экономить 3 тыс. т исходного сырья (заготовки), а соответственно уменьшить величину энергозатрат, необходимых для переработки этого количества металла.