Энергетика Северного и Центрального Казахстана - Вторичные энергетические ресурсы

Одним из важнейших направлений экономии топливно-энергетических ресурсов является повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). В плане широкомасштабной реализации ВЭР необходимым условием является достоверный и всеобъемлющий учет их образования. В настоящее время планирующие организации не в состоянии учитывать даже на ближнюю перспективу количественное участие ВЭР в топливно- энергетических балансах региона, страны, несмотря на то, что для многих энергоемких предприятий представление отчетности об использовании ВЭР является обязательным. Отсутствие исследований энергоиспользования многих предприятий посредством энергобалансов затрудняет выявление истинных потенциалов ВЭР. Поэтому судить о современном состоянии образования и использования ВЭР возможно только по данным промышленных предприятий. Вторичные энергетические ресурсы образуются практически во всех отраслях промышленного производства. Сведения о наличии и использовании ВЭР (горючих и тепловых), сведенные в форму 11—СН, в ЦСУ республики в настоящее время представляют 11 союзных и республиканских министерств.
Наиболее крупными источниками ВЭР в промышленности Центрального и Северного Казахстана являются цветная и черная металлургия, нефтяная, химическая промышленность и машиностроение. Анализ выхода ВЭР, состояние их использования и некоторые перспективные показатели по отдельным предприятиям указанных отраслей промышленности приводятся ниже.

Черная металлургия

Карагандинский металлургический комбинат (КМК) является наиболее крупным потребителем топливно-энергетических ресурсов Центрального Казахстана. Объемы потребления энергетических ресурсов на КМК следующие:

Металлургическое производство характеризуется высокой топливоемкостью. В этом плане особенно выделяется процесс выплавки чугуна в доменных печах, где его потребляется порядка 45%. Около 26% топлива расходуется в производстве агломерата, прокате черных металлов и обогреве коксовых батарей. На отпуск электро- и теплоэнергии от ТЭЦ расходуется ~9,5% топлива. В структуре топливопотребления преобладает кокс металлургический (включая коксик и коксовую мелочь)—46%; доля коксового и доменного газа — приблизительно 30%, остальная часть приходится на долю мазута, угля и промпродукта. Среди объектов потребления электрической энергии особо выделяются производство агломерата (14,5%), кислорода и сжатого воздуха (21,0), прокат черных металлов (24%). Около 5% электрической энергии расходуется на выплавку чугуна и стали. Источниками вторичных энергетических ресурсов на КМК являются технологические печи и продукты плавки. Рассмотрим характеристики выхода тепловых ВЭР по отдельным переделам комбината.

Аглофабрика. На КМК работают 2 аглофабрики (№ 1 и 2) общей годовой производительностью 9,32 млн. т агломерата. В первой установлены 4 аглоленты, во второй — 3. С каждой ленты в среднем отходит 480 тыс. нм³/ч газов с температурой порядка 150°С и выходом около 900 тыс. Гкал ВЭР в год.
Доменный цех. Здесь сосредоточены значительные объемы низкопотенциального тепла — уходящие газы от воздухоподогревателей с температурой 300°С. Интерес представляет также тепло шлаков доменных печей (1,5-106 Гкал/год), с которыми выносится около 0,2 Гкал тепла на 1 т чугуна.
Коксохимическое производство. На Карагандинском металлургическом комбинате установлено 7 коксовых батарей с общим выходом вторичных энергоресурсов порядка 1,3—1,4 млн. Гкал/год. Из этого количества ВЭР используется только его четвертая часть для выработки тепловой энергии в установках КСТ-80 производительностью 93 т пара в час. Часть ВЭР в объеме около 1,2 млн. Гкал/год не используется. Возможная выработка тепловой энергии из этих ВЭР могла бы составить 850 тыс. Гкал/год при возможной экономии топлива 150—155 тыс. т у. т./год.
Сталеплавильное производство (цехи № 1 и 2). В мартеновских цехах установлены 6 конвертеров: в цехе № 1—2 и во втором — 4. Производительность конвертеров цеха № 1 —по 150 т/ч каждый, № 2—10—12 т. Вторичными энергетическими ресурсами цехов являются конвертерные газы с температурой 500—600°С объемом 150 000 нм³ в цехе № 1 и 25 000 нм³/ч в цехе № 2. С этими газами ежегодно отходит около 650—680 тыс. Гкал и вырабатывается 108 тыс. Гкал тепловой энергии в год. Экономия топлива за счет использования тепла ВЭР составляет 19—20 тыс. т у. т.
Таблица 25. Характеристика тепловых ВЭР мартеновских печей
КМК по цехам № 1 и 2

В мартеновском цехе № 1 (печи № 1 и 2) выход ВЭР составляет 240 тыс. Гкал/год. Возможная выработка тепловой энергии из этого объема ВЭР равна приблизительно 218 тыс. Гкал. Фактически же вырабатывается 125—140 тыс. Гкал тепла с экономией около 23—25 тыс. т у. т./год при возможной 40 тыс. т. Эти печи оснащены системой испарительного охлаждения, с помощью которой на комбинате получают 60—65 тыс. Гкал тепла в год и имеют экономию 120 тыс. т у. т. Удельный выход ВЭР — 0,052 Гкал/т.
Серьезной проблемой является использование тепла технологических продуктов. В частности, определенные трудности представляет утилизация тепла шлаков конвертерного и мартеновского производств, объем выхода ВЭР от которых составляет 220— 250 тыс. Гкал/год. Трудности эти сопряжены с недостаточной разработанностью теплоутилизационного оборудования (табл. 25).
Еще одним источником выхода ВЭР в сталеплавильном производстве являются конвертеры с общим объемом тепла уходящих газов 690 тыс. Гкал/год. Возможная и фактическая выработка ВЭР составляет 108 тыс. Гкал/год. Как и в мартеновском производстве, здесь также есть трудности с использованием тепла конвертерных шлаков, объем которых составляет 150 тыс. Гкал/год.
Начиная с 1985 г. на КМК только в сортопрокатном производстве введены установки непрерывной разливки стали (УНРС). Основными источниками потерь тепла здесь являются кристаллизаторы и зона вторичного охлаждения. Выработка ВЭР может составить порядка 600 тыс. Гкал/год. В настоящее время они не используются из-за отсутствия проектной документации на системы испарительного охлаждения.
Прокатное производство. В обжимном цехе не используется тепло уходящих газов нагревательных колодцев с температурой 300°С и в объеме около 1 млн. Гкал/год.
В листопрокатном цехе № 1 из четырех методических печей отходит около 1,28 млн. Гкал тепла в год, из них полезно используется только четвертая часть. Не используется тепло уходящих газов печей нормализации, за счет которых можно было бы сэкономить до 2000—2200 т у. т.
Известково-доломитные цеха. В известковом цехе № 1 пять шахтных печей выбрасывают в атмосферу по 93 000 нм³/ч газов с температурой 300—400°С. Использование их позволило бы получить порядка 45 000 т у. т. Не используется также тепло газов печей КС-100, ВП-1 и ВП-2 в цехе обжига известняка. Общий объем уходящих из них газов равен 130—135 тыс. нм³/ч с температурой от 500 до 800°С. Экономия топлива здесь могла бы составить 22— 25 тыс. т у. т./год. Показатели выхода и использования ВЭР обжиговых печей, по данным комбината, приведены ниже:

Наиболее полно ВЭР используется в огнеупорном цехе. Здесь за вращающейся печью обжига доломита установлен котел-утилизатор КУ-60 производительностью 15 т пара в час (115—118 тыс. т пара в год), получая за счет этого ежегодно экономию порядка 9 тыс. т у. т.
Анализ выхода и использования ВЭР в целом по комбинат) показывает, что здесь имеются значительные возможности по экономии топливно-энергетических ресурсов (табл. 26).
Из всего объема ВЭР фактически использовано только около 25%.
Таблица 26. Объемы выхода и использования ВЭР на Карагандинском металлургическом комбинате, тыс. Гкал/год

Практически не используются тепловые ВЭР мартеновских печей цеха № 2, доменных и термических печей. Примерно на 50% используется тепло газов мартеновских печей цеха № 1, более чем на 40 — ВЭРы нагревательных печей. Слабо используются тепловые отходы конвертеров, коксовых батарей и обжиговых печей.
Ермаковский ферросплавный завод (ЕФЗ). Продукцией ферросплавного завода являются ферросилиций различных марок, феррохром 60%, ферросиликохром 60, 48 и 33%. Завод — крупный потребитель энергоресурсов среди предприятий черной металлургии (табл. 27).

Таблица 27. Показатели энергопотребления ЕФЗ

Как видно из таблицы, более 50% электрической энергии и 56% топлива, потребленных на этом предприятии, приходится на 65 и 45% ферросиликохром. Но по удельным показателям наиболее электро- и топливоемкой продукцией является ферросиликохром 75%· На производство 1 т его расходуется 10 786 кВт-ч электроэнергии и 1060 кг у. т. Высок удельный показатель расхода электроэнергии и топлива и на выпуск ферросиликохрома — 48 и 40%· Но общий объем их потребления невелик из-за небольшого выпуска.
Высокие показатели потребления электрической энергии обусловлены технологической схемой производства ферросплавов. Она осуществляется в крупных электропечах средней мощностью 28,2 тыс. кВ-А каждая. Таких печей на заводе установлено 27 шт.
Источниками вторичных энергетических ресурсов являются ферросплавные печи. К сожалению, показатели выхода тепловых ВЭР в отчетных материалах завода не представлены, хотя объем их составляет внушительную цифру.
Ферросплавные печи также являются источниками горючих материалов. Годовой выход их приблизительно равен 130 тыс. т у. т., т. е. примерно 263 кг условного топлива на 1 т продукции. Часть этих газов (около 72 тыс. т у. т.) используется в котельных для получения тепла, а другая (около 59 тыс. т у. т.) теряется.