Энергоносители и их распределение. Характеристика используемого на металлургических заводах топлива

Энергоснабжение металлургических заводов и характеристики энергоносителей в металлургическом производстве

Энергоносители и их распределение. Характеристика используемого на металлургических заводах топлива

Металлургические предприятия используют разнообразные энергоносители. К ним относятся: топливо, электроэнергия, тепло в виде пара и горячей воды, сжатый воздух, кисло­род, техническая вода и др.

На рис. 1.1 представлена принципиальная схема энер­госнабжения металлургического завода. Как видно из схе­мы основным энергоносителем является топливо 1, посту­пающее на завод извне и производимое на заводе в виде вторичных энергоресурсов. Топливо расходуется на техно­логические нужды, на производство электроэнергии и теп­ла. Электроэнергия 2, поступающая на завод из внешней сети и производимая на заводе за счет первичного энерго­носителя – топлива и вторичных энергоресурсов, исполь­зуется в технологических процессах, а также для производ­ства других энергоносителей (тепла, сжатого воздуха, кис­лорода, подачи воды и др.).

Рис. 1.1. Принципиальная схема энергоснабжения металлур­гического завода

 

Тепло 3 пара и горячей воды, получаемое за счет ис­пользования первичного энергоносителя – топлива и вто­ричных энергоресурсов, расходуется в технологических процессах 8 и для бытовых нужд 13. Сжатый воздух 4 я кислород 5, получаемые за счет электроэнергии, использу­ются на технологические нужды завода. Для технологиче­ских, энергетических и бытовых нужд завода используется вода 6, подача которой производится за счет электроэнер­гии, расходуемой на привод насосов.

В результате осуществления технологических процес­сов вырабатываются побочные или вторичные энергоресур­сы (ВЭР) 12 в виде топлива и тепла.

Технологические процессы являются источником вред­ных выбросов 9 с отходящими газами 11 и сточными во­дами, в связи с чем неотъемлемой частью системы энерго­снабжения металлургического завода является очистка 10 газов и воды.

Рассмотрим подробнее вопросы использования различ­ных энергоносителей,

Топливо. Основным первичным источником энергии, покрывающим около 85 % общей потребности металлурги­ческого предприятия в энергии, является топливо. Удельный расход топ­лива, отнесенный к 1 т готовой продукции (проката), сос­тавляет примерно 1,5 т. условного топлива (у.т.).

Распределение этого расхода по основным металлурги­ческим производствам (%) следующее:

Агломерационное производство – 7

Коксохимическое производство – 6

Доменное производство – 50

Сталеплавильное производство – 7

Прокатное производство – 10

Энергетическое хозяйство – 15

Прочие потребители – 5

Около 35 % используемого топлива поступает со сто­роны (природный газ, мазут, энергетический уголь, свы­ше 65 % производится на заводах отрасли (коксовая про­дукция, коксовый и доменный газы, шлам, промпродукт и прочие виды топлива).

Расходуемое на металлургических заводах топливо подразделяются на технологическое и энергетическое.

К энер­гетическому относится топливо, химическая энергия кото­рого используется для получения физического тепла про­дуктов горения, а к технологическому – топливо, применя­емое также в качестве восстановителя в технологических процессах (кокс в доменных печах).

В общем расходе топлива около 45 % составляет твердое топливо, около 50 % – газообразное и 5% жидкое топливо. В расходе твердого топлива основную часть составляют кокс и коксо­вые отходы (90 %), до 10 % приходится на энергетический уголь, остальные – отходы углеобогащения (промпродукт и шлам) и другие виды топлив.

Кокс является основным технологическим топливом для доменных печей. Коксовые отходы – коксовый орешек и мелочь – применяют в качестве технологического топли­ва в ферросплавном и агломерационном производствах.

Энергетический уголь используют для получения пара в энергетических котлах и в агломерационном производст­ве, и в топливном балансе этих установок он составляет более трети всего используемого топлива. В качестве энер­гетического угля для котлов применяют каменные и бурые угли различных месторождений. Угольный промпродукт и шлам составляют 2 % от общего расхода твердого топ­лива, а в балансе топлива, используемого в энергетических котлах, достигают 50 %.

В качестве жидкого топлива в черной металлургии в основном применяется мазут. Около половины мазута используется в мартеновских печах в качестве добавки к природному га­зу, свыше 20 % в энергетических установках. Мазут при­меняют главным образом в качестве резервного топлива.

Половина общего расхода и свыше 80 % расхода энер­гетического топлива приходится на газообразное топливо, структура потребления которого следующая: природный газ ~50%, доменный газ ~30%, коксовый газ ~20 %. В общем расходе топлива природный газ составляет ~25%, топливные вторичные энергоресурсы (доменный, коксовый и ферросплавный газы) также около 25 %)

Природный газ начал применяться в черной металлур­гии нашей страны в 1957 г и благодаря своим высоким фи­зико-химическим показателям (высокая теплота сгорания, отсутствие серы и др.) получил широкое распространение в доменном, мартеновском, прокатном и других производ­ствах. Основными потребителя­ми природного газа являются доменные печи (~30°/о), энергетические установки (15%), мартеновские и прокат­ные цехи (по 15 %).

Доменный газ – побочный продукт, образующийся при производстве чугуна в доменных печах, характеризуется низкой теплотой сгорания (3,15–4,6 МДж/м³), но пред­ставляет собой важную составляющую топливного баланса металлургических заводов. Основными потребителями до­менного газа являются доменные воздухонагреватели (~35%), энергетические котлы (>30%), коксовые ба­тареи и нагревательные печи (по 12–14 %).

Коксовый газ – побочный продукт, образующийся при производстве кокса, представляет собой высококачествен­ное топливо, используемое для отопления коксовых бата­рей (>30%), в прокатном производстве (>20°/о) и в энергетических установках (до 20%), главным образом, в виде смеси с доменным газом в различных соотношениях.

Ферросплавный газ – побочный продукт, образующийся при производстве ферросплавов в закрытых электроферро­сплавных печах, состоит в основном из оксида углерода. Ферросплавный газ используется сравнительно недавно и его роль в топливном балансе отрасли незначительна, хо­тя применительно к отдельным предприятиям весьма су­щественна.

В последнее время в кислородных конвертерах с целью интенсификации продувки используют систему отвода га­зов без дожигания, в результате чего получается конвер­терный газ, представляющий собой высококачественное технологическое и энергетическое топливо, (по своим харак­теристикам близкое к ферросплавному газу.) Однако его использование весьма затруднено в связи с периодично­стью выхода и колебаниями химического состава.

Распределение топлива (по теплу) для основных тех­нологических нужд выглядит следующим образом.

В агломерационном производстве основными видами топлива являются коксовая мелочь (50%) и каменный уголь (36%). Используют также крупный кокс (до 5%), коксовый, природный и доменный газы и мазут.

В доменном производстве основными видами топлива являются кокс и природный газ (для доменных печей), а также доменный газ с добавкой природного газа для обо­грева воздухонагревателей. В расходе топлива на домен­ные печи кокс составляет 80 % и природный газ 20 % (по теплу).

В мартеновском производстве основными видами топ­лива являются природный газ (60%) и мазут (30–35%). В настоящее время проявляется тенденция к вытеснению мазута природным газом.

В прокатном производстве, включая производство труб, примерно 95 % составляет газообразное топливо и менее 5%–мазут, используемый главным образом в качестве резервного топлива. В расходе газообразного топлива ~45% составляет природный газ, ~30% коксовый газ и ~25 % доменный газ.

На энергетические нужды расходуется главным образом природный и доменный газы (примерно по 30 %), а также коксовый газ (~15'%), каменный уголь и промпродукт (~ 20%).

Из рассмотрения топливного баланса металлургическо­го завода видно, что основным энергетическим топливом является газообразное топливо.

Электроэнергия. Черная металлургия является крупным потребителем электроэнергии, расходуя до 10 % от общего производства электроэнергии в стране, что составляет свыше 17 % промышленного электропотребления.

Основное количество электроэнергии (>80%) металлургические предприятия получают из внешней сети и ме­нее 20 % вырабатывают на заводских ТЭЦ. Для производ­ства электроэнергии используются также вторичные энер­горесурсы в виде пара котлов-утилизаторов и энергии дав­ления доменного газа, реализуемой в газовых турбинах. Около 65 % электроэнергии расходуется на силовые нуж­ды (привод электродвигателей), примерно 25 % – непо­средственно на технологические нужды, остальное – на ос­вещение, собственные нужды станции и потери в сетях и трансформаторах.

Наиболее электроемким процессом в металлургическом производстве является электросталеплавильное производ­ство, в котором расход электроэнергии составляет ~3000 МДж/т (при производстве чугуна ~50 МДж/т). Однако из-за относительно небольшого объема электро­сталеплавильного производства эта подотрасль потребля­ет пока менее 5 % общего производства электроэнергии. Значительными потребителями электроэнергии являются ферросплавное производство (до 19%), добыча и обога­щение железной руды (до 18%) и прокатное производст­во (до 13%). На энергетические нужды (производство сжатого воздуха, кислорода, подачу воды, собственные нужды электростанции) расходуется до 20 % электроэнер­гии.

Тепло. Металлургические заводы потребляют значи­тельное количество тепла в виде водяного пара на техно­логические нужды, а также горячей воды для вентиляции, отопления и горячего водоснабжения. Пар производится в котельных установках (~45%), поступает от теплофика­ционных турбин (>20%), вырабатывается в котлах-утили­заторах и системах испарительного охлаждения металлур­гических печей (~35%). Основными технологическими потребителями тепла являются коксохимическое, доменное, мартеновское и прокатное производства, потребляющие свыше 40 % от общего расхода (тепла. Около 60 % тепла используется на отопление и вентиляцию производствен­ных цехов, а также на коммунально-бытовые нужды.

Сжатый воздух. Важным энергоносителем на ме­таллургическом заводе является сжатый воздух, используемый в качестве дутья для доменных печей, а также для различных технологических нужд. Дутье для доменных печей производится в турбовоздуходувках обычно с приво­дом от паровой турбины, установленных на паровоздуходувных станциях (ПВС), объединенных с ТЭЦ в единый энергетический комплекс ТЭЦ – ПВС. Сжатый воздух для технологических нужд завода производится на воздушных компрессорных станциях общего назначения, оборудован­ных центробежными и поршневыми компрессорами с при­водом от электродвигателей. Основными потребителями сжатого воздуха являются мартеновские цехи (от 25 до 70 % общего расхода сжатого воздуха), прокатные цехи (15–35%), доменное производство (5–15%), ремонтно-вспомогательные участки. Расход электроэнергии на про­изводство сжатого воздуха (без доменного дутья) дости­гает 4 % от общего расхода электроэнергии по заводу.

Кислород. Для интенсификации металлургических процессов широко применяется кислород, вырабатываемый в блоках разделения воздуха, установленных на кислород­ных станциях. Помимо кислорода, произ­водятся также попутные инертные и редкие газы (азот, аргон, криптон, ксенон). Основными потребителями кисло­рода являются доменное и сталеплавильное производства. Так, с применением кислорода выплавляется более 85 % чугуна, более 70 % мартеновской и 100 % конвертерной стали. Производство кислорода является весьма энергоем­ким. Удельный расход электроэнергии составляет около 2000 МДж/1000 м³, а общий расход электроэнергии пре­вышает 5 % от расхода электроэнергии по заводу.

Вода. Металлургические агрегаты потребляют значи­тельные количества воды для охлаждения, выработки па­ра, очистки газов и других целей. В общем расходе элект­роэнергии на водоснабжение расходуется до 7 %.

 

1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: