Экобалансы и методика их расчета



До настоящего времени в нашей стране результаты расчета экобалансов для оценки развития народного хозяйства практически не использовались и методики их расчета не разработаны. Ниже излагаются основы расчета экобалансов технологий, разработанного П.И. Черноусовым и С.В. Неделиным в Московском институте стали и сплавов и многократно использованного при определении перспектив развития металлургической отрасли. Металлургия является образцовым примером для иллюстрации способов расчетов экобалансов, будучи одной из наиболее ресурсопотребляющих отраслей.

Под экобалансом мы понимаем совокупность показателей, оценивающих эффективность производственного процесса (технологии) с точки зрения:

1. расходования всех видов ресурсов, главным образом, материальных и энергетических;

2. учета последствий процесса для окружающей природной среды и общества: количество выбросов всех видов во все природные среды, глобальный рециклинг всех видов продукции процесса.

Особенно важно отметить, что в расчетах в обязательном порядке учитываются показатели добычи всех необходимых для реализации данной технологии ресурсов из недр Земли. Поэтому, например, учитывается не количество затраченной на реализацию тех или иных производственных процессов электроэнергии, а количество энергоносителей, которое необходимо извлечь из недр Земли для производства и транспортировки этой энергии потребителю (учитывая также затраты энергии и материалов на подготовку энергоносителей к их использованию).

 

Принципиальная расчетная схема и исходная информация для составления экобаланса.

В качестве примера выбран экобаланс производства проката низколегированной стали в условиях Центра Российской Федерации. Поставлена задача путем сопоставления экобалансов различных схем производства продукции определить наилучший вариант, отвечающий минимальным расходам сырья и энергоисточников и выбросам в окружающую среду в течение всего технологического пути от добычи сырья до получения готового изделия.

В расчете необходимо принять определенные допущения. Рассмотрим наиболее значимые из них:

1. Источниками материальных ресурсов в расчете приняты лебединское месторождение железной руды, печерский угольный бассейн и студеновский известняковый карьер. Количество вскрышной породы принято равным: при добыче железной руды – 2 т/т руды, при добыче угля – 1 т/т угля, при добыче известняка – 0,5 т/т известняка;

2. Для всех способов производства жидкой стали в сталеплавильном агрегате состав шихты принят одинаковым: 72,4 % чугуна и 27,6 % металлургического лома;

3. Расчет баланса электроэнергии выполнен исходя из потребностей только технологического обеспечения процесса. При этом принято, что доменный и коксовый (после извлечения химических продуктов) газы за вычетом доли, пошедшей на удовлетворение нужд собственных производств (40 %), сжигаются на тепловой электростанции (ТЭС) предприятия, а недостаток электроэнергии покрывается за счет сжигания энергетического угля. Поставки электроэнергии «со стороны» отсутствуют;

4. Не учитываются затраты на производство оборудования и некоторых вспомогательных материалов, прежде всего: ферросплавов, огнеупоров для некоторых технологических процессов (например, доменного), материалов, необходимых для обработки металла в УДМ различных видов и т.п.;

5. Не учитываются затраты, связанные с добычей, транспортировкой и использованием природного газа, а также использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) за исключением сжигания доменного и коксового газов. Это допущение создает определенные преимущества для схемы производства проката с использованием установок металлизации перед схемами с использованием доменного передела, поскольку, как известно, доменная технология в отличие от альтернативных использует ВЭР;

6. Для расчетов экобалансов электрометаллургических процессов принят расход электроэнергии, характерный для лучших зарубежных агрегатов (450 кВт*ч/т жидкой стали) и отличающийся от имеющих место в России (570 кВт*ч/т жидкой стали);

7. Показатели, значения которых нельзя определить расчетом (потери материалов при транспортировке, выбросы пыли, количество образующихся отходов и т.п.), приняты усредненно для условий предприятий Европейской части России (в основном по данным ОАО «Северсталь» и ОАО НЛМК);

8. Затраты на очистку воды не учитываются;

9. Выбросы NOx приняты одинаковыми и в расчетах не учитываются.

Принятые допущения являются общеупотребительными, используются при промышленном проектировании и практически на точности расчетов сказываются слабо.

В табл. 4.6. приведены сокращения, которые будут в дальнейшем использоваться при составлении схем движения основных металлургических материалов по анализируемым технологическим схемам.

Принципиальная схема расчета экобалансов приведена в табл. 4.7. Весь расчет ведется на тонну железа в прокате (Feп). Рассматривается производство низколегированной стали, в качестве легирующих компонентов выбраны марганец и хром. Отметим, что составление достоверного экобаланса металлургической технологии на современном уровне разработки этого вопроса требует большого объема исходной вспомогательной информации – в данном расчете используется свыше 120 таких параметров.

 


Таблица 4.6

 

Принятые сокращения основных производств

 

Наименование производства Принятое сокращение
Агломерационное производство АГП
Горно-обогатительный комбинат ГОК
Доменный цех ДЦ
Железный рудник ЖР
Золошламонакопитель ЗШН
Известково-обжигательный цех ИОЦ
Известняковый карьер ИК
Кислородно-конвертерный цех ККЦ
Коксохимическое производство КХП
Копровый цех КЦ
Машина непрерывного литья заготовок МНЛЗ
Обогатительная фабрика ОФ
Прокатное производство ПЦ
Тепловая электростанция ТЭС
Угольная шахта УШ
Ферросплавы ФС
Хвостохранилище ХХ
Шлакопереработка ШП

 


Таблица 4.7

Принципиальная схема расчета экобаланса металлургического производства

 

Стадия расчета Основной расчет Дополнительные и вспомогательные расчеты
1. Определение количества отходов производства, образующихся при производстве проката 1.1. Расчет количества слябов МНЛЗ
2. Расчет количества жидкой стали и необходимых для ее производства первичного металла и лома «со стороны» 2.1. Определение состава жидкой стали до ввода ферросплавов; 2.2. Расчет необходимого количества ферросплавов; 2.3. Определение необходимого количества извести; 2.4. Определение состава сталеплавильного шлака; 2.5. Расчет состава и количества отходящих газов.
3. Определение параметров производства первичного металла (чугун, металлизованное сырье). 3.1. Расчет химического состава железорудного концентрата. 3.2. Расчет химического состава окускованного сырья.
4. Определение параметров окускования железорудного сырья. 4.1. Расчет количества угольного и железорудного концентратов, необходимых для производства кокса и окускованного сырья; 4.2. Определение количества попутной продукции, производимой на КХП*, количества и состава образующегося коксового газа; 4.3. Расчет количества флюса, необходимого для получения доменного и сталеплавильного шлака. Определение количества и состава образующихся на ИОЦ* отходящих газов.
5. Расчет потерь металлургических материалов и выбросов, имеющих место при их транспортировке -
6. Определение параметров добычи железной руды, металлургических углей и флюса 6.1. Расчет количества образующихся в результате обогащения хвостов; 6.2. Расчет количества образующейся вскрышной породы; 6.3. Определение количества и состава образующихся на ГОК* отходящих газов.
7. Расчет количества электроэнергии 7.1. Определение потребности в энергетических углях.

 


 

В табл. 4.8 приведены данные о химическом составе исходных материалов: железной руды, металлургического кокса и известняка. В табл. 4.9 дана информация о содержании основных примесных элементов в прокате, чугуне, получаемом со стороны ломе и используемых для легирования ферросплавах.

Таблица 4.8

Составы исходных сырых материалов

Материал Fe2O3 FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO P2O5 SO3 TiO2 Na2О+K2O п.п.п.
Руда 33,32 13,10 42,590 1,860 1,620 1,340 0,065 0,208 0,163 0,12 0,600 5,020
Известняк 0,5 - 1,4 0,2 53 1,1 - 0,02 0,05 - - 43,73

 

Таблица 4.9

Исходная информация о химическом составе основных металлургических материалов*

 

  C Si Mn Cr Ti S P Fe
Прокат 0,25 0,27 1,0 1,15 0,06 0,015 0,025 По разнице
Чугун 4,52 0,50 0,040 - - 0,02 0,050 По разнице
ФС75 0,0 75,0 0,4 0,4 - 0,02 0,05 20,0
ФМн1,0 1,0 2,0 85,0 0,0 - 0,03 0,30 10,0
ФХ200 2,0 2,0 0,0 65,0 - 0,04 0,03 30,0

* - состав металлического лома принимается аналогичным составу производимой стали.

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 448; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ