Анализ энергетической cоставляющей сталеплавильного производства

На конкурентоспособность процессов производства стали значительное влияние оказывает эффективность использования энергии. При сравнении энергетической эффективности Ээф различных сталеплавильных переделов наиболее объективным и наглядным показателем можно считать отношение энтальпии продуктов плавки — жидкой стали и шлака (ж'с, ш) — к затратам первичной энергии на выплавку стали. Эти затраты первичной энергии включают тепловую энергию, использованную как в собственно сталеплавильном про­изводстве, так и на всех предшествующих этапах полу­чения материалов, применяемых при выплавке, в том числе энергоносители (топливо, электроэнергия), а так­же затраты энергии на добычу сырья, его транспорти­ровку, подготовку производства (Зп.э): Ээф=іс.ш*100/3пэ, %.

Для расчета Ээф приведен­ные в таблице при іс.ш = 450 кВт*ч/т.

Как и следовало ожидать, минимальная энергетическая эффективность характерна для процессов с высокой долей чугуна в шихте (конвертерный, мартеновский); при выплавке стали в дуговой сталеплавильной печи (ДСП), работающей на 100 % лома, она в 1,7 - 2,3 раза выше и приближается к сквозному коэффициенту полезного использования первичного топлива при работе по схеме ТЭЦ — ДСП, составляющему 20-30%.

Из таблицы видно, что в электросталеплавильном процессе имеются большие возможности для повышения Ээф. Так, эффективный подогрев лома теплом отходящих газов позволил при выплавке стали в шахтных печах конструкции "фукс Системтехник" не только повысить Ээф, но и сократить долю электроэнергии в общем приходе тепла с 60 до 51 %. Снижение затрат первичной энергии по сравнению с обычными печами в 1,5 - 1,6 раза может быть достигнуто двухстадийным процессом в топливно-дуговом сталеплавиль­ном агрегате (ТДСА) конструкции НИИМ [I]. Экономию энергии обеспечивают также донная продувка жидкого металла в ДСП, сокращение продолжитель­ности плавки и другие мероприятия.

Приведенные данные не позволяют согласиться с мнением о расточительном использовании энергии в электрометаллургии, а также об от­сутствии серьезных перспектив на будущее у электрометаллургических процессов получения стали и ферросплавов. Следует также учитывать, что доля стали, выплавленная тем или иным способом, определяется не только энергетикой, но и другими факторами, в числе которых производительность агрегатов, содержание примесей в готовом металле, баланс лома в стране и мире и др.

При выборе варианта выплавки стали важное значение имеют экологические проблемы. Так, суммарное пылегазовое выделение с учетом всех процессов подго­товки и переработки 1 т лома составляет 0,79 кг/т (при эквивалентной замене 1 т чугуна 1,25 т подготовленного лома — 0,99 кг/т), а при производстве 1 т чугуна — 27,3 кг/т. Повышенные в связи с этим пылегазовые выделения при производстве конвертерной стали по сравнению с электросталью — соответственно в сумме 10,5 и 2,06 кг/т — обусловливают увеличение суммарных затрат на улавливающие системы и очистные устройства.

Полный сбор и использование лома необходимы для предупреждения загрязнения почвы продуктами его окисления, так как за год хранения лома теряется 0,5 -0,6 % металла. Например, в Японии именно это яви­лось причиной разработки и осуществления государственной программы сбора и подготовки лома черных металлов к переплаву.

С учетом этих обстоятельств следует прогнозировать сохранение в XXI в. и энергорасточительного конвертерного, и энергоэкономного электросталеплавильного производств. По-видимому, правы те металлурги, которые считают, что до возникновения принци­пиально новых процессов в черной металлургии в кон­вертерах и электропечах будет выплавляться прибли­зительно по 50 % стали (в настоящее время доля элект­ростали в мировом производстве составляет 33 - 35 %). Что касается получения основных видов ферросплавов, а также спецметаллургии, то пока электрометаллургия альтернативы не имеет.