Технологии энергосбережения как двигатель отечественной экономики

В Украине существуют технические разработки, которые позволятсущественно сократить потребление природного газа или вовсе отказаться от этого вида топлива.

За последние три года в среднем на 50% выросли цены на энергетический уголь, кокс, мазут и нефть, а также на электроэнергию. Импортный природный газ подорожал почти вдвое, причем существует угроза дальнейшего увеличения расходов на его закупку. В частности, на днях представители РАО «Газпром» заявили о заключении с Туркменистаном эксклюзивного договора о выкупе производимого им топлива. Это означает, что цена в 230 долл. за тыс. кубометров уже скоро может стать не фактором устрашения, а предметом реального обсуждения.

В целом эксперты пророчат дальнейшее удорожание всех видов энергоносителей. Украинские власти и промпредприятия, в частности, ГМК, давно говорят о переходе на энергосберегающие технологии. Какие это технологии, насколько реально их внедрить, сколько на это понадобится времени и средств?

Вплоть до конца прошлого года энергосбережение рассматривали как отдаленную перспективу и уделяли внимание лишь технологиям, внедрение которых не требовало значительных затрат. Заниматься такими проектами было невыгодно, поскольку на закупку соответствующих новшеств необходимы большие средства. Однако в конце прошлого года, когда Россия заявила, что газ для Украины будет стоить 160—230 долл. за тыс. кубометров, у предприятий — крупных потребителей газа, видимо, не осталось иного выхода, кроме как внедрять новые энергосберегающие технологии.

В первую очередь, данная проблема касается отечественного металлургического комплекса, который является одним из крупнейших в мире и в то же время наиболее технически отсталым. Украинские металлургические предприятия представляют собой огромный рынок для технического перевооружения.

Специалисты отрасли выделяют три основных, но в то же время капиталоемких направления модернизации оборудования в секторе, которые позволят уменьшить зависимость отрасли от импорта природного газа и в общем снизить затраты металлургов на энергоресурсы.

Уголь в пыль
Первое направление — модернизация доменного производства. На него приходится 40% потребляемого металлургами природного газа. Исходя из этого, важным направлением в доменном производстве является отказ от использования газа и переход на пылеугольное топливо (ПУТ). Пока его вдувание используется только на Донецком металлургическом заводе, при том, что в европейских странах практически отказались от использования газа в доменных печах.

Как сообщил один из специалистов Украинского государственного института по проектированию металлургических заводов «УкрГИПромез» (Днепропетровск), основная цель пылевдувания — экономия кокса и газа. К доменной печи пристраивается установка, которая измельчает уголь (до микронов) и вдувает его в горн. Таким образом, из технологического процесса полностью исключается природный газ, который сегодня расходуется в объеме 80—110 кубометров на тонну чугуна, а кокс экономится в объеме 50—60 кг на тонне продукции.

Эксперт отметил, что применение природного газа в доменной плавке (1957—1960 годы) внедрялось именно для экономии кокса. В 70-х годах при производстве 100 млн. тонн чугуна использовалось 10 млрд. кубометров газа, обеспечивающих замену 7—8 млн. тонн кокса. На те времена за счет дешевизны газа экономический эффект получался в размере 1,5—2 млрд. рублей.

«Реконструкция доменной печи — очень специфическая работа, связанная с действующим производством, очень сжатыми сроками остановки агрегатов, повышенной опасностью выполняемых работ и требующая разработки и применения высокого уровня технологии ремонта», — добавил эксперт.

Установки по пылеугольному вдуванию для крупнейших украинских металлургических комбинатов разрабатывают институты «УкрГИПромез» и «Гипросталь» (Харьков).

В 2006—2012 годах планируется реконструкция одиннадцати доменных печей (из 44 используемых украинскими предприятиями) с оснащением их установками по вдуванию пылеугольного топлива. Модернизация печей будет проходить на ОАО «Алчевский МК», ОАО «Азовсталь», ОАО «Енакиевский МЗ», ОАО «ММК им. Ильича», ОАО «Запорожсталь», ОАО «Макеевский МЗ», ОАО «Днепропетровский МК», ОАО «Миттал-Стил — Кривой Рог». Ориентировочная стоимость планирующихся работ составит более 3,5 млрд. грн. Как сообщили «Ведомостям» на «Запорожстали», конкретных действий по внедрению установок по вдуванию ПУТ на комбинате еще не предпринимали.

«Мы пока изучаем рынок этого оборудования и считаем, сколько это будет стоить. Одно могу сказать: мы действительно занимаемся этим вопросом. Я уверен, что на всех предприятиях, планирующих внедрять ПУТ, эти проекты находятся пока на стадии разработки», — сообщил сотрудник «Запорожстали».

Кислород в мартен
Следующим направлением модернизации металлургической отрасли является отказ от мартеновского производства. Доля стали, выплавляемая в Украине мартеновским способом, составляет более 45%. Это в несколько раз больше, чем в тех немногих странах, где мартены вообще еще используются. В России так выплавляется около 20% стали, в Китае — лишь 7%, а такие крупные производители металла как США, Япония, Германия уже не используют мартеновских печей.

Одной из альтернатив мартеновскому методу является кислородно-конверторный способ. При его использовании применяются три основные технологии: кислородно-конверторный процесс с продувкой кислородом сверху, снизу и комбинированная продувка.

Преимуществами использования этого метода являются отсутствие использования природного газа и хорошая управляемость технологическим процессом. Сегодня кислородно-конверторным способом производится около 47% отечественной стали.

На протяжении ближайших четырех лет планируется строительство конверторного цеха с выведением из производства мартеновских печей на «Алчевском МК», «Запорожстали», а также строительство конвертора на «Днепровском МК». На «ММК им. Ильича» сообщили, что на комбинате планируется выведение мартенов из производства и замена их на конверторы, однако стоимость такой модернизации называть не стали.

«Мы собираемся отказаться от мартенов. Возможно, нам придется строить новый цех для конверторов, а возможно, будем модернизировать старый, поэтому пока сами не знаем, сколько это будет стоить», — заявили в отделе технического перевооружения комбината.

По нашим данным, институт «УкрГИПромез» разработал ТЭО внедрения конверторного цеха для «Запорожстали», которое сейчас проходит экспертизу на комбинате. Параллельно ведется поиск поставщиков оборудования.

Вместо мартеновских можно также использовать электродуговые печи. Этим методом на данный момент выплавляется около 4% украинской стали. По словам Александра Пономаренко, профессора кафедры «Электрометаллургия» Донецкого национального технического университета, преимущество электродугового метода перед мартеновским в том, что он более экологически чистый, потребляет меньше энергоносителей и времени. Электродуговые печи производят намного меньше вредных выбросов за счет использования электричества.

Электродуговая печь работает по принципу электросварки. В печах используются три огромных графитовых электрода (диаметром около 600 мм), на которые подается большое напряжение. Между ними возникает дуговой разряд, который имеет высокую температуру (6 тыс. градусов), и таким образом происходит плавление металла.

Несмотря на то что дуговая печь может работать исключительно на электричестве, зачастую для улучшения ее рабочих показателей используется также газ, но в гораздо меньших количествах, чем при мартеновском производстве, а также установки по вдуванию ПУТ. Таким образом, плавка в электродуговых печах длится около часа, в то время как в мартенах — больше десяти часов. Сегодня электродуговой метод используется на «Днепроспецстали», ММЗ «Истил(Украина)», а также внедряется на Новокраматорском машиностроительном заводе.

Стоимость установки комплекса электродуговой печи будет различной для каждого предприятия. Как сообщил главный конструктор прокатного оборудования «Новокраматорского машиностроительного завода» Юрий Белобров, для каждого отдельно взятого предприятия цена будет отличаться.

«Какую-то конкретную сумму называть нельзя. К примеру, оборудование для стотонной дуговой печи будет стоить 20—25 млн. евро, но это не значит, что за эти деньги можно внедрить такую печь. Цена внедрения данной технологии в каждом конкретном случае будет «плясать». Для использования электродуговой печи на предприятии должна быть соответствующая инфраструктура: кислородные станции, водоподготовка, линии высокого напряжения, сетевые подстанции. То есть во многом стоимость будет зависеть от того, что из необходимого оборудования имеется на конкретном предприятии», — сказал эксперт.

Белобров также отметил, что дуговые печи трудно назвать альтернативой мартеновским. Он считает, что электродуговые печи целесообразно устанавливать на минизаводах по производству стали, сырьевой базой для которых является лом. Отечественная же сталь производится в основном на больших заводах.

«На крупных предприятиях, использующих доменное производство, где исходным сырьем для стали является жидкий чугун, как правило, применяются конверторы. Скорее, конверторы можно назвать альтернативой мартенам. Дуговые печи используют почти 100% лома с небольшой добавкой чугуна. С точки зрения производства заводов полного цикла, дуговые печи могут использоваться в случае необходимости увеличения выплавки стали без увеличения выплавки чугуна. В нашей практике были такие примеры», — отметил эксперт.

Непрерывное литье
Третьим важным направлением является использование машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). В Украине только 30% стали разливается непрерывным способом, хотя в развитых индустриальных странах этот показатель очень близок 100%.

На предприятиях, не использующих МНЛЗ, из полученной в печах стали делаются форменные отливки, которые затем транспортируются от литейного участка до прокатного. Из-за технологических остановок металл начинает затвердевать. Для получения окончательной продукции затвердевшие отливки приходится опять нагревать в печах повторного нагрева.

По оценкам специалистов, за счет использования процесса непрерывного литья можно достичь сбережения всех видов потребляемого топлива на уровне 5,5%.

МНЛЗ используются сегодня на «Азовстали», «ММК им. Ильича», Енакиевском и Донецком металлургических комбинатах, а также на ММЗ «Истил(Украина)». В ближайшие годы планируется внедрить МНЛЗ на «Запорожстали», «Макеевском МЗ», «Миттал-Стил — Кривой Рог», «Днепропетровском МЗ им. Петровского», «Днепровском МК», «Алчевском МК». Общая стоимость данных проектов составит более 2,7 млрд. грн.

Зачем это нужно
Повышение цены на энергоносители привело к тому, что многие промышленные предприятия находятся сегодня в затруднительном положении. Основной проблемой является неготовность предприятий к повышению стоимости энергоносителей, несмотря на предупреждения ученых и многих экспертов об его неизбежности.

Внедрение упомянутых технологий является достаточно реальной перспективой, и энергосбережение может стать необходимым условием рентабельности предприятий. Крупнейшие из них уже приступили к модернизации своего оборудования.

По оценкам специалистов, реализация описанных мероприятий позволит сэкономить в ГМК около 6 млрд. газа в год, а также снизить энергоемкость металлургической продукции с 1,8 до 1,5 тонн условного топлива на тонну готового проката.

Естественно, внедрение новых технологий потребует значительных затрат денег и времени, в течение которого предприятия будут испытывать трудности. Однако очевидно то, что в Украине хватает научных разработок, которые могут позволить поменять ассортимент энергоносителей на предприятиях и сократить их использование, что позволит промышленности выйти из образовавшегося кризиса.

Андрей Жуматий

Инф. kv