Модернизация по-енакиевски

/Rusmet.ru, Ольга Фомина/ Металлургия все еще остается в Украине базовой отраслью промышленности, а доменная плавка – основным способом получения чугуна. Однако отечественные доменные печи (ДП) в большинстве своем сильно изношены и требуют, как минимум, проведения капитальных ремонтов. Поэтому при техническом перевооружении предприятий металлургического комплекса Украины основное внимание необходимо сосредоточить на проблемах реконструкции и модернизации доменных печей.

 

Что было и что еще будет

 

В мировой практике существует несколько подходов к реконструкции доменных печей. Наиболее радикальный из них – полное уничтожение старых печей и строительство новых. Однако в Украине из-за отсутствия достаточных инвестиций проблему модернизации доменных печей решают, в основном, не изменяя расположения бункерной эстакады, шихтоподачи и самой печи, что вносит некоторые трудности.

Главной задачей модернизации украинского доменного производства на сегодняшний день является совершенствование производственных мощностей, снижение энергоемкости и уменьшение себестоимости производства. Ведь сегодня расход топлива на тонну проката в среднем по отрасли составляет почти 1000 кг у.т., что в полтора-два раза выше, чем в развитых странах. А в структуре себестоимости проката в Украине около 50% приходится на затраты на топливно-энергетические ресурсы, в то время как в Европе эта доля составляет не более 20%. При реконструкции особое внимание уделяется также ликвидации «узких мест» действующего производства и решению экологических проблем.

В настоящее время несмотря на кризис украинские металлурги не отказываются от ранее заявленных планов модернизации. Естественно, реализация многих намеченных до середины 2008 года энергосберегающих мероприятий была отодвинута на 2-3 года, но в текущем году ряд металлургических предприятий возобновили свои программы технического перевооружения.

За последние 5-6 лет из 36 работающих на сегодня в Украине доменных печей 16 ДП были реконструированы и отвечают на сегодняшний день всем современным требованиям. До 2012 года, согласно новой редакции действующей Госпрограммы развития и реформирования ГМК, предусмотрена модернизация еще 11 доменных печей.

Сегодня продолжаются работы по проектированию новой домны № 2 объемом 4445 куб. м на Алчевском меткомбинате, запуск агрегата запланирован на 2011 год. На Днепровском металлургическом комбинате им. Дзержинского запланирована реконструкция существующей ДП № 9 с увеличением объема до 1640 куб. м. Ведется строительство новой доменной печи № 3 объемом 1719 куб. м и на Енакиевском металлургическом заводе.

Именно енакиевский проект строительства ДП № 3 может послужить хорошим примером того, по каким основным направлениям сегодня необходимо развивать доменный передел украинской металлургии. Строительство доменной печи № 3 на ЕМЗ было начато в 2007 году, а ввод в эксплуатацию запланирован до конца 2010 года (старая ДП № 3 объемом 1033 куб. м была остановлена в октябре 2008 года). Новая печь станет крупнейшей в доменном цеху завода (для сравнения: объем запущенной в 2007 году ДП № 5 на 206 куб. м меньше и составляет 1513 куб. м).

В целом новая домна позволит «Енакиевскому метзаводу» увеличить выпуск чугуна почти вдвое: от 760 тыс. т до 1,2 млн. т в год.

Объем инвестиций в проект превышает $260 млн. При этом, в 2008 году общие затраты на проект оценивались в $180 млн. Налицо подорожание реконструкционных проектов украинских металлургических компаний, хотя, казалось бы, во время кризиса стоимость материалов и расценки на работу подрядчиков должны были снизиться.

 

Основные технические особенности

 

Новая ДП № 3 на ЕМЗ будет оборудована системой вдувания пылеугольного топлива, использование которой позволит полностью отказаться от природного газа. Максимальный удельный расход пылеугольного топлива составит около 240 кг на 1 тонну чугуна, а расход кокса может уменьшиться до 350 кг/т.

В целом переход на технологию выплавки чугуна с вдуванием пылеугольного топлива считается одной из наиболее эффективных мер по сокращению энергозатрат в доменном производстве. Первой в Украине еще в 80-е годы переход на эту технологию осуществила группа «Донецксталь», полностью переведя доменный передел на вдувание ПУТ. В 2009 году внедрение установок ПУТ было осуществлено на Алчевском меткомбинате (доменные печи №1 и №5), а при строительстве на этом метзаводе новой доменной печи № 2 полезным объемом 4445 куб. м уже изначально проектом заложено оснащение плавильного агрегата установкой ПУТ. В текущем году ожидается внедрение данной технологии на «Запорожстали», а в 2011 году – на ММК им. Ильича. О намерении использовать данную технологию заявляют также «Азовсталь», ДМК им. Дзержинского и «Арселор Миттал Кривой Рог».

Одним из важнейших участков оборудования системы загрузки доменных печей является шихтоподача. Наиболее современной считается конвейерная конструкция шихтоподачи, которая позволяет решать многие вопросы подготовки, дозирования и формирования порций шихтовых материалов для доменной плавки. На ЕМЗ сейчас подача осуществляется вагонами, однако на строящейся ДП № 3 шихтовые материалы в скипы будут подаваться конвейерным способом. Также тут предусмотрен отсев мелочи агломерата и окатышей, что дает возможность улучшить качество шихты.

В современном доменном производстве для распределения шихтовых материалов используются бесконусные загрузочные устройства (БЗУ). Основным их преимуществом считается неограниченная возможность регулирования распределения материалов на колошнике доменной печи, что обеспечивает снижение расхода кокса при различных режимах работы печи. Конструктивные особенности БЗУ позволяют использовать в шихте горячий агломерат вместо холодного, что вместе с системой замкнутого цикла охлаждения снижает расход энергоносителя еще на 10%. На Енакиевском метзаводе новая доменная печь впервые в Украине будет оснащена бесконусным загрузочным устройством типа «Миди» (фирмы Paul Wurth, Люксембург). Стоимость внедрения БЗУ составляет около 40 млн. грн. Это устройство позволяет уменьшить удельный расход кокса на 10-15 кг/т чугуна, снизить расход энергоносителей на 10% и увеличить производительность печи на 3-5%.

Бесконусный загрузочный комплекс будет включать однотрактный аппарат с весовым бункером объемом 24 куб. м, распределительный лоток длиной 3,5 м, устройство первичного выравнивания давления полуочищенным доменным газом и вторичного – азотом. Монтаж установки осуществляется на высоте 45 м. Уникальность проведения работ заключается в массивности агрегата: вес самого большого узла БЗУ, шихтового бункера, составляет более 30 т, общий вес устройства – свыше 100 т.

В настоящее время существующие домны завода оснащены двухконусными загрузочными устройствами, по сравнению с ними новый агрегат имеет более длительный срок эксплуатации. Двухконусное загрузочное устройство подлежит полной замене один раз в год. В БЗУ же раз в год производится замена только одного элемента – лотка. Срок эксплуатации самого устройства достигает 15 лет.

 

Дополнительные возможности

 

Новая домна на ЕМЗ будет также оснащена тремя экономичными воздухонагревателями конструкции ЗАО «Калугин» (Россия). Их применение должно улучшить технико-экономические показатели работы печи, в первую очередь, за счет экономии кокса. Новые воздухонагреватели позволяют достичь температуры горячего дутья 1200-1250 ⁰С. В результате удельный расход кокса на новой доменной печи составит 466 кг/т, в то время как на выведенной из эксплуатации старой ДП № 3 температура дутья составляла 900-950 ⁰С, а расход кокса – 528 кг/т.

Для повышения эксплуатационной надежности на новой ДП № 3 будет использоваться комбинированная футеровка металлоприемника из графитизированных и углеродистых блоков, а также так называемый керамический стакан. Основная часть огнеупоров будет поставляться из Японии и США.

Шахта доменной печи будет зафутерована жаропрочными бетонами европейских производителей. Ожидаемая стойкость футеровки шахты должна составить не менее трех лет. Через каждые три года она будет восстанавливаться методом торкретирования (послойного нанесения). Данный совершенно новый подход в организации ремонтов должен существенно увеличить межремонтный период эксплуатации шахты печи с 7-8 до 10-12 лет.

На новой печи будут установлены плитовые холодильники из модифицированного чугуна с шаровидным графитом. Для повышения экологической безопасности охлаждение ДП № 3 планируется осуществлять химически очищенной в современной системе очистки водой в замкнутом цикле. При этом стоит добавить, что на шахте доменной печи отсутствуют неохлаждаемые зоны – по всей ее высоте установлены холодильники, что также благоприятно скажется на увеличении периода эксплуатации шахты.

Предусмотрены и системы очистки отходящих доменных газов: проект предполагает строительство двух систем аспирации литейного двора и бункерной эстакады. Использование мощных современных фильтров для очистки аспирационных газов позволит сократить объем выбросов в атмосферу до 50 мг/куб. м или на 40%. Для улучшения условий работы горновых и повышения экологической безопасности литейный двор доменной печи будет закрытого типа.

Технологический процесс по всему комплексу доменной печи будет контролироваться автоматизированными системами управления (АСУ ТП). Это позволит не только увеличить эксплуатационную надежность узлов агрегата, но и повысить контроль за процессом выплавки чугуна и оперативно принимать меры по предотвращению внеплановых остановок доменной печи. Для работы АСУ ТП планируется применить программное обеспечение фирмы Siemens VAI (Германия).

Рассмотренные модернизационные задачи в украинской металлургии в настоящее время пока решаются только на Енакиевском МК. Тут несмотря на кризис финансирование осуществляет крупнейшая в Украине металлургическая группа «Метинвест», куда, собственно, и входит ЕМЗ. Аналогичные мероприятия готовы проводить и на «Арселор Миттал Кривой Рог», и на ММК им. Ильича, однако осуществить их в полном объеме и без задержек этим предприятиям пока не под силу.

Привлечь дополнительные средства на модернизацию предприятий можно, в частности, за счет использования механизмов Киотского протокола. «Енакиевский МЗ» с этой целью подписал договор по разработке и сопровождению проекта совместного осуществления с ING Bank NV (Нидерланды). Подписанный договор предусматривает оказание услуг в сфере использования механизмов Киотского протокола, направленных на внедрение энергосберегающих технологий, уменьшения влияния на окружающую среду и повышение эффективности оборудования. По предварительным расчетам, запланированные мероприятия позволят сократить выбросы парниковых газов в атмосферу, примерно, на 1,5 млн. т СО₂ эквивалента до 2012 года. Из них значительное сокращение выбросов ожидается именно с вводом в эксплуатацию строящегося комплекса доменной печи № 3 – 200 тыс. т/год (после реконструкции доменной печи № 5 снижение выбросов СО₂ составило 130 тыс. т/год).