4.5.3.3 Параметры выбросов в окружающую среду

1) «показатель суммарных выбросов в атмосферу» вредных газов (СО, SOx, NOx) и пыли, кг/т Fe проката.

Структура этого показателя определяется требованиями ГОСТ РФ, а его значение контролируется соответствующими природоохранными службами.

2) «коэффициент депонирования мелкодисперсных отходов», кг/т Fe проката.

Показатель В₂ характеризует количество материалов всех видов, поступающих на хранение в ЗШН.

3) , т/т Fe проката – «показатель накопления техногенных грунтов».

Показатель В₃ характеризует общее количество техногенных материалов, размещаемых на поверхности Земли в результате реализации конкретной технологии.

Показатели В₁, В₂ и В₃ иллюстрируют степень преобразования человеком окружающей природной среды в результате техногенных воздействий. Очевидно, что чем ниже значения этих показателей, тем в меньшей степени нарушаются «права природы».

4) , кг/т Fe проката – «показатель эмиссии» парниковых газов.

Выделение данного показателя связано с тем значением, которое в последние годы придает мировое сообщество проблеме «парникового эффекта». В данном расчете учтены выбросы СО₂. Не вдаваясь здесь в суть проблемы парниковых газов, отметим, что важность столь тщательного учета выбросов СО₂ промышленным предприятием у ряда специалистов вызывает обоснованные сомнения.

4.5.4. Оценка экобалансов производства проката для различных схем подготовки сырья к доменному переделу

Проведем вначале оценку экобалансов производства чугуна в доменных печах при различных схемах подготовки сырья к доменной плавке. Такой расчет необходим также для сокращения вычислений экобалансов производства стали.

Для всех рассматриваемых вариантов (табл. 4.28) остается неизменной технологическая цепочка металлургических агрегатов и технологий, следующих за доменной печью: «доменная печь» – «кислородный конвертер» – «МНЛЗ» – «прокатное производство», различными являются способы окускования железорудного концентрата: с получением агломерата, офлюсованных и неофлюсованных окатышей.

Таблица 4.28

Варианты технологических схем с различными шихтовыми материалами

для доменной плавки

Условное обозначение анализируемого варианта	Краткая характеристика
Кокс – А – Ч – К «кокс – агломерат – чугун – конвертер»	Железорудный концентрат окусковывается в процессе агломерации, в ходе которого утилизируются все возможные отходы производства.
Кокс – О.О. – Ч – К «кокс – офлюсованные окатыши – чугун – конвертер»	Железорудный концентрат окусковывается в процессе окомкования с добавкой флюсующих компонентов, отходы производства направляются в ЗШН.
Кокс – Н.О. – Ч – К «кокс – неофлюсованные окатыши – чугун – конвертер»	Железорудный концентрат окусковывается в процессе окомкования, добавка флюсующих компонентов осуществляется в доменную печь, отходы производства направляются в ЗШН.
Кокс – Н.О. – Ч – К(рециклинг) «кокс – неофлюсованные окатыши – чугун – конвертер» с организацией производственного рециклинга	Вариант аналогичен предыдущему, с тем отличием, что для утилизации всех видов образующихся производственных отходов строится специальная агломерационная установка, поэтому ЗШН отсутствует.
Кокс – А – Ч – К(кокс) «кокс – агломерат – чугун – конвертер» с минимальным для отечественных предприятий расходом кокса	Вариант аналогичен первому, с тем отличием, что в нем принят минимально возможный (для исходных условий) технологически достижимый расход кокса (без применения заменителей) для отечественных предприятий центра России – около 440 кг/т чугуна.

Основные показатели экобаланса для анализируемых вариантов приведены в табл. 4.29 и Приложении 3.

Таблица 4.29

Основные показатели экобалансов производства проката для различных схем подготовки сырья к доменной плавке

Показатель		Кокс-А-Ч-К			Кокс-О.О-Ч-К			Кокс-Н.О-Ч-К			Кокс-Н.О-Ч-К(рециклинг)			Кокс-А-Ч-К(кокс)
Расход материалов, кг/т Fe проката:
руда		3283,4			3451,7			3454,8			3301,5			3283,6
флюс		264,3			290,7			310,0			294,9			259,0
уголь		944,6			833,6			852,0			842,3			912,8
всего		4492,3			4576,0			4616,8			4438,7			4455,4
вскрышная порода		7643,6			7882,4			7916,6			7592,7			7609,5
всего		12135,9			12458,5			12533,4			12031,4			12064,9
Производство попутной продукции, кг/т Fe проката:
продукция КХП		23,9			20,7			22,0			21,9			22,0
доменный шлак		159,7			161,7			166,7			169,0			151,5
сталеплавильный шлак		102,5			103,7			103,7			103,7			103,7
Всего попутной продукции		286,1			286,2			292,5			294,6			277,2
Материалосбережение:
, т/т, коэффициент природоемкости («удельный расход сырых материалов»)		4,36			4,44			4,48			4,31			4,32
, т/т, «коэффициент сокращения сплошной природной среды»		9,22			9,46			9,47			9,08			9,23
, т/т, «удельный расход сырых материалов для производства основной и попутной продукции»		3,41			3,48			3,49			3,35			3,41
«сквозной коэффициент извлечения железа», %		74,6			71,7			72,5			75,6			74,6
- «коэффициент потенциального техногенного накопления элемента		5,35			6,34			6,58			3,72			5,35
Энергосбережение:
«общий расход энергоносителей», кг у.т./т Fe проката			869,0			856,8			860,3			846,9			849,0
общие затраты энергии на производство проката, ГДж/т Fe проката			25,4			25,1			25,2			24,8			24,8
Расход электроэнергии, кВт*час/т Fe проката			804,6			761,4			757,9			740,9			790,5
в т.ч. за счет сжигания
энергетического угля, кВт*ч			377,7			363,0			310,8			297,9			440,3
%			46,9			47,7			41,0			40,2			55,7
«расход углерода», кг/т Fe проката			708,7			687,1			696,2			683,6			689,5
- показатель энерго-экологической эффективности газоочистки			1,77			2,59			2,18			2,13			2,11
, т/т или кг/т – коэффициент приближения к идеальной экстракции			3,34			3,07			3,19			3,12			4,07
Выбросы в окружающую среду:
суммарное количество выбросов в атмосферу (пыль, СО, SO2), кг/т Fe проката, в т.ч.:	321,7			275,3			277,5			270,0			310,6
пыль	124,3			122,4			117,4			112,2			126,4
СО	126,1			94,5			100,7			99,1			117,2
SO2	71,3			58,4			59,4			58,7			67,0
«коэффициент депонирования мелкодисперсных отходов», кг/т Fe проката	76,06			100,95			95,83			0,00			82,20
, т/т Fe проката	9,91			10,42			10,33			9,81			9,87
«показатель эмиссии» СО2, кг/т Fe проката	587,0			573,9			602,5			593,8			589,1

Приведенные расчеты выполнены на основании реальных данных работы отечественных предприятий Европейской части России. В связи с этим необходимо учитывать, что оборудование аглофабрик предприятий, послуживших источником информации для расчетов, находится в гораздо более изношенном состоянии, нежели оборудование ГОКов, на которых производятся железорудные окатыши. Тем не менее, сравнение результатов расчетов по вариантам «кокс - а – ч - к», «кокс - о.о – ч - к» и «кокс - н.о – ч - к» показывает безусловное преимущество технологической схемы с использованием агломерации по всем параметрам материалосбережения и выбросам твердых техногенных материалов на поверхность Земли (показатели В₂ и В₃ ). Варианты с использованием окатышей лучше по параметрам энергосбережения и выбросам в атмосферу, но здесь агломерационная технология имеет существенные перспективы улучшения показателей за счет внедрения передовой техники и технологии производства.

Вариант «кокс - Н.О – Ч – К(рециклинг)» лучший по всем показателям ресурсосбережения и выбросов на практике в полном объеме никогда не был реализован. Ближе всего к подобной технологической цепочке подошли те предприятия США и Германии, которые, перейдя на работу с высокой долей окатышей в шихте, тем не менее, сохранили в своем составе небольшие аглофабрики для организации производственного рециклинга. По-видимому, дальнейшие исследования по оптимизации рассмотренных технологических схем приведут к нахождению ресурсо-экологического оптимума в соотношении окатыши/агломерат в доменной шихте.

Вариант «кокс - А – Ч – К(кокс)» с минимально возможным для условий Европейской части России расходом кокса (около 450 кг/т чугуна без применения добавок к доменному дутью), является безусловно лучшим по экономическим параметрам, однако он уступает, хотя и немного, по всем позициям ресурсосбережения и выбросов в окружающую среду варианту «кокс - Н.О – Ч – К(рециклинг)» и лишь незначительно превосходит другие варианты. Этот неожиданный результат связан с многообразием функций доменного производства на металлургическом предприятии полного цикла: в рассматриваемом случае снижение расхода кокса привело к уменьшению количества и теплотворной способности доменного газа, что в свою очередь, стало причиной дефицита электроэнергии в общем балансе электроэнергии предприятия. Недостаток электроэнергии был восполнен за счет сжигания энергетического угля на ТЭС, что резко ухудшило вышеупомянутые показатели экобаланса рассматриваемой технологической схемы. Особенно хорошо данное обстоятельство иллюстрируется значением показателя Э₅, который для схемы «Кокс – А – Ч – К(кокс)» почти в 1,3 раза выше, чем для других вариантов.

Итак, учитывая вышесказанное, для анализа технологических схем с различными способами получения жидкой стали в качестве базового для расчета экобалансов производства стали выбираем вариант с производством окускованного продукта для доменной плавки с помощью только аглопроцесса («кокс - А – Ч – К»).