книги из ГПНТБ / Экономика газовой промышленности

лодцев) является увеличение температуры стали до тех пор, пока она не станет достаточно пластичной для экономичной обработки при помощи прокатки или ковки с целью получе­ ния требуемого профиля.

Условия использования различных энергоносителей в прокатном производстве определяются структурой общего топливного баланса по металлургическому заводу. На пред­ приятиях с полным металлургическим циклом основными энергоносителями, применяемыми в прокатном производ­ стве, являются природный и промышленные газы. Анализ отчетных данных, характеризующих тепловую экономич­ ность работы нагревательных устройств, показывает, что независимо от вида используемого энергоносителя удельные нормы расхода топлива для методических печей колеблются в широком интервале—от 158 до 45 кг усл.т./т всада, для нагревательных колодцев — от 58 до 38 кг усл.т.Іг. Это объясняется комплексом технологических и энергетических факторов.

Основным технологическим фактором, влияющим на ве­ личину удельного расхода топлива, является загруженность печи, ее производительность. Неполное использование на­ гревательных устройств в течение суток увеличивает поте­ ри тепла вследствие необходимости нагрева и охлаждения кладки. Повышению тепловой экономичности и снижению удельных расходов топлива в нагревательных устройствах прокатных цехов металлургических заводов УССР способ­ ствуют увеличение скорости прокатки, сокращение времени простоев станов, ускорение режимов горячей обработки и уменьшение времени нахождения металла в печах.

Отмеченные технологические факторы влияют на вели­ чину тепловой экономичности работы нагревательного уст­ ройства при любом виде используемого топлива (как при­ родного, так и смеси промышленных газов). Вид применяемо­ го в нагревательной печи топлива оказывает значительное влияние на величину угара металла, так как последний за­ висит от состава продуктов сгорания топлива и наличия сво­ бодного кислорода в печной атмосфере. По данным заводской практики, обеспечение заданной температуры благодаря точному регулированию соотношения топлива и воздуха, отсутствие сернистых соединений в продуктах сгорания уменьшают при работе автоматизированных печей на при­ родном газе угар металла при нагреве на 0,2—0,3% по сравнению с работой на промышленных газах низкой и сред-

ней теплотворной способности. При всех прочих равных тех­ нологических условиях экономический эффект, получаемый в нагревательном устройстве за счет использования при­ родного газа, определяется в основном снижением угара металла в печи, а следовательно, уменьшением технологиче­ ских затрат на сталь.

К числу основных энергетических факторов, определяю­ щих величину расхода топлива в печи, относится глубина использования тепла уходящих газов нагревательного уст­ ройства. При использовании тепла отходящих газов печей в рекуператорах для подогрева воздуха и газа резко снижа­ ется расход топлива (в среднем на 20—30%) [119].

В современных методических печах температура уходя­ щих газов составляет 900—1000° С, и выше, что соответ­ ствует коэффициенту использования тепла топлива в ра­ бочем пространстве г|0бщ = 0,45 -f- 0,55. Анализ отчетных данных о работе мощных печей прокатного производства УССР показал, что процессы нагрева в настоящее время осу­ ществляются при средней температуре подогретого воздуха 400—500° С, часть мелких печей работает без утилизации тепла запечных газов на холодном воздухе. Повышение тем­ пературы подогрева воздуха от 400 до 600° С при отоплении промышленными газами либо высококалорийным природным газом позволяет увеличить коэффициент использования теп­ ла топлива на 5—7%.

При использовании природного газа в нагревательном устройстве коэффициент использования тепла топлива воз­ растает вследствие увеличения теплотворной способности энергоносителя. В то же время при сжигании в нагреватель­ ном устройстве смеси коксового и доменного газов возможна более глубокая утилизация тепла запечных газов (по сравне­ нию с вариантом сжигания природного газа) за счет подогре­ ва не только дутьевого воздуха, но и самого топлива в от­ дельном рекуператоре. Природный газ при использовании обеспечивает необходимую температуру горения и без по­ догрева воздуха и газа. Для этого варианта нецелесообразен подогрев топлива, так как газ составляет малую долю в ком­ понентах горения (менее 1 0 %).

Из этого следует, что удельные расходы условного топли­ ва в нагревательных печах примерно одинаковы как для условий сжигания природного газа, так и для условий сжигания смеси коксового и доменного газов. Поэтому при существующих условиях эксплуатации нагревательных уст­

162

ңия и обезуглероживания металла будут внедряться методы скоростного нагрева, устанавливаться, кроме методических печей, проходные печи для термообработки сортового прока­ та в контролируемой среде.

Наряду с индукционным и контактным нагревом в тер­ мообработке найдут применение электрические печи сопро­ тивления, печные устройства с плазменным и электроннолу­ чевым нагревом, а также различные сочетания установок электронагрева с пламенными печами. Применение прогрессив­ ной технологии с использованием экономичных нагрева­ тельных устройств способствует снижению удельных расхо­ дов топлива на нагрев металла, в то же время изменения в сортаменте проката (повышение доли энергоемких профи­ лей), увеличение объема термической обработки проката ведут к повышению расхода топлива.

Для нагревательных печей машиностроительной и металообрабатывающей промышленности республики природ­ ный газ является также одним из самых эффективных энергоносителей. В процессах термической обработки и нагрева металла под ковку и штамповку, кроме природного газа, может использоваться жидкое топливо и электроэнергия. Использование в печах природного газа вместо жидкого топлива обеспечивает значительное улучшение технико­ экономических показателей работы нагревательных уст­ ройств. В этом случае благодаря более равномерному теп­ ловому режиму печей, улучшению качества топлива и мень­ шему избытку воздуха снижается процент брака в процес­ сах термической и кузнечной обработки и уменьшается отход металла в окалину во время нагрева. Так, на Киевском заводе станков-автоматов им. Горького при переводе печей с жидкого топлива на природный газ потери металла с уга­ ром снизились с 4—5 до 1—2%.

С использованием природного газа в нагревательных уст­ ройствах тесно связаны вопросы разработки прогрес­ сивных конструкций печей и технологических процессов: а) нагрева металла в жидких средах и различных защитных газах; б) безокислительного нагрева металла в печах спе­ циальных конструкций.

В печах безокислительного нагрева с радиационными трубами (для процессов термообработки) с целью защиты поверхности металла от окисления создается восстанови­ тельная атмосфера путем подачи в рабочее пространство Печи защитного газа. При безокислительном нагреве под

164

обработку давлением применяется двухстадийное сжигание газа; тепло дожигания продуктов неполного сгорания топ­ лива используется на подогрев воздуха в рекуператорах. В этом варианте нагрева потери металла с угаром в среднем на 2% ниже, чем в печах окислительного нагрева. Окисле­ ние металла при нагреве в пламенных печах приносит боль­ шой ущерб народному хозяйству, так как до 3—5% его (при горячей обработке давлением) теряется в виде окалины. По­ мимо потерь металла, образование окалины ухудшает ка­ чество поковок, что вызывает необходимость в больших при­ пусках при их механической обработке.

Установлено, что в нагревательных печах безокислительного нагрева природный газ, состоящий в основном из ме­ тана, надлежит сжигать с коэффициентом расхода воздуха сс = 0,51. При этом для достижения температуры горения газа, обеспечивающей требуемый нагрев металла под ковку и штамповку, необходимо при работе на природном газе подогревать воздух до высокой температуры. Согласно про­ ектным данным, температура подогрева воздуха для печей безокислительного нагрева колеблется в пределах 400— 600° С. При таких параметрах горячего воздуха коэффици­ ент полезного использования тепла топлива в печах безоки­ слительного нагрева примерно равен к. п. и. топлива суще­ ствующих печей окислительного нагрева.

Использование электроэнергии во многих процессах на­ грева металла позволяет достигнуть определенной экономии за счет улучшения качества нагреваемых металлов. В про­ цессах обработки легированных сталей электроэнергия яв­ ляется единственным видом энергоносителя по технологиче­ ским условиям производства.

Таким образом, электроэнергия и природный газ явля­ ются наиболее вероятными энергоносителями, которые будут использоваться при нагреве металла в машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности Украинской ССР. Вопросы взаимозамены и масштабов использования электроэнергии и природного газа в процессах нагрева долж­ ны решаться с учетом тех же факторов, которые были из­ ложены ранее при сравнении технико-экономических по­ казателей мартеновского и электросталеплавильного про­ цессов.

Если в процессах плавки и нагрева металла электроэнер­ гия является не менее эффективным энергоносителем, чем природный газ, то в обжиговых процессах природный

165

газ—самый эффективный энергоноситель из числа исполь­ зуемых в настоящее время (к последним относятся уголь, мазут).

Эффективность использования природного газа в печах цементной промышленности определяется следующими ос­ новными факторами: а) уменьшением топливной состав­ ляющей себестоимости цемента; б) повышением часовой производительности вращающихся печей (интенсивный по­ казатель); в) увеличением годового числа часов работы печей (экстенсивный показатель); г) уменьшением численности обслуживающего персонала; д) получением клинкера повы­ шенной активности с коэффициентом насыщения 0,94— 0,96; е) снижением расхода тепла на обжиг и электроэнер­ гии на собственные нужды; ж) снижением капитальных вло­ жений при строительстве новых заводов; з) улучшением качества цемента.

Топливо занимает в себестоимости цемента наибольший удельный вес. При работе обжиговых печей на угольной пыли удельный вес топлива в себестоимости цемента дости­ гает в среднем 27—28%, в себестоимости клинкера — 37— 38% [128]. При переводе цементных печей на природный газ уменьшаются расходы, связанные с добычей и транспорти­ рованием топлива, отпадают расходы, связанные с его хра­ нением и приготовлением (затраты по содержанию персона­ ла отделения топливоприготовления, амортизация обо­ рудования, зданий и транспортирующих устройств, рас­ ход электроэнергии в мельницах и транспортерах, расход мелющих тел и бронеплит в угольных мельницах и т. д.), увеличивается производительность печей. Так, при переводе обжиговых печей Ново-Здолбуновского завода на природ­ ный газ их часовая производительность увеличилась в сред­ нем на 7% за счет улучшения режима работы (уменьшения количества тихих ходов и остановок). Удельный расход топ­ лива на производство клинкера при тех же технологических условиях снизился на 4%.

По данным Гипроцемента, перевод на природный газ Алексеевскою, Магнитогорского, Нижне-Тагильского и Коркинского заводов позволил увеличить годовое производ­ ство клинкера соответственно на 12; 3,5; 7,5 и 10%. За счет повышения стойкости футеровки печей при работе на газо­ образном топливе увеличивается коэффициент использования календарного времени работы агрегатов. За счет улучшения интенсивного и экстенсивного использования оборудования

166

среднегодовая производительность печей повышается на

5 -6 % .

Удельный расход топлива на производство цемента, ко­ торый зависит от вида сырья, способа производства, влаж­ ности шлама и количества добавок, будет снижаться за счет внедрения прогрессивной технологии в обжиговые процес­ сы, укрупнения единичных мощностей и автоматизации производства.

В химической промышленности использование природ­ ного и попутного газов как сырья обеспечивает получение продуктов с хорошими технико-экономическими показате­ лями. Природный и попутный газы используются в химиче­ ской промышленности в основном для производства аммиа­ ка, метанола и ацетилена, которые, в свою очередь, служат сырьем для получения минеральных удобрений, синтетиче­ ского каучука, сажи, пластмасс, спирта и др. Использова­ ние в химической промышленности природного и попутного газов обеспечивает лучшие технико-экономические показате­ ли по сравнению с другими видами сырья, что подтвержда­

ческой промышленности способствует интенсификации теп­ ловых процессов, повышению к. п. д. установок, оздоровле­ нию воздушного бассейна крупных промышленных центров и городов, обеспечивает автоматическое регулирование тем­ пературного режима.

В коммунально-бытовом секторе газ используется для приготовления пищи, горячего водоснабжения и отопления. Газоснабжение жилищно-коммунального сектора обеспе­ чивает высокий экономический и социальный эффект. Эко-

167

номический эффект от замены твердого и 'жидкого топлива газообразным выражается в экономии топливных ресурсов, высоком коэффициенте полезного действия приборов, сокра­ щении затрат времени на ведение хозяйства и улучшении культуры быта населения. Так, коэффициент полезного дей­ ствия отопительных установок при сжигании твердого топ­ лива составляет в среднем 0,5—0,6, а при переводе их на газ он повышается до 0,80—0,85 [65]. В табл. 63 приведены данные об изменении коэффициента полезного действия раз­ личных приборов в зависимости от вида топлива [26].

Эти данные свидетельствуют о более высоком к. п. д. газовых приборов и установок, позволяющем снизить рас­ ходы на топливоснабжение и потребление привозного топли­ ва и, следовательно, разгрузить автомобильный, железно­ дорожный и речной транспорт, а также высвободить рабочую силу. По данным П. Б. Заровного [65], перевод на газ ото­ пительных печей и мелких котельных позволил сократить расход топлива на 30—40, а перевод районных котельных — на 10—15%. При этом следует добавить, что использование газа в быту обеспечивает в расчете на среднюю семью годо­ вую экономию около 60 руб. [26].

В данном параграфе мы кратко рассмотрели вопросы ис­ пользования природного газа в основных энергоемких про­ цессах промышленного производства. Было выяснено, что практически во всех процессах промышленности наряду с природным газом могут быть использованы и другие виды топлива, а также электроэнергия. Поэтому для обоснования перспективных направлений использования природного га­

168

за необходимо подробно остановиться на методах оцёнки сравнительной эффективности применения в промышленнос­ ти газообразного топлива и других видов энергоносителей.

§ 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВ­ НОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

При использовании природного газа в различных отрас­ лях промышленности обеспечивается значительная эконо­ мия народнохозяйственных затрат, связанных с производ­ ством конкретных видов промышленной продукции. Сни­ жение затрат на производство промышленной продукции обусловливается двумя основными факторами: снижением энергетической составляющей затрат и получением у по­ требителя при использовании природного газа определенно­ го «внеэнергетического эффекта». При замене в энерготехно­ логическом процессе твердого топлива природным газом уменьшаются затраты для данного процесса, связанные со стоимостью энергоносителя.

Снижение затрат на энергоноситель, т. е. энергетических затрат, определяется тем, что в процессе производства про­ мышленной продукции при использовании природного газа уменьшаются расход условного топлива, а также затраты на производство и транспортирование этого' топлива до промышленного предприятия (так как затраты на добычу и транспортирование природного газа меньше аналогичных затрат для твердого топлива).

Получаемый за счет применения природного газа «внеэнергетический эффект» заключается в повышении произво­ дительности энерготехнологического оборудования, улуч­ шении качественных характеристик выпускаемой промышлен­ ной продукции, снижении капитальных вложений в стро­ ительство энерготехнологических агрегатов, снижении эксплуатационных расходов, улучшении санитарно-гигиени­ ческих условий обслуживания агрегатов и др. Другими сло­ вами, при использовании природного газа как более про­ грессивного энергоносителя по сравнению, например, с до­ нецким углем, снижаются затраты на топливоиспользование (неэнергетические затраты), к которым относятся все за­ траты, возникающие в процессе производства промышлен­ ной продукции, за исключением затрат на энергоноситель.

169

При определении сравнительной эффективности отдельных вариантов использования различных видов энергоносителей нет необходимости учитывать абсолютно все статьи неэнерге­ тических затрат, связанных с процессом производства про­ мышленной продукции. Необходимо выделить лишь те эле­ менты неэнергетических затрат, которые изменяются в зависимости от вида используемого энергоносителя. Энергети­ ческие затраты и затраты на топливоиспользование явля­ ются основными элементами, которые формируют оценку эко­ номической эффективности применения і-го энергоносителя при производстве /-го вида промышленной продукции.

Сравнительная экономическая эффективность использо­ вания в промышленности республики природного газа и вы­ теснения из энергетического баланса промышленных пред­ приятий других видов топлива (энергии) должна определять­ ся с позиций прогрессивного развития всего топливно-энерге­ тического хозяйства УССР и страны. В то же время при ведении любых локальных расчетов по выбору эффективных видов топлива (энергии) могут быть получены результаты, не согласующиеся с общим оптимальным развитием топлив­ но-энергетического хозяйства республики и не отражающие народнохозяйственную эффективность использования при­ родного газа. Поскольку ресурсы природного газа ограни­ чены, то использование газа в одном из энерготехнологиче­ ских процессов может вызвать недоотпуск его другому потребителю. Следовательно, для того чтобы определить ис­ тинную народнохозяйственную эффективность использования природного газа в данном процессе, необходимо оце­ нить его на основе такого показателя, который учитывал бы экономический ущерб, получаемый у замыкающего потреби­ теля, от недоотдачи ему природного газа в перспективном периоде.

К таким замыкающим потребителям природного газа от­ носятся, как правило, мощные КЭС и ТЭЦ (или котельные), размещенные на территории республики. Показателями, которые позволяют при проведении локальных перспектив­ ных расчетов по выбору энергоносителей получать решения, соответствующие оптимальному развитию топливно-энерге­ тического хозяйства, являются замыкающие затраты на топ­ ливо и электроэнергию.

Замыкающие затраты на топливо и электроэнергию фор­ мируются в тесной связи с методами оптимизации топливноэнергетического хозяйства страны и на основе получаемых

170