книги из ГПНТБ / Экономика газовой промышленности

и монтажа, тыс. руб.; Рзд— доля амортизационных отчис­ лений от стоимости зданий и сооружений; /Сзд — стоимость зданий и сооружений, тыс. руб.; г' — средняя заработная плата одного работника, тыс. руб.; т' — количество произ­ водственного персонала, чел; а ' — коэффициент, учитываю­ щий общие расходы по котельной.

Затраты на топливоиспользование для энергетических объектов при сжигании угля, мазута и природного газа опре­ деляют по формуле

где Е — нормативный коэффициент эффективности капита­

С помощью приведенных выше аналитических выраже­ ний можно определить сравнительную экономическую эф­ фективность использования природного газа на электро­ станциях и в котельных, характеризующихся определен­ ной мощностью и составом энергетического оборудования и размещенных в различных районах Украинской ССР.

181

Для технологических процессов промышленности эф­ фективность использования природного газа обусловливает­ ся не только энергетическими факторами (как это имело ме­ сто для тепловых электростанций и котельных), но и рядом технологических особенностей производства промышленной продукции. Как уже отмечалось выше, при определении сравнительной эффективности использования энергоносите­ лей в технологических процессах в общее выражение затрат на промышленную продукцию необходимо включать лишь те элементы, которые изменяются под влиянием применя­ емого вида энергоносителя.

С соблюдением этого условия для доменного производ­ ства при вдувании в печь природного газа в сочетании с обо­ гащением дутья кислородом (применение комбинированно­ го дутья) удельные приведенные затраты на выплавку 1 т чугуна можно представить в следующем аналитическом ви­ де:

где Зд.ц — удельные приведенные затраты в доменный цех, руб/т; АТ — изменение производительности доменной печи в зависимости от параметров комбинированного дутья, доли единицы; Зк — удельные приведенные затраты на коксовую базу, руб/m уел. т.\ К. — расход кокса, т уел. т/т; Зд— удельные приведенные затраты на 1000 м3доменного дутья,

при вдувании в горн доменной печи и на обогрев кауперов, т уел. т./т; Зо, — удельные приведенные затраты на производство 1000 ж3; кислорода, Ут.к — удельный рас­ ход технологического кислорода при определенном проценте обогащения дутья, 1000 м3!т; Зд.г — удельные приведен­ ные затраты на 1 т уел. т., эквивалентного теплу доменно­ го газа, руб.; Qnar, Q“r — теплосодержание доменного газа,

соответственно характеризующее валовой выход и затраты на обогрев кауперов, ккал/т.

При использовании в доменном производстве конверти­ рованного природного газа формулу (6-19) можно предста­ вить в следующем виде:

182

где ö“ ” — суммарный расход сырого природного газа в про­ цессе, т уел. т/т; Ѵт.к — расход технологического кисло­ рода в процессе, 1000 м31т; Ѵд0Н—расход дутья на конвер­ сионную установку, 1000 м3/т; Зк.у — приведенные затра­ ты на конверсионную установку, руб/1000 м3; Ьк г — расход конвертированного газа в доменную печь, 1000 м31т; Q*™ —

теплосодержание доменного газа, характеризующее тепло­ вые затраты на обогрев конверсионной установки, ккал/т.

При вдувании в горн доменной печи колошникового газа

где fejj г — расход природного газа для отопления газонагре­

рания доменного газа, ккал/м3.

Таким образом, для каждого вида используемого энер­ гоносителя в зависимости от особенностей технологической схемы производства чугуна характерна конкретная формула для определения приведенных затрат.

Величины, входящие в выражения (6-19), (6-20), (6-21), определяются из теплового баланса доменной печи при дан­ ной технологической схеме производства чугуна и конкрет­ ных перспективных показателях доменной плавки.

Для установления влияния на расход кокса и произво­ дительность доменной печи различных факторов режима плавки (чаще всего параметров комбинированного дутья)

183

при определенном составе шихты используется приближен­ ный метод, основанный на решении уравнения теплового баланса печи [109]

Сф<?с + Sqs 4- Св<7св + СОДею + Я nqUl — Q'0 — q'0 = 0, (6 -2 2 )

где Сф— количество углерода кокса, сгорающего у фурм, кг!кг; qc — теплоотдача углерода кокса, сгорающего у фурм, в расчете на 1 кг углерода, ккал; S — расход вдуваемого топлива (природного газа), м3/кг; qs — теплоотдача вду­ ваемого топлива, ккал/м3 (кг); Св — количество углерода кокса, расходуемого на прямое восстановление железа, кг/кг; qCß— теплоотдача углерода кокса, расходуемого

на прямое восстановление железа, в расчете на 1 кг угле­ рода, ккал; СО,-, Н2і — расход СО и Н2 на непрямое восста­ новление, м31кг; qco, qe, — теплоотдача СО и Н2 расходу­ емых на непрямое восстановление железа, ккал/м3; —

полезный расход тепла, ккал/кг; q'o — теплосодержание

газов, выделяющихся из компонентов шихты, ккал/кг. Полезный расход тепла на доменную печь можно выра­

зить следующим образом:

где <2б.з — полезный расход тепла без учета затрат на ошлакование золы и серы кокса, ккал/кг; К — расход кокса, кг/кг; Q0,3— расход тепла на ошлакование золы и серы кок­ са, ккал/кг.

Величины фб.з и Qo.3 зависят от состава используемой в доменном процессе шихты, состава выплавляемого чугу­ на и элементарного состава кокса. При заданных на пер­ спективный период параметрах наполнителей доменного процесса аналитическое определение их не представляет осо­

184

о — расход вдуваемого топлива на 1 кг углерода кокса, сгорающего у фурм, ж3; Ск — содержание углерода в коксе,

кг/кг;

критерия могут быть использованы: индекс непрямого вос­ становления железа степень использования окиси уг­ лерода тісо и доля газифицируемого углерода кокса, содер­ жащегося у фурм /.

При использовании одного из критериев определяют ряд промежуточных параметров плавки, а затем — расход

Расход вдуваемого в горн печи природного газа опреде­

м3.

Расход кислорода

< м о >

где w — объемная доля кислорода в дутье (обогащение); ш0 — объемная доля кислорода в технологическом кисло­ роде.

Выход доменного газа при расчете основных параметров плавки на 1 кг чугуна определяется как сумма отдельных компонентов

Рд.г = СОг + СО + СН4 + Н2 + N2 + Нг/ м3/кг, (6-31)

где СО,-, СО, СН4, Н2, N2, Н2,- — содержание соответствую­ щих компонентов в доменном газе, м3!кг.

185

Теплосодержание доменного газа рассчитывается по фор­

муле

= 30,18СО' + 85.55СН'+ 25.79Н' ккал/м3, (6-32)

где СО', СН', Щ — объемное процентное содержание окиси

углерода, метана и водорода в доменном газе.

Изменение производительности доменной печи при увели­ чении количества вдуваемого газа и обогащения дутья ки­ слородом можно определить, используя следующее соотно­ шение:

где Рѵ— удельная суточная производительность на 1 м3 полезного объема печи, т\ JK— суточный расход скипово­ го кокса, отнесенный к 1 м3полезного объема печи, т\ К" — расход влажного кокса с учетом выноса из печи, кгікг.

При работе на обычном дутье величина = 0,9 — -Н 1,1. При переходе к комбинированному дутью

Л = ( l g -0) 0’5 (1 + 0,08рк), (6-34)

где индексом 0 отмечены величины, относящиеся к варианту работы доменной печи на обычном дутье; рк — давление га­ за на колошнике, am.

Средняя температура газов в печи Ѳ и средняя плотность

°С; сх, с2— теплоемкость воздуха при начальной и конеч­ ной температуре, ккал/м3-град-, ср — долевое содержание влаги в дутье; с[, с2— теплоемкость водяных паров при

186

начальной и конечной температуре, ккалім3-град\ 1Г. потери горячего воздуха, %; QCM— теплота сгорания сме­ си, ккал/м3; ц — к. п. д. воздухоподогревателя.

Теплотворная способность смеси газов QCM в расчетах принимается такой, чтобы температура в подкупольном пространстве каупера достигала около 1500° С (и выше), а температура доменного дутья была равна 1100— 1400° С.

Приведенная методика позволяет рассчитать при задан­ ных условиях удельные расходы основных энергоносителей в доменном производстве и определить изменение затрат на чугун в зависимости от количества вдуваемого газа и обо­ гащения дутья кислородом.

Так, при вдувании в печь 72 м3 природного газа на 1 т чугуна при атмосферном дутье и температуре дутья 800° С расход кокса (для шихты определенного состава) составля­ ет 535 кг/т. При изменении основных параметров процесса (увеличении количества вдуваемого газа до 170 м*Іт, рас­ ходе кислорода 130— 140 м3/т и увеличении температуры дутья до 1400° С) расход кокса для тех же технологических условий снижается до 332—330 кг/т, а производительность доменной печи увеличивается на 18—20%. Удельные при­ веденные затраты на производство чугуна снижаются в сред­ нем на 2,7 руб/т. Таким образом, за счет увеличения масшта­ бов использования природного газа в доменном производ­ стве в перспективном периоде может быть достигнута даль­ нейшая интенсификация процесса и снижение себестоимости выплавляемого чугуна.

Приведенная методика применима для варианта исполь­ зования в доменной печи комбинированного дутья. Для ва­ риантов применения конвертированного природного или колошникового газа аналитические выражения для расчета основных параметров процесса несколько меняются. Так, расчеты доменного процесса при вдувании колошникового газа связаны с определением оптимального коэффициента рециркуляции газа X, определением соответствующего рас­ четным условиям индекса непрямого восстановления желе­ за Ri и т. д. Подробно с этими расчетами можно ознакомить­ ся в литературе [73].

По данным тепловых балансов агрегатов, аналогично оп­ ределяют расходы энергоносителей в мартеновском произ­ водстве, в нагревательных устройствах прокатного произ­ водства, в обжиговых печах цементной промышленности.

В мартеновском производстве при использовании при­

187

родного газа снижение капитальных вложений достигается за счет упрощения конструкции мартеновской печи и увели­ чения ее производительности:

/ к . ^ L H ( l - q M,nA n ) + K o . ,

где /См.п— удельные капиталовложения в мартеновскую печь при работе на смеси коксового и доменного газов, рубіт; qM,„— удельный вес стоимости печи в общей стоимос­ ти строительства цеха; К0.х— удельные капиталовложения в обслуживающее хозяйство при использовании смеси кок­ сового и доменного газов, рубіт,-, Ап — снижение стоимости печи при работе на природном газе, %; АТ — увеличение производительности печи при этом, %.

Эксплуатационные расходы по переделу снижаются за счет уменьшения затрат на основную и дополнительную зар­ плату обслуживающего персонала, уменьшения амортиза­ ции основных средств и затрат на текущий ремонт. Приве­ денные неэнергетические затраты (затраты на топливоиспользование) для мартеновского производства в случае примене­ ния природного газа снижаются в среднем на 0,6—0,7

рубіт.

Для нагревательных печей прокатного производства эко­ номия затрат на топливоиспользование определяется сни­ жением затрат на угар металла и на печное устройство в свя­ зи с использованием высококалорийного топлива — при­ родного газа:

руб/т\ Äy — снижение угара -металла в печи при использо­ вании природного газа, %; Е — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; Кк,п— удельные капи­ таловложения в нагревательную печь при использовании смеси коксового и доменного газов, руб/т-, Кп.г — удель­ ные капиталовложения в нагревательную печь при исполь­ зовании природного газа, рубіт.

Экономия затрат на топливоиспользование в цементном производстве за счет сжигания в обжиговых печах природ­ ного газа составляет в среднем 1,1— 1,5 рубіт. При этом

188

для формирования энергетической составляющей затрат на производство цемента удельный расход технологического топлива необходимо определять с учетом его расхода на суш­ ку добавок:

где Ьц— удельный расход топлива на производство цемента,

Для нагревательных печей машиностроительной и ме­ таллообрабатывающей промышленности в группу неэнерге­ тических затрат входят следующие элементы: угар металла, вентиляторный воздух, охлаждающая вода, защитная атмос­ фера, заработная плата производственных рабочих, текущий ремонт оборудования, амортизационные отчисления, очист­ ка от окалины и расход штампов (при нагреве под обработку давлением), затраты на обеспечение нормальных санитарногигиенических условий труда, затратй на последующих ста­ диях обработки.

Капиталовложения в печное хозяйство нагревательных цехов машиностроительных заводов включают следующие расходы: стоимость изготовления нагревательной установки со вспомогателъным оборудованием, стоимость транспорти­ рования оборудования к месту установки и монтажа и сто­ имость сооружения производственного помещения.

Анализ неэнергетических затрат для нагревательных пе­ чей показывает, что при использовании электроэнергии эти затраты мало отличаются от аналогичных показателей в ва­ рианте использования природного газа. Полные затраты на нагрев металла (под термообработку или ковку и штам­ повку) в вариантах использования природного газа и эле­ ктроэнергии отличаются за счет энергетической составляю­ щей затрат, см. формулы (6-4) и (6-6).

Для определения удельных расходов природного газа и электроэнергии на нагрев металла могут быть использов^ ны эмпирические зависимости [96].

Приведенные удельные расходы топлива и энергии рас­ считывают по формулам:

для газовых печей

189

для электропечей сопротивления

для индукционного нагрева (расчетный уровень норма­ тива)

где t — температура нагрева, °С; D — диаметр заготовки,

мм.

Расчетные уровни нормативов Ьг и Ь3 для газовых пе­ чей и электропечей сопротивления находят по формулам

Коэффициент ka определяется из следующего эмпирическо­ го выражения:

где е — коэффициент, зависящий от изоляции печи; т —■ время нагрева 1 т заготовок на 1 ж2 площади пода печи, ч.

Полученные по приведенным выше формулам расходы природного газа и электроэнергии могут быть рассмотрены как весьма приближенные величины расхода энергоносите­ лей в нагревательных устройствах.

Разнообразие нагревательных устройств, различие в ре­ жимных и технологических условиях процессов нагрева, необходимость нагрева изделий разных диаметров, длин, конфигураций затрудняют возможность однозначного опре­ деления удельных расходов энергоносителей в процессах нагрева. Кроме того, процессы термообработки и нагрева под обработку давлением связаны, как правило, с много­ кратным нагревом и охлаждением заготовок, которые после­ довательно попадают из одного нагревательного устройства

вдругое. Этим объясняется значительное увеличение расхо­ да энергоносителя (по сравнению с однократным нагревом)

впроцессах производства поковок и штамповок, а также термообработки.

Производство электроэнергии на базе тепловых эле­ ктростанций республики обусловливает резкое увеличение удельного веса энергетической составляющей в общих за-

190