5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій icon

5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій



Назва5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій
Сторінка1/3
Дата конвертації27.06.2015
Розмір431.47 Kb.
ТипДокументи
скачать >>>
  1   2   3
1. /Rozdil_5.doc5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій

5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії

5.1. Кращі наявні технологій

Важливою частиною забезпечення сталого розвитку є аналіз доступних технологій, використання яких може забезпечити зменшення потреби у енергоресурсах та/або скорочення викидів парникових газів. В металургії створено дуже велику кількість технологічних та конструктивних рішень, що забезпечують зменшення витрат енергії та шкідливих викидів до навколишнього середовища. Деякі з них успішно застосовано у виробництві, в той час як інші ще чекають впровадження.

Детальний опис таких технологій виходить за рамки чинного видання: за необхідності читачі можуть знайти необхідну інформацію в літературі. Втім, слід зазначити, що інформація з цих питань у вітчизняній літературі не є достатньо систематизованою, зокрема, відсутнє науково обґрунтоване визначення пріоритетності (наприклад, враховуючі цінові фактори, терміни окупності, «зрілість» технології, її ефективність тощо) подальшого впровадження технологічних та конструктивних рішень в контексті поступового досягнення стратегічних завдань розвитку вітчизняної металургії. Власне, невизначеними залишаються і самі завдання. З огляду на це треба звернути увагу на наявні збірки так званих Best Available Technologies (Кращі наявні технології, далі - BAT), окремі з яких укладаються авторитетними інституціями на національному та міжнародному рівнях. Концепція ВАТ є динамічною: невпинно створюються нові та удосконалюються існуючі технології, з‘являється новий досвід їх впровадження, тому ці збірки постійно оновлюються.

Оскільки в Україні відсутній аналог таких видань, можна запропонувати читачеві наступні документи, розроблені та прийняті в якості важливих джерел інформації на міжнародному рівні.

Збірка ВАТ для чорної металургії 1, розроблена Інститутом перспективних технологічних досліджень (Institute for Prospective Technological Studies) з залученням відповідних експертів під егідою Європейської Комісії та запроваджена її Директивою у лютому 2012 року. Це один з найбільш фундаментальних документів (має посилання до 398 літературних джерел та викладений на майже 600 сторінках), що охоплює такі технологічні процеси:

  • завантаження, розвантаження та транспортування сировинних матеріалів;

  • змішування та дозування сировини;

  • агломерація та виробництво окатишів;

  • коксохімічне виробництво;

  • виробництво чавуну в доменних печах, включаючи переробку шлаку;

  • виробництво та рафінування сталі в кисневих конверторах, включаючи десульфурацію чавуну, ковшову металургію та переробку шлаку;

  • виробництво сталі в електродугових печах, включаючи ковшову металургію та переробку шлаку;

  • безперервну розливку.

Документ містить детальний опис технологічних процесів, шляхів утворення та характеру шкідливих викидів, а також засобів запобігання утворенню викидів чи їх уловлювання. Оновлені версії документу є у вільному доступі у мережі Інтернет2.

Іншою важливою збіркою є довідник з найкращих технологій для чорної металургії (SOACT)3, розроблений під егідою Державного департаменту США з залученням представників державного сектору та бізнесових структур Австралії, Індії, Канади, Китаю, Південної Кореї, США та Японії в рамках Партнерства країн тихоокеансько-азійського регіону для чистого розвитку та клімату (Asia Pacific Partnership for Clean Development and Climate). Довідник систематизує технологічні рішення з енергозбереження та зменшення екологічного впливу підприємств чорної металургії.

Досить цікавим є аналіз 4, виконаний Lawrence Berkeley National Laboratory (США) та Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research (Німеччина), який більше сфокусований на технологіях, що знаходяться у стані розробки, промислових випробувань або комерціалізації, узагальнюючи інформацію про 56 інноваційних технологій (emerging technologies), що мають суттєвий потенціал для зменшення витрат енергії та викидів діоксиду вуглецю.

Слід відзначити також аналітичний документ5, розроблений Агенцією з захисту навколишнього середовища США (US Environmental Protection Agency), який систематизує відомості про технології, що мають найбільший потенціал щодо скорочення викидів парникових газів. Це, певною мірою, «приземлений» документ, який здебільшого включає добре апробовані технології. Звісно, він віддзеркалює специфіку американської промисловості. Зокрема це позначається наявністю у списку технології вдування природного газу в доменні печі, що пов‘язане з дешевизною цього палива в США. В табл.5.1 наведено підсумки аналізу для випадку інтегрованого підприємства. Слід зазначити, що за даними Американського інституту чавуну і сталі (AISI - American Iron and Steel Institute) заходи з терміном окупності понад три роки, як правило, вважаються підприємствами економічно недоцільними. Звичайно, дані щодо терміну окупності також є специфічними для американського ринку. Зокрема, надзвичайно великий показник для ГУБТ, яка трансформує енергію стиску колошникового газу в електричну енергію, вочевидь, пов‘язаний з низькими цінами на електроенергію (в США вони приблизно вдвічі менші за середні в Євросоюзі).

Таблиця 5.1

Характеристика кращих наявних технологій за даними US Environmental Protection Agency

Технологічна ділянка

Індекси доцільності та готовності до застосування

Термін окупності (роки)

Аглофабрика

Утилізація теплоти аглогазів

C

2,8

Скорочення підсосів повітря

C

1,3

Збільшення висоти шару

C, S

0,0

Удосконалення автоматизації процесу

C, EX

1,4

Утилізація відпрацьованих палив та мастил при спіканні

C, S

0,5

Коксохімічне виробництво

Контроль вологості вугілля

C, EX

> 50

Покращення управління нагріванням шихти

C, EX

0,7

Компресор коксового газу зі змінною швидкістю обертання

C

21,2

Сухе гасіння коксу

C

35,7

Використання надлишкового коксового газу

C, EX




Однокамерний реактор з підігрівом вугілля

C, N




Коксові печі з внутрішнім спалюванням газоподібних продуктів

C, EX




Доменне виробництво

Вдування ПУТ з витратою до 130 кг/т чавуну

C, EX

2,0

Вдування ПУТ з витратою до 225 кг/т чавуну

C, N

2,4

Вдування природного газу до 140 м3/т чавуну

C, EX

1,3

Вдування мазуту

C




Вдування коксового та конвертерного газу

C

<1,0

Використання залізорудних матеріалів, що містять вуглець

P




Використання енергії стиску колошникового газу (ГУБТ)

C, N

29,8

Утилізація колошникового газу з міжконусного простору

C, EX

2,3

Автоматизація повітронагрівачів

EX

0,4

Повітронагрівачі рекуператорного типу

C

8,7

Покращення горіння в повітронагрівачах

C, EX




Покращення автоматизації доменного процесу

EX

0,4

Рециркуляція доменного газу

P




Утилізація теплоти шлаку

P




Киснево-конвертерне виробництво

Використання фізичної та хімічної теплоти конвертерного газу

C

11,9

Використання ексгаустерів зі змінною швидкістю обертання

C, EX

9,9

Покращення автоматизації процесу в конверторі

EX




Покращення нагрівання сталерозливального ковша

C, EX




Розливка

Покращення нагріву в проміжному ковші

C, EX

1,3

Розливка близько до кінцевої форми - тонкі сляби

N, S

3,3

Розливка близько до кінцевої форми – штрипс

N, S




Індекси готовності до застосування та доцільності (AISI, 2011):

C – особливості підприємства можуть впливати на вартість та практичність використання;

EE – заходи, які покращують енергоефективність та зменшують викиди парникових газів, але можуть призвести до збільшення викидів інших забруднювачів;

EX – технології, що широко застосовуються на багатьох існуючих підприємствах;

N – доцільно лише для нових підприємств;

P – не остаточно апробовані технології, що знаходяться у стадії досліджень або пілотної перевірки;

S – спеціалізовані технології, що можуть застосовуватися лише для певних конфігурацій або типів обладнання.

В роботі6 , виконаній під егідою Європейської Комісії, на підставі аналізу стану підприємств 27 країн Євросоюзу, запропоноване ранжування ВАТ за потенціалом енергозбереження та розроблено сценарії щодо майбутнього розвитку чорної металургії Європи в контексті виконання завдань щодо скорочення викидів парникових газів. Результати ранжування наведено на рис.5.1. Слід зазначити, що, на нашу думку, цитований аналіз містить окремі помилки (зокрема щодо поширеності використання вдування ПУТ та використання машин безперервної розливки сталі), тому його слід використовувати з певними застереженнями. Результати дослідження доводять, що, з урахуванням прогнозованого зростання виробництва, використання лише ВАТ не зможе забезпечити суттєвого зменшення викидів СО2 до 2030 року і лише за умов використання радикально інноваційних технологій (деталі цих технологій буде розглянуто нижче у цьому розділі) можна сподіватися на досягнення завдань, встановлених керівними документами Євросоюзу. До цього слід додати, що, як зазначається в рекомендаціях Круглого столу високого рівня з питань майбутнього європейської чорної металургії (лютий 2013 року)7, потенційно можливе зниження викидів СО2 для чорної металургії Євросоюзу не перевищує 10%, при тому найбільш ефективні підприємства Європи вже працюють на межі фізичних можливостей, використовуючи практично всі відомі на сьогодні кращі технології.



Рис.5.1.ВАТ з найбільшим потенціалом щодо скорочення витрат енергії в EU27 (зеленим кольором позначено технології, які мають суттєвий потенціал для сталого розвитку)

З огляду на неоднаковий рівень технологічного розвитку, потенційні можливості щодо скорочення викидів діоксиду вуглецю в різних країнах є дуже різними. На рис.5.2 наведено дані щодо потенціального зменшення викидів СО2, що може досягнуто в різних країнах у разі застосування ВАТ за розрахунками IEA (цитується за даними роботи 8 станом на 2007 рік – тобто ще до того як структура споживання енергоносіїв в металургії України дещо змінилася, призвівши до зростання викидів СО2). На рис.5.3 наведено дані щодо можливостей енергозбереження для чорної металургії різних країн та світу в цілому за розрахунками IEA станом на 2011 рік9, які демонструють потенціал різних заходів з модернізації виробництва. З наведених даних видно, що, наприклад, в Японії та Південній Кореї можливості зменшення викидів СО2 та енергозбереження за рахунок впровадження ВАТ є дуже обмеженими, оскільки більшість з цих технологій вже впроваджено. Наприклад, ще у 2007 році рівень використання газових утилізаційних безкомпресорних турбін сягнув 100%, а рівень використання технології сухого гасіння коксу у 2010 році складав 93% - при тому, що, як свідчать дані табл.5.1, ці технології є такими, що мають найдовший термін окупності. З огляду на це в розвинутих країнах фінансується розробка радикально інноваційних технологій (детальніше про радикальні еко-інновації див у Розділі 3), що – у певній перспективі - можуть забезпечити дуже суттєве скорочення витрат енергії та зменшення споживання вуглецю як палива або відновника.

У той же час, як видно з рис.5.2-5.3, в Україні є реальним скоротити викиди СО2 та витрати енергії дуже суттєво за рахунок використання добре відомих та випробуваних технологій, у тому числі тих, що мають досить короткий термін окупності.



Рис.5.2. Потенціал зменшення викидів СО2 для чорної металургії різних країн світу



Рис.5.3. Можливості енергозбереження у чорній металургії світу та окремих країн (в ЕДж/рік та ГДж/т сталі ) з урахуванням потенціалу різних технологічних заходів

5.2. Інноваційні технології майбутнього

Сьогодні існує досить велика кількість інноваційних технологічних рішень – в різній стадії розробки або випробувань, - які мають дуже значний потенціал для зменшення викидів парникових газів підприємствами чорної металургії. З огляду на обмежений формат чинного видання в цьому розділі розглядаються лише ті технології, що входять до міжнародних ініціатив або крупних національних проектів.

    1. 5.2.1. Проект COURSE50

Назва японської ініціативи COURSE50 є акронімом від CO2 Ultimate Reduction in Steelmaking Process by Innovative Technologies for Cool Earth 50, що можна перекласти, як "рішуче скорочення CO2 при виробництві сталі шляхом інноваційних технологій задля прохолодної Землі у 2050 році". Проект є частиною урядової програми Cool Earth 50, що розпочалася у 2008 році. Передбачені проектом науково-технологічні дослідження фінансуються державою та основними металургійними компаніями Японії з загальним бюджетом 10 млрд йєн (близько 860 млн дол. США). Технології, що знаходяться у стані розробки проілюстровано на рис.5.4 за даними роботи 10. Особливістю даного проекту є збереження доменної печі та двохступеневого виробництва сталі.



Рис.5.4. Компоненти проекту COURSE50
Проект включає декілька компонентів, зокрема:

  1. скорочення викидів CO2 при виробництві чавуну, що передбачає

    1. використання водню у якості відновника,

    2. реформінг коксового газу з метою збільшення вмісту в ньому водню з використанням теплоти відходів,

    3. виробництво коксу з високою міцністю та підвищеною реакційною здатністю, придатного для використання в доменній печі, що використовує водень у якості відновника;

  2. уловлювання CO2 з колошникового газу для подальшого використання газу в якості палива або відновника;

  3. скорочення витрати енергії шляхом утилізації теплоти відходів.

Особливості технологій, заснованих на відновленні залізних руд воднем, рівно як і метод економічно-доцільного отримання водню у комерційнийх масштабах, на даний час детально не розголошуються в публікаціях за цим проектом. Одним з варіантів, що опрацьовуються є попереднє відновлення залізорудних матеріалів у шахтній печі з подальшим завантаженням частково металізованого продукту в доменну піч.

Стосовно удосконалення існуючих технологій повідомляється про наступне.

По-перше, завдяки використанню каталізаторів при проведенні реформінгу смол та легких масел з газоподібних продуктів коксування планується збільшити вміст водню у коксовому газі з нинішніх 50-55% до 63-67%. Передбачається вдування такого газу як до звичайних фурм доменної печі, так і до фурм, розташованих у нижній частині шахти.

По-друге, планується використання певних домішок до вугільної шихти для підвищення якості коксу. Оскільки вдування реформованого коксового газу забезпечить зменшення витрати коксу, вимоги до міцності коксу задля забезпечення газопроникності матеріалів в доменній печі зростають. Окрім того, ендотермічний ефект, пов‘язаний з відновленням оксидів заліза воднем дещо зменшить температуру на певних горизонтах доменної печі, що – за думкою авторів проекту – вимагатиме використання коксу з високою реакційною здатністю. Задля цього розробляються спеціальні добавки до вугільної шихти (HPC, High performance caking additives – добавки для ефективного спікання), використання яких забезпечить можливість збільшення вмісту в шихті марок вугілля, які надають коксу більшої реакційної здатності, при підвищенні міцності коксу.

Технологія вилучення СО2 з колошникового газу для подальшого використання газу в якості гарячого відновлювального газу (ГВГ) є відомою з 1980 х років. Зокрема було впроваджено експериментальну установку на НВО Тулачермет в Росії. Сьогодні відомі три технологічних напрями, що забезпечують вилучення СО2 з газового середовища, а саме - застосування хімічних адсорбентів, мембран або кріогенних технологій. У випадку колошникового газу, з урахуванням, зокрема, його кількості, перспективним є відмивання СО2 з застосуванням хімічних адсорбентів - рідких сольвентів.
Принцип цього підходу зображено на рис. 5.5.

Рис.5.5. Схема відмивання СО2 з колошникового газу

Серед суттєвих недоліків існуючих технологій - великі витрати енергії для регенерації сорбенту та розкладання сорбенту. В COURSE50 передбачено скорочення витрат енергії при відмивці СО2 завдяки використанню новітніх адсорбентів та утилізації теплоти відходів металургійного виробництва. Зокрема, планується зменшити витрати енергії до 2 ГДж/т СО2, тобто вдвічі у порівнянні з процесом, що використовує у якості сорбенту MEA (моноетаноламін) та в 1,25 рази у порівнянні з процесом, який розроблено в рамках проекту COCS (Cost Saving CO2 Capture System - низьковитратна система уловлювання СО2)11.

Для використання теплової енергії з відходів виробництва проект передбачає:

  • утилізацію фізичної теплоти шлаків;

  • генерування електроенергії в удосконаленому циклі Каліни (називається за ім‘ям розробника, Александра Каліни);

  • використання матеріалів з високою питомою теплотою плавлення (використовується для зберігання енергії);

  • використання теплових насосів.

Детальніше про ці розробки можна дізнатися на веб-сайті проекту.

Зазначені вище технології COURSE 50 будуть комбінуватися із засобами зв’язування та складування діоксиду вуглецю - CCS (CO2 capture and storage), які зараз також інтенсивно розробляються.

У 2012 році японськими дослідниками були проведені випробування на експериментальній доменній печі LKAB, Swerea MEFOS (м. Лулео, Швеція) з робочим об’ємом 8,4 м3 та продуктивністю 35-40 т чавуну на добу з вдуванням звичайного коксового газу через горнові фурми, реформованого коксового газу через фурми в нижній частині шахти та відмитого від СО2 гарячого колошникового газу через фурми у верхній частині шахти. Детальні результати цих досліджень досі не опубліковано. Водночас проводяться фундаментальні дослідження процесів відновлення з використанням водню. Планується спорудження експериментальної доменної печі для проведення досліджень в Японії у 2015 році. Проектом COURSE 50 передбачено довести зазначені технології до рівня промислового використання до 2030 року, коли вони дозволять скоротити викиди CO2 на 30% з наступним широким впровадженням до 2050 року.
  1   2   3



Схожі:

5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconНаціональна стратегія сталого розвитку
Мета дисципліни: формування системи теоретичних знань та практичних навиків необхідних при складанні та реалізації стратегії сталого...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconМіжнародне співробітництво
Однією з ключових умов сталого розвитку України є зміцнення її міжнародних позицій. І саме університети – є одними з найпотужніших...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconЗвіт щодо проведення моніторингового дослідження сформованості навчально-пізнавальної компетенції учнів 9 класів
У національній доктрині розвитку освіти у ХХІ столітті зазначається, що стратегічним напрямом реформування освіти є забезпечення...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій icon2–9 лютого 2014 р м. Кошиця, Словаччина
Обмін науково-технічною інформацією, визначення перспективних напрямків створення й розвитку нової техніки й технологій, розробка...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconПрограма спецкурсу та плани семінарських занять для магістрів-філософів Львів 2009
Людмила Рижак. Філософія сталого розвитку людства. Програма курсу та плани семінарських занять для магістрів-філософів. Львів: Видавничий...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconДиплом за освітньо-кваліфікаційним рівнем «молодший спеціаліст»
В. Будь-яка сфера людської діяльності потребує інформаційного забезпечення. Жодне виважене рішення в науці, політиці, економіці чи...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій icon2011 року робоча програма (за кредитно-модульною системою навчання) з дисципліни "Система технологій" напряму підготовки Менеджмент Факультет Географічний
Робоча програма складена на основі програми навчальної дисципліни «Системи технологій» для студентів 1-2 курсів денної та заочної...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconПоложення про стипендіальне забезпечення студентів, аспірантів та докторантів кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського Проректор з нпрг в. В. Сергієнко Начальник пфв т. М. Семенова
Михайла Остроградського” розроблено на підставі діючого законодавства, Постанови Кабінету Міністрів України від 12 липня 2004 року...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconПро організаційно-методичні засади забезпечення права на освіту дітям з особливими освітніми потребами
Міністерство освіти і науки надсилає для використання в роботі методичні рекомендації «Про організаційно-методичні засади забезпечення...
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconІнформація щодо трансферу та/або комерціалізації (упровадження) прикладних науково-технічних розробок/технологій Додаток 4 Описи найбільш ефективних розробок Узагальнена інформація щодо наукової та науково-технічної діяльності
Додаток 3 Інформація щодо трансферу та/або комерціалізації (упровадження) прикладних науково-технічних розробок/технологій
5. Технологічне забезпечення сталого розвитку у металургії Кращі наявні технологій iconВідгук офіційного опонента на дисертаційну роботу Федоренко Ольги Володимирівни «Формування цільового потенціалу підприємств машинобудівної промисловості»
Формування цільового потенціалу підприємств машинобудування обумовлено відсутністю ефективних стратегій розвитку машинобудівних підприємств,...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©meta.coolreferat.com.ua 2000-2015
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи