Використання доменного, конвертерного, коксового газів в парогазових установках може значно скоротити споживання електроенергії з національної мережі на меткомбінатах
Сьогодні середня енергоємність 1 тонни вітчизняної металургійної продукції складає 1.9 тонни умовного палива, при цьому, у розвинених європейських країнах цей показник становить близько 0.2 т у.п. Як бачимо, зниження енергоємності виробництва все ще залишається однією з головних завдань металургійного сектора країни. Максимальне використання вторинних енергоресурсів (доменний, конвертерний і коксовий гази) в парогазових установках (ПГУ) на меткомбінатах дозволить одночасно вирішити не тільки проблему високого показника енергоємності, а й екологічні проблеми галузі (зменшити кількість шкідливих викидів в атмосферу, знизити теплове забруднення, обумовлене спалюванням газів `в свічці`), а також зменшити споживання палива. Тим самим конкурентоспроможність металургійних підприємств буде підвищуватися як на вітчизняному, так і на закордонному ринках.
Переваги ПГУ
В даний час одним з головних напрямків у вирішенні завдань підвищення ефективності, екологічності, зниження матеріало-і капіталомісткості, поліпшення надійності та експлуатаційних властивостей енергетичних установок є впровадження комбінованих парогазових установок. Парогазова технологія останнім часом стала найбільш популярною у світовій енергетиці, на неї припадає близько двох третин всіх впроваджуються генеруються потужностей. Широке поширення даної технології обумовлено тим, що енергія спалюваного в парогазових установках палива використовується в бінарному циклі - спочатку в газовій турбіні, а потім в паровій, що робить ПГУ ефективніше будь-яких теплових станцій, що працюють тільки в паровому циклі. Інша важлива перевага ПГУ полягає в тому, що на їх будівництво потрібні значно менші капіталовкладення, до того ж енергоблоки можна вводити в експлуатацію поетапно - спочатку газотурбінну частина, а потім парову.
Для підвищення надійності електропостачання та максимальної утилізації скидних газів (доменного, конвертерного і коксового) металургійних підприємств використання ПГУ - найбільш оптимальний варіант. Однак при проектуванні таких установок на меткомбінатах необхідно враховувати, що через особливості технологічних процесів у металургії вихід паливних газів вельми нестабільний, а споживач має певні вимоги до стабільної поставки великих обсягів паливних газів із заданою калорійністю, діапазоном і швидкістю його зміни.
Так, для доменних печей нестабільність виробництва паливних газів характеризується як короткочасної та інтенсивної пульсацією витрати доменного газу тривалістю 5-10 хвилин зі швидкістю зміни витрати газу до 5.0 тис. куб нм / хв, зумовленої технологічним процесом, так і більш тривалими стрибками при заміні фурм або проведення ремонтно-профілактичних робіт. Для конвертерів можливе різке збільшення вдвічі виходу конвертерного газу протягом 12-14 хвилин при одночасній продувці двох конвертерів або зниження загального годинного виходу конвертерного газу вдвічі при зупинці одного з конвертерів для проведення ремонтно-профілактичних робіт. Тільки для коксохімічного виробництва властива порівняльна стабільність виходу коксового газу та його характеристик.
Для вирішення даної проблеми та нівелювання нестабільності виходу паливних газів при проектуванні ПГУ для металургійних підприємств застосовують газгольдери, газоповисітельние станції, газопроводи великих діаметрів та запірно-регулюючу арматуру для них.
У цілому, основні результати, яких вдається досягти при впровадженні ПГУ в металургійному комплексі, - це значне скорочення викидів оксидів вуглецю та азоту, а також сірчистого ангідриду у зв`язку з виведенням з експлуатації значної частини потужностей ТЕЦ. Також серед позитивних результатів можна виділити мінімізацію кількості забруднюючих речовин у викидах ПГУ в порівнянні з викидами котлів ТЕЦ завдяки контрольованому змішування газів на газосмесітельной станції ПГУ та оптимізації процесів горіння в камері згоряння газової турбіни. Дана перевага ПГУ очевидно в порівнянні з процесами спалювання доменного та конвертерного газів `в свічці`. Надлишки ж коксового газу сьогодні взагалі викидаються в атмосферу без допалювання. За рахунок введення в експлуатацію ПГУ споживання електроенергії з національної електроенергетичної мережі зменшується.
Вітчизняні виробники установок
Україна має власні розробки в області парогазових установок середньої та великої потужності, які можуть бути використані для покриття пікових навантажень, в т.ч. у металургії. Основним вітчизняним виробником ПГУ є державне підприємство науково-виробничий комплекс газотурбобудування `Зоря-Машпроект` (м. Миколаїв). Підприємством спільно з державним інститутом з проектування підприємств коксохімічної промисловості `Гипрококс` (м. Харків) розроблені спеціальні парогазові установки, що працюють на вторинних паливних газах металургійного виробництва.
Основним обладнанням таких установок є газотурбінний двигун спільно з електрогенератором, воздухокомпрессором і камерою згоряння, паровий котел-утилізатор, дожимають компресор для підвищення тиску коксового газу і парова турбіна з електрогенератором. Все обладнання виготовляється в Україні і Росії, що робить їх значно дешевше закордонних аналогів, вони легше адаптуються для роботи на вітчизняних металургійних підприємствах і мають великі переваги при проведенні капітальних ремонтів обладнання. Схеми ПГУ органічно вписуються в існуючі схеми металургійних підприємств і дозволяють максимально використовувати існуючі обладнання та комунікації.
ПГУ можуть бути розроблені на будь-яку потужність, виходячи з особливостей метзаводів і дозволяють виробляти електричну і теплову енергію з ККД, що значно перевищують ККД традиційно використовуваного паротурбінного циклу (електричний ККД більше 40%), за рахунок спалювання більш дешевого, порівняно, скажімо, з природним газом палива. Це забезпечує мінімальну собівартість електроенергії і тепла і мінімальний термін окупності.
Незважаючи на високу економічність, парогазова технологія поки не отримала широкого розвитку в металургійному секторі Україні. Зі слів начальника енергетичного відділу `Гипрококсу` Сергія Абдуліна, в свій час практично на всі українські металургійні підприємства були направлені техніко-комерційні пропозиції будівництва ПГУ, що працюють на коксовому газі (термін окупності при капітальних витратах $ 10-20 млн. становив 1.1-2.0 року) , проте до цих пір на них ніхто так і не відгукнувся. За припущенням Сергія Абдуліна, це пов`язано з кризою, а також з тим, що дана технологія передбачає спалювання чистого коксу без добавок, що тягне за собою деякі ризики. Однак з метпідприємствами інших країн справи йдуть трохи краще. Так, на стадії ТЕО перебуває даний проект у Новолипецького металургійного комбінату (Росія) і Руставського металургійного заводу (Грузія).
Практичне застосування в Україну
Тим не менше, використання ПГУ в металургійному комплексі України досить перспективно, адже власна потреба галузі в електроенергії становить до 2000 МВт, причому, частина цієї потужності використовується в денний час.
За даними ДП НВКГ `Зоря-Машпроект`, утилізація теплоти доменного газу при використанні парогазових установок ПГУ-150 потужністю 150 МВт дозволить не тільки підвищити ККД утилізації від 10-12% (паротурбінний блок) до 40-45%, але й виробити у масштабі країни до 2,0 ГВт / годин електроенергії, які можуть бути спрямовані на власні потреби металургії, що може істотно знизити навантаження на теплову енергетику.
В даний час лише на одному українському металургійному підприємстві ведеться будівництво парогазової електростанції для утилізації вторинних газів - на Алчевському металургійному комбінаті. У складі станції заплановано 3 ПГУ загальною потужністю 454 МВт. В якості палива використовується низькокалорійна суміш доменного, коксового та конвертерного газів. Електростанція буде генерувати до 3 млрд. кВт / год електроенергії на рік, що повністю покриє власні потреби комбінату в електроспоживанні. Установка буде працювати без використання природного газу.
Нова електростанція дозволить також на порядок скоротити шкідливі викиди комбінату в атмосферу. Сьогодні АМК щорічно викидає в атмосферу 98,1 тис. т шкідливих речовин, в тому числі 77,8 тис. СО2. Із загальної кількості викидів близько 68,3 тис. т в рік дає агломераційний цех. Після введення в експлуатацію та при подальшій роботі ПГУ потужність викидів скоротиться до близько 3,1 тис. т на рік.
До теперішнього часу на підприємстві введено в експлуатацію 2 ПГУ загальною потужністю 303 МВт. Встановлене обладнання має ККД на рівні 45%. Але, на жаль, використовується на АМК обладнання поставлено японськими компаніями Sumitomo і Mitsubishi, і загальна вартість проекту становить близько $ 480 млн., що, за розрахунками фахівців ДП НВКГ `Зоря-Машпроект` значно вище, ніж якщо б проект створювався на основі вітчизняних ПГУ -150.
Будівництво парогазової електростанції для утилізації доменних, конвертерних та коксових газів (аналогічної проекту АМК) було заплановано на Дніпровському МК ім. Дзержинського, який належить до тієї ж групи `Індустріальний союз Донбасу`. Про запровадження двох парогазових установок потужністю 151 МВт кожна заявляв і МК `Азовсталь`. Однак на сьогоднішній день не дивлячись на очевидну вигідність таких проектів вони залишаються лише на папері.
Ольга Фоміна
http://www.rusmet.ru/
Застосування парогазових установок в металургії
+380 44 237 XX XX +380 44 237 2567
Ідентифікатор: 8114
