2. Бизнес-план развития снижения себестоимости стали с помощью внедрения вращающейся печи в кислородно-конвертерное производство

Резюме: идея (инновационный замысел) проекта включает следующие этапы бизнес - планирования:

- постановка цели и пути ее достижения;

- анализ осуществимости идеи;

- поиск заинтересованных партнеров-инвесторов;

- определение финансовых потоков;

- оценка рисков и эффективности.

Одним из важнейших вопросов, стоящих перед человечеством, является проблема энергосбережения и поиск альтернативных источников энергоресурсов, а также уменьшение загрязнения окружающей среды за счет сокращения выбросов в атмосферу углекислого газа и других вредных веществ. Поэтому в мире все большую популярность приобретает использование вторичных энергетических ресурсов. Преимущества использования вторичных энергетических ресурсов очевидны. Это, прежде всего, их доступность и эффективность. Энергия вторичных энергетических ресурсов присутствует повсюду на предприятиях, поэтому, как альтернативный источник является доступной для всех стран в качестве средства достижения энергетической независимости.

В настоящее время существует очень много технологических процессов с материальными и энергетическими отходами. На технологический процесс расходуется определенное количество топлива, электрической и тепловой энергии. Кроме того, сами технологические процессы протекают с выделением различных энергетических ресурсов – теплоносителей, горючих продуктов, газов и жидкостей с избыточным давлением.

Однако не все количество этой энергии используется в технологическом процессе или агрегате; такие неиспользуемые в процессе (агрегате) энергетические отходы называют вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР).

ВЭР – это энергия различных видов, покидающая технологический процесс или установку, использование которой не является обязательным для осуществления основного технологического процесса.

Экономически она представляет собой побочную продукцию, которая при соответствующем уровне развития техники может быть частично или полностью использована для нужд новой технологии или энергоснабжения других агрегатов (процессов) на самом предприятии или за его пределами. ВЭР разделяются на три основные группы: избыточного давления, горючие и тепловые.

Количество образующихся вторичных энергетических ресурсов достаточно велико. Поэтому полезное их использование – одно из важнейших направлений экономии энергетических ресурсов. Утилизация этих ресурсов связана с определенными затратами, в том числе и капитальными, поэтому возникает необходимость экономической оценки целесообразности такой утилизации.

Классификация ВЭР:

ВЭР избыточного давления- это потенциальная энергия покидающих установку газов, воды, пара с повышенным давлением, которая может быть еще использована перед выбросом в атмосферу. Основное направление таких ВЭР – получение электрической или механической энергии.

Горючие ВЭР – это горючие газы и отходы одного производства, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других производствах. Это доменный газ – металлургия; щепа, опилки, стружка – деревообрабатывающая промышленность; твердые, жидкие, промышленные отходы в химической и нефтегазоперерабатывающей промышленности.

Тепловые ВЭР – это физическая теплота отходящих газов, основной и побочной продукции производства; теплота золы и шлаков; теплота горячей воды и пара, отработанных в технологических установках; теплота рабочих тел систем охлаждения технологических установок.

Остановимся на ВЭР черной металлургии. Горючие газы – отходы основного производства. Такие как доменный и коксовый газы практически используются полностью. Использование ферросплавного газа возможно для технологических (подогрев материалов, частичное предварительное восстановление сырья) и теплофикационных целей, сжиганием в котельной. Конвертерный газ частично используют в охладителях, но полное использование его еще не решено.

Основная цель данного проекта: исследование энергоэффективности использования вращающейся печи для обжига извести для производства стали для нужд кислородно-конвертерного производства вместо обжига извести природным газом

Задачи бизнес – проекта: определение первоначальных затрат, определение срока окупаемости проекта, определение конкурентоспособности данной схемы получения стали для потребителей.

Миссия организации – удовлетворение нужд потребителя в стали и сокращение расходов природного газа благодаря использованию вращающихся печей для обжига извести конвертерным газом.

Продуктовая стратегия: описание проблем использования традиционных источников тепловой энергии. Проблема заключается в том, что с каждым годом наблюдается рост цен на газ. Данная тенденция будет сохраняться до тех пор, пока стоимость природного газа на внутреннем рынке не выровняется со стоимостью газа на европейском рынке. По первому, традиционному сценарию, представленному Минэкономразвития, цены на «голубое топливо» для российских потребителей будут увеличиваться ежегодно в течение ближайших 6 лет на 15%. Второй сценарий, более инновационный, предусматривает рост стоимости газа на 15% до 2014 года, в 2015 году — на 14,6%, в 2016 — на 13,6% и так далее.

В России, в связи со сложившейся ситуацией с тарифами на энергоресурсы, все больше потребителей в поиске оптимального варианта производства стали. А конкретнее использование конвертерного газа для нужд конвертерного производства. Многие уже оценили преимущества подобного способа получения тепловой энергии, так как он позволяет значительно экономить средства. 

В ближайшем будущем ожидается выход Федерального закона об энергоэффективности и энергосбережении, проект которого представлен Минэкономразвития России в Государственную Думу Российской Федерации.

Качественно улучшить жизнь, снизить расходы природного газа, улучшить качество извести, подаваемой в конвертер возможно только при условии внедрения новых технологий и поиска новых энергоресурсов. Именно поэтому внимание не только ученых, но и широкой общественности все чаще обращается к новым источникам энергии, которой можно пользоваться почти даром. Высокие затраты на приобретение оборудования. В таблице 2.1 приведено выполнение плановой сметы по элементам затрат на 2013 год. Для того, чтобы избежать еще одну из причин резкого массового повышения спроса на использование вторичных энергетических ресурсов, одним из которых является конвертерный газ.

Таблица 2.1 – Выполнение плановой сметы по элементам затрат на 2013 год (значение, руб.)

Наименование элемента затрат	2011	2012	2013		Отклонение от:				% к
	факт	факт	план	факт		плана	2012 года	2011 года		плану	2012	2013
Всего затрат, в т.ч.	63066	66673	70798	71220		422	4547	8154		1,006	1,06	1,12
1.Матер.затраты	53200	55445	60500	60500		0	5055	7300		1	1,09	1,13
2.Амортизация ОПФ	890	1108	1598	1750		152	642	860		1,095	1,57	1,96
3.Прочие расходы	8976	10120	8700	8970		270	-1150	-6		1,031	0,88	0,99

Из таблицы следует, что все затраты отклоняются от плана на 422 руб., от 2012 года на 4547 руб., от 2011 года – 8154 руб.

Место производства извести в России: в РФ производится примерно 12 миллионов тонн извести в год (см. рисунок 2.1). Производящие известь заводы сконцентрированы, в основном, в Европейской части страны, лидирующими являются Челябинская, Липецкая области, а также Республика Башкортостан. Поскольку российский рынок извести растет медленно, а предприятий- потребителей достаточно много во всех сферах производства, можно предположить, некоторый дефицит извести в будущем. Главными потребителями извести являются заводы, производящие строительные смеси, металлургические комбинаты, заводы по производству сахара.

Рисунок 2.1 Производство извести в Российской Федерации

Наибольшее количество извести производится в Центральном федеральном округе России.

Применение извести в металлургической отрасли: это основные потребители негашеной извести. Данные предприятия, как правило, обеспечивают себя известью самостоятельно в силу особенностей технологического процесса (см. рисунок 2.2). В металлургии предъявляются очень высокие требования к качеству извести. Несколько дней хранения обожженного продукта могут снизить активность извести ниже уровня, необходимого при выплавке стали.

Рисунок 2.2 – Потребление извести в РФ в зимний период за 2010-2011 гг

Прослеживается тенденция увеличения потребления извести в России.

Известь в сталеплавильном производстве: известь используется в кислородно- конвертерном производстве (см. рисунок 2.3). Там она способствует образованию шлака. Добывают известняк на известково- доломитовом производстве в с. Агаповка на расстоянии 6 км. от ОАО «ММК».

Рисунок 2.3 – Состав конвертерной плавки

В современном устройстве конвертера можно увидеть образующие конвертерной плавки. В ее состав входит известь.

Устройство кислородного конвертера: Кислородный конвертер представляет собой поворачивающийся на цапфах сосуд грушевидной формы, футерованный изнутри и снабженный леткой для выпуска стали и отверстием сверху для ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна, загрузки лома и шлакообразующих и слива шлака. Емкость существующих конвертеров составляет 10—450 т. Форма конвертера: в конфигурации кожуха и внутреннего рабочего объема конвертера можно выделить три части: суживающуюся верхнюю часть (горловину), цилиндрическую часть и днище, которое может быть либо сферическим, либо иметь суживающуюся часть, к которой примыкает днище. Размеры конвертера: Они влияют на многие показатели процесса и должны, прежде всего, обеспечивать продувку без выбросов металла через горловину, поскольку выбросы уменьшают выход годной стали и требуют периодических остановок конвертера для удаления настыла металла с горловины и входной части котла-утилизатора. Устройство кислородного конвертера можно увидеть на рисунке 2.3.

Устройство вращающейся печи для обжига извести: Вращающаяся печь представляет собой футерованный изнутри вращающийся стальной цилиндрический барабан, установленный наклонно (3-4%) на роликовых опорах (рисунок 2.4).

Вращающаяся печь с теплообменными устройствами внутри корпуса состоит из следующих основных конструктивных элементов: корпуса с внутренними теплообменными устройствами, роликовых опор, привода, головки и пылеоседательной камеры.

Корпус печи представляет собой сваренный из секций полый стальной барабан диаметром от 2,2 до 7м и толщиной до 30м. На корпусе закреплены бандажи, опирающиеся на роликовые опоры. Корпус печи фиксируется в определенном положении на роликовых опорах системой гидравлических упорных роликов.

Рисунок 2.4 - Вращающаяся печь

Для повышения жесткости корпуса его толщину под бандажами и приводной шестерней увеличивают в 2-3 раза. Применявшиеся с этой целью прежде кольца жесткости не оправдали себя на практике и в печах последних конструкций отсутствуют.

Корпус печи имеет наклон 3-4% к горизонту и вращается со скоростью 0,5-1,5 об/мин от электродвигателя, соединенного с корпусом через редуктор, подвенцовую и венцовую шестерни. С увеличением диаметра корпуса увеличивается радиальное усилие, передаваемое подвенцовой шестерней. Поэтому печи большой мощности снабжены двусторонним приводом с одной венцовой и двумя подвенцовыми шестернями.

Остановка печи в любом положении осуществляется электромагнитным фрикционным тормозом, зажимающим приводной вал при срабатывании электромагнита.

Печь снабжена резервным (вспомогательным) приводом небольшой мощности, позволяющим вращать её корпус со скоростью 4 об/мин в период пуска и при ремонтных работах.

Концевая обечайка разгрузочной части корпуса современных мощных печей охлаждается холодным воздухом, нагнетаемым вентилятором между ней и дополнительной конической обечайкой.

Корпус печи оборудован люками для производства ремонтных работ и пробоотборниками.

Корпус печи загрузочным концом входит в пылеоседательную камеру, разгрузочным - в откатную или стационарную головку.

Описание готового продукта: Готовым продуктом в нашем случае является конвертерная сталь. На ее качество внедрение новой установки практически не повлияло. В нашем случае первоочередной задачей является снижение себестоимости стали.

Сталь - это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами. В этом сплаве железо является основой (растворителем), а другие элементы - примесями, растворенными в железе. Примеси могут оказывать на свойства стали как положительное, так и отрицательное влияние, поэтому их делят на: полезные и вредные. Полезные примеси в основном влияют на свойства кристаллов (зерен), а вредные примеси ухудшают межкристаллические (межзеренные) связи. В сталях большинства марок главной полезной примесью является углерод. Такие стали называют углеродистыми. Содержание углерода в углеродистых сталях чаще всего составляет 0,05 - 0,50 %, но может достигать 1 % (теоретически до 2,14 %). В углеродистых сталях в качестве полезной примеси также могут содержаться марганец (0,3 - 0,6 %) и кремний (0,15 - 0,3 %). Содержание вредных примесей, которыми обычно являются сера, фосфор, кислород и азот, ограничивают сотыми и тысячными долями процента.

Технологические условия процессов выплавки стали оказывают значительное влияние на содержание в ней вредных примесей (серы, фосфора, азота, водорода и неметаллических включений), которые наряду с главны­ми элементами (углерода, марганца, кремния, легирующими добавками) влияют на свойства готового металла.

В кислородно-конвертерной стали вредных примесей содержит­ся примерно столько же, сколько и в мартеновской, а при опреде­ленных условиях даже меньше. В бессемеровской и томасовской стали концентрация вредных примесей значительно выше, чем в кислородно-конвертерной, особенно велико содержание азота. Оно в три-шесть раз больше, чем в мартеновской и кислородно-конвер­терной, так как при донной продувке чугуна воздухом металл по­глощает много азота.