Введение

Мировая динамика выплавки стали показывает, что она сохраняет роль основного конструкционного материала, ежегодное производство которого превышает 1 млрд. тонн, и что за металлургией по-прежнему сохраняется основная задача – обеспечение необходимого количества качественной стали с учетом фактора экономической целесообразности её производства.

В сложных экономических условиях сталепроизводители, в стремлении снизить стоимость готовой продукции, прибегают к оптимизации затрат на производство. С целью увеличения спроса на чугун со стороны потребителей, необходимо стремиться к уменьшению его себестоимости. Увеличение конкурентоспособности, основанной на внедрении энерго- и ресурсосберегающих технологий, повышении производительности труда, является одной из первостепенных задач отечественной промышленности, на что неоднократно обращало внимание и руководство нашей страны [1].

Для увеличения конкурентоспособности следует стремиться к снижению себестоимости готовой продукции путем уменьшения затрат ТЭР на её производство, выходя на уровень зарубежных производителей. Применительно к доменным печам, технологические мероприятия заключаются, в частности, во внедрении и развитии технологии вдувания в горн восстановительного реагента – угольной пыли – топлива более дешевого, чем природный газ и коксующийся уголь.

Сравнение достигнутых удельных расходов кокса при вдувании ПУТ на зарубежных доменных печах, и природного газа на отечественных, показывает, что применение угольной пыли позволяет экономить больше кокса. Немаловажным фактором в пользу внедрения технологии ПУТ при производстве чугуна, является устойчивая тенденция к увеличению мировых и внутренних цен на энергоносители [2].

Таким образом, в условиях все углубляющегося экономического кризиса и дороговизны ресурсов, все большую актуальность приобретает проблема конкурентоспособности продукции на мировых рынках, что, в свою очередь, напрямую зависит от снижения ее себестоимости. В этих условиях важное значение приобретает проблема внедрения альтернативной технологии вдувания пылеугольного топлива.

Рассматриваемая технология вдувания пылеугольного топлива в современных условиях жесткой конкуренции на рынках сырья и готовой продукции в последние годы приобрела актуальность и в нашей стране.

Вдувание ПУТ является наиболее распространенным средством для замены кокса в процессе производства чугуна в доменных печах. Производителям необходимо максимально заменить кокс в производственном процессе с целью снижения затрат, связанных с восстановительными реагентами [3].

Научная новизна исследования состоит в том, что данная технология вдувания пылеугольного топлива впервые применяется при выплавке ванадиевого чугуна с использованием титаномагнетитовых руд и определяется прикладной направленностью исследования, а именно – возможностью анализа на базе ДП № 5 и 6 ОАО «ЕВРАЗ НТМК».

Нижнетагильский металлургический комбинат (ОАО «ЕВРАЗ-НТМК») является уникальным предприятием в России, благодаря металлургическим особенностям технологии выплавки чугуна и стали с переработкой ванадий и титаносодержащих магнетитов.

При применении технологии вдувания ПУТ достигается максимальное коксо- и энергосбережение, т.е. снижается энергоемкость металлопродукции, что, в свою очередь, обеспечивает снижение себестоимости и повышение конкурентоспособности продукции.

Практическая значимость исследования состоит в том, что в данной работе не только проводится глубокий теоретический анализ, но и делается оценка освоения технологии вдувания ПУТ на базе ДП № 5 и 6 ОАО «ЕВРАЗ НТМК».

Объект исследования – Технология вдувания пылеугольного топлива. Предмет исследования – Комплекс технологических, экономических и эксплуатационных факторов, влияющих на эффективность освоения техники вдувания ПУТ.

Цель исследования – определить факторы, влияющие на эффективность освоения техники вдувания ПУТ и сделать выводы о перспективах процесса доменной плавки с использованием данной технологии на примере ДП № 5 и 6 ОАО «ЕВРАЗ НТМК».

Задачи исследования:

1. Охарактеризовать технологические особенности доменной плавки с использованием технологии ПУТ.

2. Привести и систематизировать международный опыт применения.

3. Описать технологическую схему комплекса ПУТ ДП № 5,6 ОАО «ЕВРАЗ НТМК».

4. Дать рекомендации по экономической эффективности от реализации технологии на базе ОАО «ЕВРАЗ НТМК».

Анализ и систематизация литературных данных

Технология доменной плавки с использованием пылеугольного топлива известна с 1831г. Промышленное применение технологии вдувания ПУТ началось лишь в середине XX века, а широкое распространение данная технология получила в 80-е годы XX века, когда началось строительство установок по вдуванию ПУТ в мире, в основном в Европе и Азии. В Северной Америке популярным стало вдувание природного газа совместно с другими видами жидкого и твёрдого топлива [2].

Разработка теоретических основ технологии вдувания пылеугольного топлива также насчитывает не одно десятилетие, как в нашей стране, так и за рубежом.

Еще в 1955 г. в СССР на металлургическом заводе им. Дзержинского были проведены первые опыты по вдуванию угольной пыли через фурму в доменную печь. Проблема внедрения технологии вдувания ПУТ в Светском Союзе рассматривалась в трудах В. Н. Андронова, И. Бабича, С. Л. Ярошевского, Ю. Ф. Куваева, В. И. Бабия и других авторов [4].

Работа С. Л. Ярошевского «Выплавка чугуна с применением пылеугольного топлива» была издана в Москве в 1988 г [5]. Внедрение коксозамещающей технологии в доменной плавке в Украине рассматривали В. П. Лялюк, И. Г. Товаровский.

Следует упомянуть также труды международной научно-технической конференции «Пылеугольное топливо – альтернатива природному газу при выплавке чугуна», прошедшей в Донецке в 2006 г.

На конференцию было представлено 49 докладов, посвященных перспективам эффективности технологии доменной плавки с применением ПУТ, факторам, определяющим эффективность данной технологии: качество агломерата, кокса, ПУТ, ресурсам углей для приготовления ПУТ. Рассмотрены также вопросы теоретического обоснования оптимального технологического режима при высокой степени замены кокса ПУТ, компенсирующие мероприятия, обеспечивающие реализацию данного режима, зарубежный опыт, конструкции пылеугольных установок, доменных печей, новые способы производства чугуна с использованием ПУТ в качестве основного энергоресурса [6].

В связи с необходимостью снижения себестоимости чугуна и ростом цен на энергоресурсы, технология вдувания ПУТ приобрела популярность в России. В 2000-е годы появляется большое количество публикаций по данной проблеме в специализированной периодике – журналах //«Сталь», «Металлург», «Металлургическая и горнорудная промышленность», «Черная металлургия» и др [7,8].

Такие публикации, как статья «Перспективы применения пылеугольного топлива в доменных цехах Украины и России», выполненная в соавторстве А. А. Минаева, А. Н. Рыженкова и Ю. Г. Банникова, опубликованная в № 2 журнала «Сталь» за 2008, рассматривает перспективы и проблемы внедрения технологии в нашей стране [2].

Данному вопросу также уделяется значительное внимание в работах украинских авторов, например: «Интенсификация сжигания пылеугольного топлива в доменной плавке» /В.В. Кочура, А.И. Бабич, А.М. Кузнецов// Металл и литье Украины. 2004. №3-4, «Экономическая эффективность использования пылеугольного топлива (ПУТ) в доменных цехах металлургических предприятий Украины» / М. В. Лядский, З. К. Афанасьева, Т. А. Ивлева // Металл и литье Украины. 2008, № 11 [9,10].

Существует и большое количество зарубежных статей – «Повышение эффективности работы доменной печи при вдувании ПУТ с применением стимуляторов горения» под авторством I. Sengupta, A. Kymar, S. Grosh [et al.] // AJSE Steel Tecknology [11].

Методологическую основу проекта составляет диалектический метод исследования теоретических аспектов темы, системный подход ко всем изучаемым процессам и явлениям, применение экономико-математических и статистических методов при изучении прикладных аспектов темы.

Для расчета экономической эффективности освоения и внедрения технологии производства чугуна с применением вдувания ПУТ на базе ОАО «ЕВРАЗ НТМК» использовался метод математического моделирования, метод мониторинга полученных данных, а также методы обобщения, систематизации, сравнения и анализа представленных результатов.

Методологической базой исследования являются методы структурного и сравнительного анализа, для обобщения статистических материалов использовались математические методы, для обработки информации – логические методы сопоставления и группировки данных.