Единое ремонтно-монтажное управление. Для получения основных закономерностей испарительного охлаждения рассматривается стационарный процесс тепломассообмена в простейшей пленочной градирне, в которой вода и воздух приводятся в непосредственный контакт дру

интервью с главным энергетиком ПАО «КМЗ» Мациевским Борисом Николаевичем.

– Борис Николаевич, энергетика – одна из важнейших отраслей экономики, имеющая ключевое значение для развития страны в целом и нашего завода в частности. Именно поэтому руководством завода уделяется такое большое внимание работе ТЭЦ-ПВС, электроцеха, газового и цеха ВиК. Можно ли конкретизировать работу энергетиков по модернизации и ремонту оборудования?

– Да, конечно. За 2015 год в энергетических цехах осуществлены большие ремонты и модернизация оборудования. В ТЭЦ-ПВС под руководством директора электростанции Романа Карпачёва проведены капитальные ремонты котлов №1,№4,№5.

В электроцехе под руководством Виктора Морозова в течение года проведена замена пятнадцати масляных выключателей 6кВ на современные вакуумные, проведена реконструкция распределительного устройства насосной станции №1 с монтажом новой секции.

В газовом цехе под руководством Евгения Чернова проведён капитальный ремонт сухой газоочистки доменной печи №1. Ведутся работы по внедрению электродиализной очистки воды в производство.

В цехе ВиК под руководством Сергея Иванова проведён капитальный ремонт блока аэротенка аэробного сбраживателя очистных сооружений.

Здесь указаны только крупные работы. Но постоянно ведутся работы, которые у нас называются «текучкой». Это текущие ремонты по устранению мелких неисправностей. Они требуют значительной затраты времени и человеческих ресурсов. Объём таких работ зависит от правильной эксплуатации оборудования. Чем меньше нарушений в эксплуатации, тем меньше ремонтов приходится проводить. А правильную эксплуатацию обеспечивает сменный персонал. Это специалисты, которые круглосуточно контролируют работу оборудования и принимают все меры в случае отклонения параметров от заданных.

– Сейчас уже надо думать о будущем. Предвосхищать события. Надёжность оборудования зависит от отношения к нему. Есть ли предварительный план по капитальным ремонтам на начавшийся год?

– Конечно, этот план сейчас прорабатывается. Начальники цехов подготовили свои предложения на 2016 год по капитальным ремонтам оборудования. Эти предложения предварительно обсуждались в отделе главного энергетика, затем у главного инженера. Окончательно определены мероприятия, которые будут включены в план мероприятий 2016 года.

Сейчас необходимо уточнить стоимость этих мероприятий. В январе 2016 года план будет утверждён руководством завода.

– В вашей деятельности, как и в любой другой, всё решают люди. Что можно сказать о кадрах энергетиков?

– В наших цехах работают много грамотных и ответственных специалистов. Особо хочется отметить следующих работников: это Валерий Бакланов – старший машинист ТЭЦ-ПВС, Евгений Казаков – слесарь ТЭЦ-ПВС, Игорь Федряков – газовщик газового цеха, Юрий Меркин – начальник смены газового цеха, Владимир Смоляков – заместитель главного инженера ТЭЦ-ПВС, Александр Ерёмкин – мастер по ремонту оборудования цеха ВиК, Максим Мишин – мастер по ремонту и монтажу электрооборудования электротехнического цеха, Сергей Соловьёв – мастер по ремонту оборудования цеха ВиК, Юрий Засимов – мастер по ремонту и эксплуатации цеха ВиК, Павел Петров – электромонтажник электротехнического цеха и ещё много других замечательных работников.

– Борис Николаевич, как вы оцениваете всю проделанную в 2015 году работу энергетиков?

– Моя оценка – четвёрка с плюсом. Почему? Потому что все мероприятия, запланированные на 2015 год, выполнены. Энергетики работают стабильно и уверенно, бесперебойно обеспечивая энергоресурсами все цехи завода, а также сторонних потребителей. Подтверждением хорошей работы заводских энергетиков является выдача паспорта готовности к отопительному сезону 2015-2016 годов.

Желаю всем в наступившем году безаварийной работы, экономической стабильности, уверенности в своих силах, бодрости духа и новых успехов в благородном труде на благо родного завода.

:
Пресс-центр ПАО "КМЗ"

Про некоторых людей говорят: талантливый руководитель, хороший организатор. А что заключено в этих словах, мало кто понимает. Даже психологи разработали на этот счет не меньше десятка очень разных теорий, которые, впрочем, сходятся в главном. В талантливом руководителе они выделяют качество, которое называется харизмой, иными словами это особая воля, позволяющая объединять вокруг себя людей. Второе – способность принимать правильные решения в трудных ситуациях. Третье – высокий профессионализм, а без него, понятное дело, к руководителю не возникло бы доверия. И, пожалуй, самое важное – умение взваливать на себя ответственность, которая обычному человеку не приснится даже в ночном кошмаре. «Тулачермету» в этом отношении повезло – среди наших руководителей по преимуществу люди, вполне соответствующие таким характеристикам. Отрадно, что одно из важнейших производств завода – ТЭЦ-ПВС – возглавляет именно такой человек – Владимир Иванович Кваченко. Сегодня он в гостях у нашей газеты.- Владимир Иванович, я знаю, что под вашим руководством ТЭЦ-ПВС была выведена из упадочного состояния. Расскажите о том периоде.
- Я не склонен приписывать себе все лавры. Заслуга в той работе, которая была проделана на ТЭЦ-ПВС в минувшее десятилетие, принадлежит как руководству завода и акционерам, так и самому коллективу ТЭЦ. От меня требовалось сплотить коллектив подразделения, дисциплинировать, поставить задачи и требовать их выполнения. На ТЭЦ-ПВС я пришел не новичком. До этого 24 года работал в Сибири, сначала на Западно-Сибирском металлургическом комбинате в Новокузнецке, потом в Кемерово в ОАО «Кокс». Все годы в энергетическом секторе, прошел этапы от бригадира до замначальника цеха и технолога. В Тулу приехал в 2001 году, был назначен заместителем начальника ТЭЦ, а вскоре начальником.
- Фактически вы с первых дней участвовали в восстановлении производства с приходом на «Тулачермет» нового руководства?
- На те времена выпали наибольшие трудности. Таить нечего, к началу 2000-х годов производство было доведено, что называется, до ручки. И не только на ТЭЦ, но практически во всех подразделениях завода. Что такое дисциплина, никто не знал, процветали несуны, разгильдяйство, спиртное едва ли не открыто продавали на территории завода. Производственные мощности находились в упадке. Территория была захламлена, дороги разрушены – канава на канаве, понастроена была масса каких-то теплушек. Износ оборудования на ТЭЦ превышал 80 процентов.
Потребовалось много сил, чтобы переломить ситуацию. Стали налаживать дисциплину, взялись за переоснащение и в итоге добились неплохих результатов. Например, до меня на ТЭЦ в течение одиннадцати лет строили котел №8. Было мнение, что строительство вообще надо прекратить, котел демонтировать. Но потом все-таки, посоветовавшись со специалистами, с Ростехнадзором, мы решили его восстановить. Построили за 4 месяца. Его пуск хочется отметить особо, поскольку котел обеспечивает не только собственные нужды завода, но и подает тепло в Пролетарский район. А ведь именно в Пролетарском живет очень много металлургов.
Сегодня процент изношенного оборудования на ТЭЦ-ПВС снизили до 64, что уже приемлемо. Хотя цифра эта – не последняя, показатель будем и впредь улучшать. Да и весь завод за эти годы совершенно преобразился. Мне приходилось бывать на металлургических производствах в Германии. Так вот сегодня «Тулачермет» не уступает лучшим европейским металлургическим заводам не только в производственных и экологических показателях, но и в эстетике производства. Все заасфальтировано, везде брусчатка, газоны, здания в приличном виде. Похоже, скорее, на городские улицы.
Только в последние годы на ТЭЦ было очень много сделано по устранению замечаний экспертизы промышленной безопасности. Продлили ресурс на 4 года после капремонта турбогенератора №5. Заменили отработавшие свой срок пароперепускные паропроводы того же ТГ-5, трансфертный и питательный трубопроводы, быстродействующую редукционно-охладительную установку. Закончили перевод технологического оборудования с напряжения 3,15 на 6 киловольт. А это уменьшение потерь в электрических цепях и упрощение ремонтов. В 2009 году был запущен в эксплуатацию турбогенератор № 3 с современными средствами управления. Недавно начали демонтаж с последующим капитальным ремонтом турбокомпрессора-1700.
- Вас направляли и на другие участки завода, и там вы тоже добивались успехов.
- За 10 лет мне довелось пройти едва не все основные производства. Был начальником доменного цеха, начальником аглодоменного производства, начальником производственного отдела, заместителем управляющего по капитальному строительству, директором по производству. Но в итоге вновь был назначен начальником ТЭЦ-ПВС.
- ТЭЦ-ПВС по объемам производства сама как приличный завод. Недаром ее считают сердцем «Тулачермета». Расскажите, что представляет собой структура вашего производства сегодня?
- За минувшее десятилетие ТЭЦ-ПВС претерпела некоторые изменения в организационной структуре и кадровой политике. Ротация и оптимизация производства позволили снизить количество работающих до 253 человек. Существенно повысилась производительность труда. Сегодня коллектив обеспечивает завод и сторонних потребителей энергоресурсами в полном объеме. Организовано, так сказать, производство по потребности. В настоящее время ТЭЦ имеет четыре основных участка, которые раньше по праву назывались цехами. Первый в технологической цепи – химический. Там производится фильтрование, осветление, умягчение, обессоливание воды. Возглавляет его очень опытный специалист – Галина Васильевна Бодрова. В структуре участка лаборатория химического анализа, лаборатория масел и экспресс-лаборатория. Командует этим хозяйством Елена Владимировна Спиридонова. Далее котельный участок. Здесь установлены энергетические котлы: водогрейные, котлы среднего давления и высокого давления. Начальник участка – Михаил Александрович Румянцев, старший мастер – Александр Евгеньевич Романов. Оба высокопрофессиональные работники. Не менее важен турбинный участок. Здесь и происходит выработка электроэнергии, в машинном зале работают воздуходувки, компрессоры и генераторы. Начальник там Валерий Александрович Терехов, в прошлом офицер-подводник. И, наконец, электроучасток, где происходит распределение и учет электроэнергии, синхронизация тока с внешними сетями, контроль и управление работой генераторов и трансформаторов. Возглавляет его один из опытнейших электриков «Тулачермета» – Николай Иванович Сашилин.
- Говорят, что вы строгий руководитель. Если рассуждать образно, для того, чтобы железо хорошо работало, люди тоже должны быть железными?
- Металлургия есть металлургия. Она сродни военному производству. Дисциплина должна быть железной. От этого выигрывают все – в том числе добросовестный рабочий. Но в тоже время нельзя завинчивать гайки до упора. Должно быть и поощрение, а здесь важно не только доброе слово, но, прежде всего, хорошая зарплата.
- Вероятно, уже просматриваются перспективы развития ТЭЦ-ПВС на ближайшие годы?
- В этом году мы намерены завершить капремонт турбокомпрессора ТК-1700, уже приступили к демонтажу фундамента, новое оборудование дожидается на складе. Кроме того, приступили к экспертизе фундамента генератора №2. Намечается проектирование фундамента и монтаж. Можно еще сказать о предстоящем серьезном ремонте главного здания ТЭЦ. Для этих целей руководство завода выделило 11 млн рублей. Более дальние планы: замена двух котлов среднего давления, которые исчерпали свои ресурсы – экспертизу на продление приходится делать ежегодно. Это очень важный сектор производства, обеспечивающий энергией воздуходувные машины.
- Удачи вам и вашему коллективу.

Александр КУЗНЕЦОВ.

Сегодня в составе металлургического комбината АО «АрселорМиттал Темиртау»:
- коксохимическое производство;
- аглодоменное производство;
- сталеплавильное производство;
- прокатное производство;
- единое ремонтно-монтажное управление;
- отдел главного энергетика;
- транспортное управление.

Коксохимическое производство

Коксохимическое производство в составе шести коксовых батарей производственной мощностью 3,5 млн. тонн кокса в год.
Сырьем коксохимического производства служат коксующиеся угли Карагандинского угольного бассейна.

В состав КХП также входят:
- Цеха химического улавливания
- Коксовый цех
При коксовании образуется основной продукт - кокс и сопутствующие - газ и смола, которые поступают в цех химулавливания, ректификации, смолоперегонный цехи, где получают сопутствующие химические продукты.

Аглодоменное производство

Проектная мощность аглопроизводства - 6 млн. тонн в год. Включает в себя дробильно-сортировочную фабрику с усреднительными складами, участки подготовки шихтовых материалов и шламов, аглофабрику, доменный цех и шлакоперерабатывающий участок. Дробильно-сортировочная фабрика обеспечивает прием, дробление, складирование и усреднение материалов, предназначенных для производства агломерата. Три агломерационных машины с общей площадью спекания 1008 кв.м. производят агломерат для потребностей доменного цеха.
В качестве сырья используются руды и концентраты ТОО «Оркен», а также концентрат и окатыши АО «ССГПО». В качестве флюсов - покупные известняк, доломит и известь собственного производства.

Доменный цех выплавляет передельный и литейный чугуны для конверторного и фасонно- литейного цехов. В состав доменного цеха входят четыре печи объемом ДП1 - 1719м3, ДП2 – 2291м3, ДП3 – 3200м3, ДП4 - 3200м3.
ДП-2 представляет собой агрегат нового поколения по уровню технической оснащенности, надежности и влиянию на окружающую среду. Реконструкция доменной печи явилась одним из самых масштабных и дорогостоящих инвестиционных проектов «АрселорМиттал Темиртау». Проектная мощность печи составляет 1,3 млн. тонн чугуна в год.
В результате реконструкции объем печи увеличен на 300 кубических метров, а ее производительность – на 15%. Кроме того, сама печь после капремонта соответствует европейскому уровню.
Уникальность проекта - в установке современного оборудования на всех участках печи, использовании комплектующих в основном западного производства. Проектная документация разработана фирмой «PAUL WURTH», являющейся частью компании «АрселорМиттал», совместно с проектно-конструкторским отделом металлургического комбината. Установлен новый бесконусный засыпной аппарат, от которого зависит как долговечность работы доменной печи, так и ее производительность, а также расход кокса. Кроме того, в ходе реконструкции были построены новые воздухонагреватели системы Калугина. Они позволяют удерживать температуру дутья на уровне 1230 градусов. Аналогичные воздухонагреватели уже установлены на лучших металлургических предприятиях мира, в том числе и на заводах компании «АрселорМиттал». В общей сложности это примерно 230 устройств.
Были смонтированы два электрофильтра нового поколения, предназначенные для очистки отходящих газов от бункерной эстакады и литейного двора. Два каупера конструкции Калугина обеспечивают температуру дутья 1250 градусов. Плоский литейный двор позволяет обеспечить безопасность и улучшить условия труда горновых на рабочей площадке. Для вскрытия и забивки чугунных леток установлены малогабаритные машины новой конструкции. Желоба, по которым идут чугун и шлак, укрыты, а отходящие газы улавливаются, очищаются и только потом выбрасываются в атмосферу. Избыточный доменный газ теперь будет служить для выработки пара на новой котельной.
Для получения чугуна используются современные технологии доменной плавки.

Сталеплавильное производство

В состав сталеплавильного производства входят кислородно-конвертерный цех и 3 линии МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок). Машина непрерывного литья заготовок - МНЛЗ-3 предназначена для производства сортовой заготовки размерами 130 на 130 и 150 на 150 миллиметров на территории действующего конвертерного цеха. Производительность машины рассчитана на 1,2 млн. тонн заготовок в год, что обеспечит потребности сортопрокатного цеха. МНЛЗ-3 была полностью адаптирована под имеющийся цех.
Конверторный цех имеет три кислородных конвертора емкостью 300 тонн и два миксера по 2000 тонн, две установки печь-ковш, 2 радиальные машины непрерывного литья заготовок, каждая мощностью 2,6 млн.тонн слябов в год. При производстве конверторной стали из фосфористого чугуна применяется комплекс современных способов выплавки металла.

Прокатное производство

В состав прокатного производства входят цех горячего проката, два цеха холодного проката и цех горячего цинкования и алюминирования, линия полимерных покрытий.

Горячий прокат:

Выборочная зачистка слябов перед горячей прокаткой обеспечивает качество поверхности прокатанного металла, свободную от плен, не металлических включений и других дефектов поверхности, которые напрямую могут повлиять на качество оцинкованной и луженой стали. Путем строго контроля за температурой прокатки и смотки полосы, механические свойства одинаковы по всем ее направлениям. На линии также установлена система непрерывного контроля за толщиной для обеспечения стабильной толщины металла.

Холодной прокат:

Перед холодной прокаткой поверхность полосы горячекатаного металла подвергается травлению раствором соляной кислотой на двух линиях травления. Затем в зависимости от требуемой конечной толщины полоса проходит через 5-ти или 6-ти клетевой стан холодной прокатки. На данной стадии производится подрезка кромок.
Проектная мощность 5-ти клетевого стана-1300 тыс. тонн, 6-ти клетевого-850 тыс. тонн в год.

Белая жесть

Технологический процесс включает следующие стадии обработки:
- холодная прокатка углеродистой стали;
- электролитическая очистка поверхности от механических загрязнений полосы-отжиг и дрессировка;
- обезжиривание и подготовка полосы к основному процессу - лужению;
- электролитическое лужение (проектная мощность трех линий-375 тыс.тонн в год);
- порезка на листовые заготовки.

Цех горячего цинкования и алюминирования (ЦГЦА)

Основные агрегаты цеха:
- 2 агрегата непрерывного горячего алюмоцинкования суммарной мощностью 620 тыс. тонн в год;
- агрегат поперечной резки;
- профилегибочный агрегат;
- линия полимерных покрытий проектной мощностью 85 тыс. тонн в год.
Технология горячего оцинкования включает в себя технологические операции: химическую очистку поверхности металла, термохимическую обработку стальной полосы, нанесения покрытия, регулирования толщины покрытия, отпуск, охлаждение, дрессировку и правку металла, пассивацию и промасливание проката с покрытиями.

Прокат с полимерным покрытием

Технология нанесения полимерного покрытия заключается в химической подготовке полосы, нанесении краски на полосу, термообработке полосы для полимеризации (закрепления) краски. Задача заключается в равномерном нанесении покрытия, получении однородной поверхности и требуемой толщины покрытия.
Окраска рулонной стали производится на автоматизированных линиях валковым методом. Для окрашивания проката применяется полимерное покрытие.

Сортовой прокат

Изготовление сортового проката осуществляется методом горячей прокатки на прокатном стане, при этом используется углеродистая сталь обыкновенного качества или низколегированные марки стали. Сортопрокатный цех спроектирован для производства различных видов металлопродукции для строительной индустрии и машиностроения: арматура, круг, квадрат, полоса, уголок, швеллер. Мощность стана - 400 тыс. тонн продукции в год.
В состав сортопрокатного стана входит черновая, промежуточная и чистовая группы клетей, система термической обработки проката, холодильник, участок порезки и формирования готового проката к отгрузке.

Единое ремонтно-монтажное управление

Единое ремонтно-монтажное управление является самостоятельным структурным подразделением управления АО «АрселорМиттал Темиртау» и находится в непосредственном подчинении директора по ремонтам.
Основной целью ЕРМУ является:
-обеспечение надежной работы механического оборудования подразделений АО «АрселорМиттал Темиртау», необходимой для выпуска конкурентоспособной продукции при наименьших затратах трудовых, материальных и финансовых ресурсов.
В ЕРМУ планируются:
-текущие и капитальные ремонты оборудования и агрегатов;
-количество полуфабрикатов, запчастей и сменного оборудования, необходимое для обеспечения работоспособности оборудования подразделений АО «АрселорМиттал Темиртау»;
-производство ремонтных работ, необходимое для обеспечения работоспособности оборудования подразделений АО «АрселорМиттал Темиртау»;
-производство металла на ремонтно-эксплуатационные нужды подразделений АО «АрселорМиттал Темиртау».
ЕРМУ разрабатывает графики планово-предупредительных ремонтов основных агрегатов и оборудования и корректирует установленные сроки ремонтов в связи с производственной необходимостью.

Отдел главного энергетика

В состав отдела главного энергетика входят:
-ТЭЦ-ПВС;
-ТЭЦ-2;
-Паросиловой цех (ПСЦ);
-Кислородный цех;
-Газовый цех;
-Цех водоснабжения (ЦВС);
-Цех гидротехнических сооружений и гидротранспорта (ГТСиГ);
-Цех очистных сооружений (ЦОС);
-Цех ремонта энергооборудования металлургических цехов (ЭнРЦ);
-Цех ремонта электрооборудования металлургических цехов (ЦРЭМЦ);
-Электроремонтный цех (ЭРЦ);
-Цех сетей и подстанций (ЦСП);
-Цех технологической диспетчеризации (ЦТД);
-Цех вентиляции;
-Центральная заводская электротехническая лаборатория (ЦЗ ЭТЛ);
-Центральная теплотехническая лаборатория (ЦТТЛ);
ТЭЦ-ПВС - обеспечение цехов комбината электрической и тепловой энергией, доменным дутьём, химочищенной водой. Установленная мощность ТЭЦ-ПВС - 192 МВт/ч.

ТЭЦ-2 - обеспечение цехов электрической и тепловой энергией, химически очищенной и обессоленной водой. Кроме этого ТЭЦ-2 обеспечивает теплом и электроэнергией город Темиртау. Установленная мощность ТЭЦ-2 - 435 МВт/ч.

Паросиловой цех предназначен для обеспечения цехов и производств комбината энергоносителями (пар, сжатый воздух, химочищенная вода) различных параметров.

Кислородный цех обеспечивает производство продуктами разделения воздуха (кислородом, азотом, аргоном), а также вырабатывает цехам-потребителям сырой и осушенный сжатый воздух. Возможность по производству кислорода составляет 144 тысячи кубических метров в час.

Транспортное управление

Транспортные службы включают в себя:
-отдел транспортной логистики, грузовой и коммерческой работы;
-организация внешних перевозок, грузовой и коммерческой работы;
-автотранспортный цех, который обеспечивает производственный цикл комбината автомобильными перевозками, обеспечивает перевозку персонала комбината, текущий ремонт и техническое обслуживание автотранспорта и ДСТ,
-управление железнодорожного транспорта.
В УЖДТ входят :
-Цех по текущему содержанию и ремонту пути, который производит тех.обслуживание и ремонт ж/д путей, зданий и сооружений, эксплуатацию путевой и снегоуборочной техники.
-Цех подвижного состава осуществляет текущий ремонт и обслуживание локомотивов, вагонов в специализированных депо и на станциях.
-Цех эксплуатации организует внутренние, в том числе технологические, перевозки грузов, а также погрузочно-выгрузочные операции на грузовых фронтах цехов и производств.

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛЛВЛ 1. Аналитический обзор и иосіаиовка задачи 10

Современное состояние вопроса построения, исследования и 10 оптимизации топливно-энергобаланса металлургического комбинат

Современное сосюяние вопроса математического 15 моделирования и оптимизации источника энерюснабжения промышленного предприятия

Парогазовые технологии на современном этапе развития 21 энергетики

1.4. Постановка задачи 30
ГЛЛВЛ 2. Построение математических моделей ПГУ-ВГЭР, ТЭЦ- 32
ПВС и математической модели усредненного металлургического
комбината

2.1. Описание математической модели ПГУ-ВГЭР 32

Описание математической модели ГТУ 32

Описание математической модели котла-утилизатора 41

Моделирование геплофизических свойств воды и 44 водяного пара

Математическое описание рабоїьі іепловой схемы 48 паровой турбины ПГУ-ВГЭР

Методика упрощенных расчетов показателей 50 ушлизационных и сбросных схем ПГУ-ВГЭР

2.2. Интеграция математической модели ТЭЦ-ПВС с ПГУ-ВГЭР в 55
расчет энергобаланса металлургического комбината

Постановка задачи схемно-параметрической оптимизации 60 ТЭЦ-ПВС в рамках рассмотрения полною энергобаланса металлурі ического комбината

Критерии оптимизации энеркмехнологической системы, 63 включающей ТЭЦ-ПВС, в рамках полного энергобаланса металлу pi ического комбината

Особенности применения меюдов ошимизации в задачах 64 оптимизации меіаллургических и теплоэнергетических процессов

Краткое описание применяемого метода оптимизации DSFD 65 (Метод прямого поиска возможных направлений)

Поиск глобальною оптимума на базе мноюкрагного поиска 67 локальных оптимумов

ГЛАВА 3. Расчетно-теоретичсское исследование характеристик ГТУ 70
и ПГУ, работающих на ВГЭР меіаллурі ическоіо комбината

Особенности применения парогазовых технологий в условиях 70 металлургического комбинат

Характеристики доменною і аза 71

Характеристики коксового газа 73

Харак і еристики конвертерною і am 74

Характеристики простого цикла ГТУ при работе на различных 77 топливах

Характеристики ПГУ с ко і лом - утилизатором (ІІГУ-КУ) при 100 работе на различных іазовьіх топливах

Выводы 103

ГЛАВА 4. Опіимизация схемно-парамеїрических решений ТЭЦ-ПВС 105
металлургическої о комбината
4.1. Структура топливно-энергетическою баланса 105

металлурі ического комбинаїа

Топливно-знеріегические балансы зарубежных 111 металлургических заводов

Топливно-энергетический и материальный балансы 115 усредненного металлургическою комбинат

Схемно-параметрическая оптимизация энергоснабжения 126 усредненного металлургическою комбината на базе традиционных паротурбинных установок по критерию минимума потребления топливно-знеріеіических ресурсов

Схемно-параметрическая оптимизация энергоснабжения 131 усредненною металлурі ического комбината на базе традиционных паротурбинных усіановок по критерию минимума затрат на топливно-энергетические ресурсы

Схемно-параметрическая оніимизация энергоснабжения 136 усредненного металлургическою комбинаїа на базе ПГУ-ВГЭР

по криіерию минимума иоіребления топливно-энергетических ресурсов.

4.7 Схемно-параметрическая ошимизация энергоснабжения 141
усредненного металлургическою комбинаїа на базе ПГУ-ВГЭР

по критерию минимума затрат на топливно-знеріетические ресурсы.

4.8 Схемно-параметрическая оптимизация эиерюспабжспия 147
усредненною металлурі ическою комбината на базе ПГУ-ВГЭР

по критерию минимума шраг на гопливноонеріетические
ресурсы в условиях увеличения стоимости природної о газа.
4.9. Схемно-параметрическая ошимизация энергоснабжения 149
усредненною металлургическою комбинаїа на базе ПГУ-ВГЭР
по критерию минимума суммарных (интегральных) затрат.
Выводы 151

Выводы по работе 152

Литература 154

Введение к работе

Одной из наиболее акіуальньїх проблем в черной металлургии является повышение энерюэффективности и ЭКОЛ01ИЧНОСГИ производства на металлургических предприятиях. В условиях постепенного роста цен на топливно-энергетические ресурсы, энергопотребление при производстве стали становится всё более и более значимым фактором. Крупный металлургический комбинат полного цикла можеі имеїь производительность около 10 млн. т. стали в год и поіреблять колоссальное количеспю топлива - более 10 млн. т у.т. в год. В целом по стране иредприяіия черной металлургии потребляют около 15% всею производимого природного юплива и более 12% электроэнергии. Доля предприятий черной меіаллуріии в общем объеме промышленной продукции Российской Федерации составляет весомую величину - более 12%.

По оценкам, потенциал энергосбережения российских металлургических нредприяіий составляет 20-30%. Доля покупных энергоресурсов - угля, кокса, природного газа и электроэнергии - в сірукіуре себестоимости проката составляет 30-50%, что говори і о высокой энергоемкости производства. Значительного эперюсбережения можно добиться, в первую очередь, за счет рационального построения и оптимизации топливно-энергетического баланса металлургического комбината, а также оптимизации энерюиснользования в отдельных технологических процессах.

ТЭЦ-ПВС меткомбината компенсирует небаланс производственного пара, одновременно обеспечивая утилизацию ВГЭР, отпускает заданные объемы сжатого воздуха и электроэнергию. "Го есть является важнейшим звеном, замыкающим юпливно-знеріеіический баланс меткомбината по этим энергоносителям, поэтому вопросы оптимизации энергоиспользования в отдельных технологических процессах должны рассматриваться совместно не только между собой, но и включать вопросы, касающиеся энергетики предприятия.

Для решения этих задач необходимо применение сие і ємного анализа для энерготехнологическою комплекса металлургического комбината,

6 являющеюся сложной системой.

На мноіих меткомбинаїах оборудование ТЭЦ-ПВС физически и морально усгарело, в связи с чем назрела необходимосіь проводить ее техническое перевооружение, используя современное или даже разрабатывая новое энергетическое оборудование.

Повышение экономии ТЭР, снижение выбросов вредных веществ и парниковых газов, а, следовательно, повышение экономической эффективности меткомбината, за счет разработки оптимальных схемно-параметрических решений ТЭЦ-ПВС на базе ИГУ и с увязкой топливно-энергетического баланса металлургического комбината являеіся весьма актуальной задачей.

Цель работы. Целью рабоїьі является разработка и выбор оптимальных схемно-параметрических решений "1ЭЦ-ПВС на базе ПГУ в увязке топливно-энергетического баланса металлургического комбината Для достижения указанной цели требуеіся

разработать математическую модель ТЭЦ-ПВС, включающую модель ПГУ (ГТУ) на ВГЭР, модель пароіурбинной ТЭЦ-ПВС, позволяющую проводить расчет и оптимизацию схем и параметров 1ЭЦ-ПВС с учетом полною топливно-энергетического баланса ме і комбината;

разработать метод оценки оптимальных обласіей применения ПГУ и ГТУ, ПТУ-ТЭЦ, рабоїающих на ВГЭР меіаллурі ического комбината;

разработать инструмент выбора оптимальной страгеїии развития ТЭЦ-ПВС на основе математических моделей и методов с учетом полного топливно-знеріеі ического баланса меткомбинаїа.

Научная новизна рабопл заключается в следующем:

Впервые разрабоїана единая матемаїическая модель ТЭЦ-ПВС, включающая модель ПГУ на ВГЭР, модель паротурбинной ТЭЦ и ПВС, позволяющая проводить расчет и ошимизацию схем и параметров ТЭЦ-ПВС с учетом полного топливно-энергетическою баланса меткомбината.

Получены характернеіики ПГУ-КУ на гопливах ВГЭР меткомбината, установлено, что при одинаковых начальных параметрах ГТУ на их

7 характеристики оказьіваеі влияние объемное содержание в топливе ССЬ, СН 4 , ЬЬО, СО, Иг, СЬ, N 2 (по степени убывания влияния).

Получены условия взаимозаменяемости топлив ВГЭР для ПГУ-КУ, показано, что в зависимости от состава юплива ВГЭР ГТУ (ПГУ) ее агрегатная и схемная реализация должна бьпь различна. Для группы низкокалорийных смесей (до 12 МДж/м) на основе доменного, конвертерною и природного газов должен использоваться топливный компрессор ГТУ динамического действия; для группы высококалорийных смесей (более 17 МДж/м 3) на основе коксового и природною газов - топливный компрессор ГТУ объемного действия.

Установлено, что для задач наращивания только электрической мощности оптимально использование ПГУ, для задач замены оборудования с высокой долей отопительной нагрузки - ПТУ, для задач замены оборудования с наращиванием электрической мощное і и и с высокой долей производственной тепловой нагрузки - сочетание ПТУ и ПГУ (ГТУ) на ВГЭР металлургического комбината, которое зависит от структуры производства меткомбината.

Усыновлено, что сущее і вую г оптимальные области применения на ТЭЦ-ПВС металлургическою комбината ИГУ-ТЭЦ и ГТУ-ТЭЦ, работающих на топливах ВГЭР, в зависимости от нарамеїров отпуска тепла.

Пракіическан ценность рабоїьі сосюит в том, что разработанные в ней меюды и ее результаты позволяют решить сложную задачу формирования энергетической стратегии металлуріических производств. Разработанная методика рекомендуется к использованию при техническом перевооружении и модернизации 1ЭЦ-ПВС металлургических комбинатов России и стран СНГ.

Достоверное и» и обоснованное! ь резулыатов работы обусловлены применением современных меюдов термодинамическою анализа, апробированных методов маїематического моделирования, надежных и отработанных методов системных исследований в промышленной теплоэнергетике, применением широко используемых методик расчетов теплоэнергетических агрегатов и достоверных справочных данных, сравнением полученных результатов с данными друїих авторов и данными, полученными

8 при проведении энергоаудита теплоэнергетических систем металлургических производств.

разработанную методику и оптимизационную математическую модель ТЭЦ-ПВС, включающую ГТУ- и ПГУ-ВГЭР, интефированную в оптимизационную математическую модель металлургическою комбината;

результаты расчетных исследований характеристик и энергетических показателей эффективности парогазовых и газотурбинных установок, работающих на ВГЭР металлурі ическою комбината

резулыагы оптимизационных исследований и поиска структуры ТЭЦ-ПВС, включающей Г ГУ- и ПГУ-ВГЭР, с учетом полного топливно-энергетического баланса металлурі ическою комбинат.

Личный вклад автра заключается:

в разработке методики и оптимизационной математической модели ТЭЦ-ПВС, включающей ГТУ- и ПГУ-ВГЭР, ишетрированной в оптимизационную математическую модель металлургического комбината;

в проведении расчешых исследований характеристик и энергетических показателей эффективности парогазовых и газотурбинных установок, работающих на ВГЭР металлургического комбината

в проведении оптимизационных исследований структуры энергоисточника металлургическою комбината, построенного на базе традиционного паротурбинного, а также газотурбинного и парогазовою оборудования с учетом полного топливно-энергетическою баланса металлургическою комбината.

Апробация и публикации. Результаты работы были представлены на VIII-XII Международных научно-технических конференциях сіудентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (МЭИ; 2002-2006 г.г.), II и III Всероссийских школах-семинарах молодых ученых и специалистов "Энергосбережение - теория и пракшка" (МЭИ; 2004 г и 2006 г.), III Международной научно-пракіической конференции "Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее" (МИСиС, 2006 г.).

Авгор выражает свою глубокую признаїельность за консультации, поддержку и творческое участие при выполнении работы проф. д.т.н. Султангузину И.А., к.т.н. Ситасу В. И., Яшину АЛ I.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка использованных исгочников. Работа изложена на 167 стр. машинописного текста, содержит 70 рисунков, 9 таблиц. Список использованных источников состой і из 136 наименований.

Введение

Теоретическая часть

1 Энергетическое хозяйство ЧерМК ОАО «Северсталь»

2 Описание существующей ситуации

3 Характеристика оборудования I очереди ТЭЦ-ЭВС-2 ОАО «Северсталь»

3.1 Основное теплоэнергетическое оборудование

3.2 Общая характеристика тепловой схемы ТЭЦ-ЭВС-2

3.3 Общая характеристика электрической схемы ТЭЦ-ЭВС-2

3.4 Характеристика паровых турбин ТЭЦ-ЭВС-2

3.5 Теплофикационная установка

3.6 Характеристика паровых котлов ТЭЦ-ЭВС-2

3.7 Пиковые водогрейные котлы КВГМ-100 ст. № 1, 2

4 Топливный режим ТЭЦ-ЭВС-2

5 Характеристика основного оборудования II очереди ТЭЦ-ЭВС-2

5.1 Энергетический котел Е-500-13,8-560 ГДП (ТПГЕ-431)

5.2 Паровая турбина Т-110/120-130-5

5.3 Характеристики газовой турбины SGT 800, фирма «Siemens»

6 Обзор периодической литературы

Расчетная часть

1 Расчет тепловой схемы ГТУ с охлаждением

1.1 Исходные данные

1.2 Определение параметров рабочего тела в компрессоре

1.3 Тепловой расчет основных параметров камеры сгорания ГТУ

1.4 Определение параметров рабочего тела в газовой турбине

1.5 Расчет энергетических показателей ГТУ

1.6 Расчет системы охлаждения

2 Расчет полного сгорания топлива

3 Расчет тепловой схемы ПГУ-С (сбросного типа)

Организационно-экономический раздел

1 Расчет технико-экономических показателей

1.1 Расчет капитальных вложений

1.2 Расчет расходов условного топлива на эксплуатацию оборудования

1.3 Расчет экономического эффекта

1.4 Расчет срока окупаемости и коэффициента экономической эффективности

Безопасность жизнедеятельности

1 Анализ условий труда

2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда

3 Расчет шумовой характеристики

4 Меры по обеспечению устойчивости объекта в условиях ЧС

Экологическая часть

Заключение

Список использованных источников

Введение

Череповецкий металлургический комбинат ОАО «Северсталь» - одна из крупнейших в мире вертикально интегрированных сталелитейных и горнодобывающих компаний. Одним из преимуществ ЧерМК является его географическое положение. Череповец, где построен комбинат, находится на стыке трех экономических районов: Европейского Севера, Северо-Запада и Центра России.

ОАО «Северсталь», открытое для всего нового в области металлургического оборудования и технологий, является крупнейшим разработчиком и поставщиком технологий на рынке интеллектуальной собственности. По числу полученных патентов на изобретения компания - одна из лидеров Российской металлургии. Основная часть изобретений получена на новые марки стали, новые технологии их производства, совершенствование металлургического оборудования и конструкции новых агрегатов. Кроме того, стратегическим направлением ЧерМК ОАО «Северсталь» является внедрение новых технологий, прогрессивных, как с точки зрения создания конкурентоспособной продукции, так и экологической безопасности. теплоэлектроцентраль газовый турбина

Череповецкий металлургический комбинат включает восемь видов производств: агломерационное, коксохимическое, доменное, сталеплавильное, горячекатаного плоского проката, холоднокатаного проката, сортопрокатное и трубное.

Обеспечением потребностей металлургического комбината в электрической и тепловой энергии, их рациональным использованием, обеспечением надежной и бесперебойной работы энерго- и электрооборудования, занимается Управление главного энергетика (УГЭ).

УГЭ включает в себя следующие цеха: ТЭЦ-ПВС, ТЭЦ-ЭВС-2, ТСЦ, газовый цех, кислородный цех, цех водоснабжения, цех электроснабжения, центр энергосбережения.

На ЧерМК ОАО «Северсталь» имеется дефицит как пара для технологических нужд (в зимний период), так и электроэнергии. Если смотреть в процентном соотношении, то потребность комбината в электроэнергии покрывается от собственных производителей примерно на 65 % (на ТЭЦ-ЭВС-2 приходится 25 %, на ТЭЦ-ПВС 35 %, на теплосиловой цех 3 %, на газовый цех 2 %), остальные 35 % электроэнергии закупаются. Выработка дополнительной мощности всегда целесообразнее, т.к. дополнительные затраты на топливо оказываются меньше стоимости дополнительной покупной электроэнергии. К тому же ремонтные циклы основного оборудования не соответствуют друг-другу (капремонт: котел -3 года, турбина - 4 года). Этим обусловлена необходимость расширения ТЭЦ-ЭВС-2.

Одним из решений этой проблемы может быть установка ПГУ со сбросом газов в топку котла. Одним из плюсов данной установки является то, что в топку котла подаются газы, имеющие повышенную температуру, и следовательно расход теплоты для подогрева топочных газов снижается, это является причиной увеличения КПД всей комбинированной установки.

1. Теоретическая часть

1 Энергетическое хозяйство ЧерМК ОАО «Северсталь»

Энергохозяйство ЧерМК ОАО «Северсталь» представляет собой сложный энергетический комплекс, в структуру которого входят 9 энергоцехов.

ТЭЦ-ЭВС-2 - теплоэлектроцентраль электровоздуходувная станция № 2 - является структурным подразделением Череповецкого металлургического комбината ОАО «Северсталь» и входит в управления главного энергетика дирекции по производству.

Основными задачами ТЭЦ-ЭВС-2 являются:

выработка электроэнергии для цехов ОАО «Северсталь»;

отпуск тепла с паром для нужд производства;

отпуск тепла с горячей водой для теплофикации ОАО «Северсталь»;

выработка химочищенной воды для технологических нужд;

использование (утилизация) горючих отходов металлургического производства (доменного и коксового газы, промпродукта после переработки угля);

обеспечение дутьем необходимых параметров доменных печей №№5(4).

Установленная электрическая мощность составляет 160 МВт; тепловая: по пару - 370 т/час, по горячей воде - 360 Гкал/час.

Режим работы агрегатов ТЭЦ-ЭВС-2 круглосуточный.

Схема выработки электрической и тепловой энергии комбинированная.

ТЭЦ-ЭВС-2 обеспечивает технологические нужды ОАО «Северсталь» тепло- и электроэнергией и другими ресурсами, позволяет избежать глубоких ограничений в электроэнергии от системы, возможность ввода новых объектов, развитие, реконструкцию и разрешение действующих производств.

ТЭЦ-ПВС - теплоэлектроцентраль паровоздуходувная станция.

Основные задачи цеха:

выработка электроэнергии для производств комбината и собственных нужд;

выработка дутья для доменных печей № 1-4;

использование (утилизация) горючих металлургических газов (доменного и коксового).

Основными задачами ТСЦ (теплосилового цеха) являются: выработка тепловой и электрической энергии; бесперебойное снабжение потребителей промышленным паром, химочищенной, питательной и горячей водой, топочным мазутом; обеспечение экономичной, безаварийной работы оборудования и сетей цеха.

Газовый цех занимается очисткой доменного газа, бесперебойным обеспечением газообразным топливом структурных подразделений комбината, транспортировкой газа и поддержанием его параметров в заданных пределах, выработкой электроэнегрии ГУБТ, выработкой углекислоты. В качестве газообразного топлива на ЧерМК используются доменный, коксовый и природный газы, а также их смеси различной теплотворной способности.

Кислородный цех обеспечивает своевременное производство и занимается обеспечением подразделений комбината и сторонних потребителей сжатым воздухом, продуктами его разделения (кислородом, азотом, аргоном и водородом установленного качества), обеспечивает безаварийную и экономичную работу оборудования и сетей цеха.

Цех водоснабжения обеспечивает бесперебойное водоснабжение свежей технической, оборотной водой, занимается водоотведением в соответствии с требованиями по качеству воды цехов и сторонних организаций, обеспечивает подразделения Общества питьевой водой для удовлетворения бытовых нужд работников структурных подразделений. Также цех обслуживает экологические объекты, исключает попадания загрязненных вод в поверхностные источники города Череповца.

Цех электроснабжения обеспечивает электроснабжение подразделений комбината и сторонних потребителей. Основными задачами цеха являются эксплуатация и ремонт оборудования главных понизительных подстанций, воздушных и кабельных электрических сетей, сетей наружного освещения, испытание защитных средств.

Основными задачами цеха энергосбережения являются:

контроль и наладка тепловых режимов работы топливопотребляющих агрегатов и режимов сжигания топлива;

контроль основных теплотехнических и теплоэнергетических показателей работы основного оборудования;

обеспечение учета количества и контроля качества энергоносителей;

выявление в момент возникновения и ликвидации средствами противопожарной автоматики загораний и пожаров на объектах ОАО «Северсталь» с целью снижения экономического ущерба и потерь;

снижение непроизводительных затрат и потерь при производстве и распределении энергоресурсов, повышение эффективности их использования;

обеспечение мониторинга за воздействием на окружающую среду.

2 Описание существующей ситуации

ТЭЦ-ЭВС-2 входит в состав объектов теплосилового хозяйства ОАО «Северсталь» и совместно с другими энергоисточниками комбината (ТЭЦ-ПВС и теплосиловым цехом) является источниками пара для технологических нужд, горячего водоснабжения, отопления и вентиляции комбината и г.Череповца. Кроме того, она вместе с другими генерирующими энергоисточниками ОАО «Северсталь» и энергосистемой покрывает потребности комбината в электроэнергии.

На I очереди ТЭЦ-ЭВС-2 установлены:

Два энергетических котла Е-500-13.8-560 ГДП (ТПГЕ-431), производительностью по 500 т/ч каждый с давлением пара - 140 ата и температурой - 560°С;

два турбоагрегата типа ПТ-80-130, электрической мощностью по 80МВт;

два водогрейных котла типа КВГМ-100, производительностью 100 Гкал/ч каждый.

Для энергетических котлов используется доменный и коксовый газы как базовое топливо, в качестве замыкающего - твердое топливо. Природный газ используется по необходимости.

ТЭЦ-ЭВС-2 была спроектирована с учетом её дальнейшего расширения.

Основное оборудование 1-ой очереди расположено в здании, предусматривающем установку 3-го котла и 3-ей паровой турбины.

Установка оборудования 2-ой очереди предусмотрена поэтапно, тремя пусковыми комплексами:

Паровой энергетический котел Е-500-13.8-560 ГДП (ТПГЕ-431) и его вспомогательное оборудование

Газотурбиная установка (ГТУ), мощностью 45 МВт, газовая компрессорная.

Паровая турбина Т-110/120-130.

Первый пусковой комплекс

Паровой энергетический котел Е-500-13.8-560 ГДП (ТПГЕ-431) устанавливается на месте, предусмотренном для него при строительстве здания ТЭЦ-ЭВС-2 в осях 10-12, Г-Д существующего здания. Котел практически такой же как существующие котлы, но работает только на газообразном топливе.

Для обеспечения работы котла устанавливается 3 вентилятора ВДН-26-0,62, дымососы ДН 26х2-0.62. Дымосоcы размещаются в расширяемой части дымососной.

Сброс дымовых газов предусмотрен в существующую дымовую трубу уже на которую работают два существующих котла.

Устанавливается деаэрационная установка котла типа ДП-500, а так же другое вспомогательное котельное оборудование.

В сетевой установке предусматривается установка дополнительных сетевых насосов, деаэратора подпитки теплосети ДА-200.

Второй пусковой комплекс