Электроэнергия как основа развития эффективного производства стали и пути её экономии

Электроэнергия ТЭС в эти годы составляла около 65,5 % в общем объеме производства и потребления электроэнергии, доля топлива, используемого на ТЭС, – 25 %. Мощность первичных энергоресурсов в России в настоящее время достигла 1,0 ТВт. Ежегодный спрос на электроэнергию увеличивается на 2…4 %, потребление первичных энергоресурсов возрастает на 1…1,5 %. Опережающими темпами развивается и электрометаллургическое производство стали. Причем, основная проблема такой выплавки качественной стали – экономия электроэнергии и повышение КПД её использования. Более 20 % электроэнергии России потребляется в её горно – металлургическом комплексе.

В настоящее время в мире распространены практически два способа массового производства стали: кислородно – конвертерный (около 1,1 млрд.т) и электросталеплавильный (около 450 млн.т). За последние 20 лет мировое производство электростали увеличилось почти вдвое. Без учета Китая в мире за тот же период доля электростали поднялась с 30 до 45 %, а к 2050 г. доля ожидаемого общего производства электростали в тех же странах превысит 50 % [1]. В России к 2020 г. планируемое производство электростали возрастет до 39 %. Лишь в Украине в 2013 г мартеновский способ производства стали, как и непрерывная разливка стали на МНЛЗ, составляли, примерно, по 50 %; в России, соответственно, – почти 18 %, и 80,6 %. В США, Китае и Японии на МНЛЗ разливается 97,4-98,4 % стали, в Германии 96,7 % [2].

Основным сырьем для выплавки электростали является металлический лом. По оценкам различных авторов потребление металлического лома при выплавке стали непрерывно увеличивается и к 2050 г. в мире поднимется до 1-1,1 млрд.т, только в России до 30-35 млн.т амортизационного автомобильного лома.

Сортамент электростали постоянно расширяется. Так, если тридцать лет назад в ДСП производили в основном арматурную, рельсовую и конструкционную стали, то в настоящее время производят и листовую сталь, включая автолист и жесть. Основная проблема использования лома в ДСП – его загрязнение медью, оловом и др. цветными металлами. Их суммарное содержание в рядовом ломе достигает 0,4 %. Решение этой проблемы пока связывается только с подбором шихты.

Растет применение в шихте ДСП железа прямого восстановления. Возрожденный наиболее древний способ (сыродутный способ) производства железа из руд на основе новой техники и вариантов технологий с применением электроплавки в ДСП имеет особое значение, так как позволяет получать сталь, исключая получение чугуна. Получение стали непосредственно из руды в будущем трудно представить без использования электроэнергии и ДСП, устройств для подогрева, вакуумирования и электромагнитного перемешивания металла в ковшовой металлургии.

Развитие способов производства стали находится в прямой зависимости от их технологических характеристик, энергетических и экономических показателей.

По цеховым прямым затратам расход топлива на производство конвертерной стали в 15-20 раз меньше, чем мартеновской стали, а производство электростали может быть существенно дороже и конвертерной, и мартеновской стали. С учетом расхода производных энергоносителей, включая различные полуфабрикаты, например, такие как известь, чугун, изложницы, агломерат, кокс, железорудный концентрат и прочие топливно – энергетические ресурсы (ТЭР), т.е. при сравнении производств стали по их отраслевой, а тем более по общенациональной, энергоемкости энергетические показатели мартеновской и конвертерной стали практически сравниваются, даже, если мартеновская сталь разливается в слитки, конвертерная на МНЛЗ. Так в условиях Украины полная металлургическая энергоемкость производства тонколистового проката, например, соответственно составила 1109,9 и 1069,4 кг у.т./т проката, жидкой стали - 888,4 и 946,4 кг у.т./т жидкой стали [2]. Причем, при производстве конвертерной стали расходный коэффициент полуфабриката - чугуна в этом случае составил 0,906, мартеновской стали – 0,839 т/т, т.е. различался незначительно.