книги из ГПНТБ / Федоров А.П. Экономика энергетики чугунолитейного производства лекции

подовые электропечи для сушки песка и глины, однако это применение должно быть обосновано соответствующим тех­ нико-экономическим расчетом.

Высокотемпературные процессы

1)Плавка металла. Выше уже отмечалось, что к плавиль­ ным печам, применяемым в чугунолитейном производстве, предъявляется ряд требований, основными из которых яв­

ляются:

1)получение металла возможно большей чистоты и точ­ ностихимического состава с необходимой температурой пе­

регрева и минимальной величиной угара;

2)ведение процесса плавки с минимальным удельным расходом топлива и энергии;

3)возможность включения плавильного оборудования в линию потока.

Сточки зрения требований технологии плавки наиболее совершенной является плавка металла в электрической печи.

Однако мероприятия последнего времени по совершенство­

ванию ваграночных печей путем устройства многорядных фурм, применения горячего и кислородного дутья, привели к значительному повышению эффективности вагранки (тем­

пература перегрева повысилась до 1450—1500°, уменьшился угар металла и содержание углерода и серы, к.п.д. вагранки

повысится до 60%).

Весьма важным является выполнение третьего условия: пригодности плавильных печей к условиям поточно-массового производства. В этой части вагранка, как агрегат непрерыв­ ного действия, в наибольшей степени пригодна для проточ­ но-массового производства.

Что же касается электропечей, то в условиях непрерывно­ го производства они пригодны для получения металла при

совместной работе с вагранкой (дуплекс-процесс).

Поэтому основным плавильным агрегатом в поточно-мас­ совом чугунолитейном производстве до настоящего времени продолжает оставаться вагранка.

2) Термообработка литья. При термообработке литья, как

известно, металл нагревается до известной высокой темпера­ туры (но ниже температуры его плавления), благодаря чему ему сообщаются определенные свойства.

По источнику получения тепла нагревательные (термичес­ кие) печи подразделяются на две группы:

1)топливные печи, где источником тепла служит в ос­ новном газообразное топливо;

2)электрические ..печи, где источником тепла является электроэнергия.

Несмотря на большое внимание, уделяемое вопросам тер­ мообработки серого чугуна, позволяющей значительно улуч­ шить его физико-механические свойства и тем самым значи­ тельно расширить область применения чугунного литья, в

массовом производстве этот процесс пока еще мало приме­ няется. Поэтому и конструкции печей для нагрева отливок из серого чугуна представлены в основном периодически дей­

ствующими печами, работающими на газообразном топливе.

Электрические печи не вошли пока еще в производство, как это имеет место при отжиге ковкого чугуна.

Интервалы температур при термообработке серого чугуна

колеблются в пределах 400—1000°С. Расход тепла для отжи­ га тонны годного литья для топливных печей составляет

1000000 ккл или 143 кг усл. топлива/тонну год. литья.

Если при производстве отливок из серого чугуна термооб­ работка применяется только с целью улучшения механических

свойств отливок, то в процессе производства ковкого чугуна отжиг (томление) является основной частью технологическо­ го процесса, без которой невозможно получение самих отли­ вок.

таются электрические печи и тоннельные, особенно печи с из­

лучающими трубками, в которых отжиг производится в кон­ тролируемой атмосфере. Камерные же топливные печи обыч­ но применяются только лишь при незначительных масштабах производства.

Применение перечисленных выше типов печей для отжига ковкого чугуна с точки зрения техники и технологии имеют свои особенности и преимущества, которые достаточно полно освещены как в зарубежной, так и отечественной литературе.

Однако, выбор типа печей помимо технической и технологи­

ческой точек зрения должно также производиться с точки

50

зрения экономической, в зависимости от стоимости топлива и

электроэнергии.

Удельный расход топлива в тоннельных отжигательных печах типа Дресслера составляет, примерно, 100 кг. усл. топ-

лива/тонн год. литья.

Вкамерных электрических печах удельный расход элек­

троэнергии составляет 400—550 квтч!тонн год. литья.

Всозданной Гипроавтопромом новой конструкции электроотжигательной печи удельный расход электроэнергии на тон­ ну отливок составляет 310 квтч.

Таким образом, в процессе термообработки литья по ус­

ловиям технологии в равной мере возможно применение в ка­ честве энергоносителей как газа, так и электроэнергий, но однако показатели себестоимости и производительности тру­ да при этом получаются весьма различные.

Так, ниже в таблице 24, представлены сравнительные дан­ ные по термообработке литья при газовом и электрическом отжиге отливок из ковкого чугуна.

Таблица 24

Сравнительные данные по себестоимости и производительности труда при газовом и электрическом отжиге

1.Себестоимость отжига (всего)

вруб;т. г. л. в т. ч. зара­

Из таблицы видно, что термообработка литья при элек­ троотжиге позволяет в 1,79 раза повысить производитель­ ность труда, при этом себестоимость (без учета топливноэнергетической составляющей) может быть снижена на 33%.

2. Сравнительная эффективность газификации и

электрификации средне- и высокотемпературных процессов чугунолитейного производства

Современная технология чугунолитейного производства, не

считая плавки чугуна в вагранке, исключает в основном при­ менение твердого топлива в средне- и высокотемпературных процессах. Поэтому конкурирующими вариантами при выбо­

ре энергоносителей могут быть лишь два — электрический вариант и газовый вариант, при этом в качестве показателей, характеризующих эффективность сравниваемых вариантов, могут быть приняты:

1)расход первичных энергоресурсов топлива;

2)капитальные затраты;

3)годовые эксплуатационные расходы и себестоимость

продукции.

Как показали проводившиеся расчеты, расход энергии в

приведенном топливе при электрическом варианте значитель­ но ниже; чем при газовом варианте энергоснабжения средне-

и высокотемпературных процессов производства отливок. Так,

при к.п.д. генерирования, транспорта и распределения элек­ троэнергии 0,35, что отвечает лучшим конденсационным элек­

тростанциям, расход первичных энергоресурсов составляет

соответственно при производстве серого и ковкого чугуна

50—135 кг условного топлива на тонну годного литья, в то время как при к.п.д. производства, транспорта и распределе­ ния газа, равном 0,93 (при энергоснабжении природным га­ зом) расход первичных энергоресурсов составляет соответст­ венно 82—146 кг условного топлива, т. е. примерно на

10—40% выше, чем при использовании электроэнергии, а в случае энергоснабжения газом от заводской газогенераторной станции с к.п.д.—0,75 (для наиболее экономичных станций), расход первичных энергоресурсов составит 100—180 кг услов­ ного топлива, т. е. выше в 1,3—2,0 раза по сравнению с элек­

трическим вариантом электроснабжения от КЭС.

Таким образом, по расходу первичных энергоресурсов эф­ фективность электрификации энергоснабжения чугунолитей­

52

ного производства от конденсационной электростанции несом­

ненна, а учитывая более высокий к.п.д. при электроснабже­ нии от ТЭЦ, эта эффективность будет еще значительней.

Все проводившиеся до сето времени расчеты при выборе энергоносителей по удельным капитальным затратам и себе­ стоимости относились обычно лишь к технологии литейного производства без учета энергетики и тем более влияния на нее районных условий.

Ниже, в таблице 25, представлены технико-экономические

показатели чугунолитейного производства с выпуском 70000 тонн серого чугуна и 26000 тонн ковкого чугуна в год при электрическом и газовом вариантах энергоснабжения средне- и высокотемпературных процессов.

Приведенные в таблице 25 данные показывают, что техни­

ко-экономические показатели, характеризующие собственно литейное производство, при газовом и электрическом вариан­ тах энергоснабжения изменяются незначительно, находясь в пределах точности, достаточной для экономических рас­ четов.

Однако, рассмотрение этих показателей без учета энерге­ тической базы литейного производства не позволяет сделать полноценных выводов сравнительной эффективности электри­ фикации и газификации. Следует иметь в .виду, что структу­ ра энергетических ресурсов района расположения чугуноли­ тейного производства и условия энергоснабжения обусловли­ вают выбор энергоносителей, а в конечном счете и экономи­

ческие показатели производства. Поэтому при анализе срав­

нительной эффективности электрификации и газификации не­ обходим учет также капитальных затрат и эксплуатационных расходов в энергоснабжающий аппарат чугунолитейного про­ изводства.

Необходимо отметить, что в практике проектирования чу­

гунолитейного производства вопросам учета изменения техни­ ко-экономических показателей энергетической базы производ­ ства при выборе энергоносителей уделяется еще недостаточ­ ное внимание.

Представленные в таблицах 26 и 27 удельные капиталовло­

жения при различных источниках энергоснабжения средне- и

высокотемпературных процессов чугунолитейного производст­ ва показывают, что. удельные капиталовложения в энергети­ ческую базу этих процессов могут изменяться в широких пре­

делах.

53

Таблица 25

Сравнительные технико-экономические показатели чугунолитейного производства

54

Таблица 26

Изменение удельных капиталовложений в энергетическую базу чугунолитейного производства в зависимости от величины капитальных вложений в топливную базу

Так, при энергоснабжении природным газом удельные ка-' питаловложения в энергетическую базу рассматриваемых

процессов составляют от 3,5—7,5 рублей на тонну годного

литья до 6,5—13 рублей (при расположении чугунолитейного производства на месте добычи газа) и от 11—15 рублей до 19—26 рублей на тонну годного литья при транспорте газа

при электроснабжении средне- и высокотемпературных про­ цессов от ГЭС удельные капиталовложения изменяются в пре­ делах (для ГЭС с К гэс/уд в пределах от 30 до ПО коп/квтч}

от 65—150 до 225—150 рублей на тонну годного литья при рас­ положении литейного производства в районе сооружения ГЭС и от 100—245 до 265—645 рублей На тонну годного литья при транспорте электроэнергии до 1000 км.

Таблица 27

Изменение удельных капиталовложений в энергетическую базу чугунолитейного производства при электроснабжении от ГЭС

венным газом от заводской газогенераторной станции (**ЗГС)

и электроэнергией от мощной конденсационной (,***КЭС) то здесь следует отметить, что показатели энергетической базы

чугунолитейного производства резко меняются в зависимости от технико-экономических показателей добычи топлива. Так. при удельных капиталовложениях в добычу топлива в преде­ лах от 100—900 руб./т.ул. показатели энергетической базы производства отливок из серого и ковкого чугуна меняются соответственно: при электроснабжении от КЭС от 35—90 до

85—215 рублей на тонну годного литья при расположении КЭС на месте добычи топлива и от 70—180 до 130—300 руб-

** В расчете принималась крупная заводская газогенераторная стан­

ция.

*** В расчете принималась мощная .конденсационная . электростанция С Ny 1 млн. квт с агрегатами СКК-300.

56

Таблица 28

Изменение эксплуатационных расходов по энергетической составляющей себестоимости тонны годного литья в зависимости от себестоимости

добычи топлива

годного литья при:

57

лей на тонну годного литья при транспорте электроэнергии до 1000 км.

В случае же газификации средне- и высокотемпературных процессов искусственным газом от заводской газогенератор­ ной станции, показатели энергетической базы этих процессов-

могут меняться в пределах от 30—55 до 115—210 рублей на тонну годного литья при расположении чугунолитейного про­ изводства в районе топливной базы и от 48—75 до 132—235

Приведенные сравнения говорят о необходимости учета при анализе технико-экономических показателей сравнитель­ ной эффективности энергоносителей суммарной величины ка­

питальных затрат, включая и аппарат энергоснабжения ли­ тейного производства.

Эксплуатационные расходы по энергетической составляю­

щей себестоимости годного литья должны включать издержки

кой составляющей себестоимости тонны годного литья при различных методах энергоснабжения. Данные этих таблиц показывают, что как и по удельным капиталовложениям наи­ меньшая величина эксплуатационных расходов имеет место при газификации средне- и высокотемпературных процессов природным газом. Так, при себестоимости добычи газа в диа­ пазоне 5—20 рублей за тонну условного топлива эксплуата­ ционные расходы составляют от 0,4—0,75 рублей до 1,55—

58