Как показано в [1] наиболее энергоемкими в литейных цехах являются плавильные участки. Они потребляют от 50 до 70 % всех ТЭР цеха. В качестве плавильных агрегатов в действующих литейных цехах применяются как пламенные (коксовые и газовые вагранки), так и электрические печи (дуговые, индукционные и др.). В некоторых публикациях [4] высказывается мнение, что применение электрической энергии в процессах плавки металлов невыгодно из-за ее высокой стоимости. Однако практика стран Евросоюза, США [5, 6] и исследования [2] показывают большие преимущества электрических печей перед пламенными. В первую очередь это КПД, у пламенных печей он не превышает 20 %, у электрических доходит до 95 %. Электрический нагрев имеет и другие преимущества: высокая надежность и малые выбросы вредных веществ при эксплуатации; высокие удельные мощности и температуры; высокие скорости нагрева; экономия сырья вследствие сокращения потерь от угара; возможность глубокой автоматизации; высо
кая технологическая гибкость; возможность получения металлов высокой чистоты и ряд других.
В работе [6] утверждается, что самым перспективным направлением в литейных цехах в 21 веке является переход на плавку в индукционных печах средней частоты.
Комплексный анализ технических, экономических и экологических факторов позволяет выбрать вариант плавильных установок отвечающих требованиям как энерго- так и ресурсосбережения. При этом основным критерием выбора является себестоимость плавки 1 т. металла. Обязательными условиями при сопоставлении вариантов выбираемого плавильного оборудования должны быть: одинаковый химический состав выплавляемого металла; примерно одинаковая производительность; доступность в регионе выбираемых энергоносителей; одинаковое влияние на экологию. Все расчеты следует вести в удельных единицах (на тонну годного литья).
Проведем сравнение технологий ряда обследованных литейных цехов:
Вариант 1 - дуплекс-процесс: коксовая вагранка - дуговая печь переменного тока ДЧМ-10 (литейный цех производительностью 17 800 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 57 %).
Вариант 2 - дуплекс-процесс: коксовая вагранка - дуговая печь переменного тока ДСН-3 (литейный цех производительностью 18 900 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 49,5 %).
Вариант 3 - дуплекс-процесс: коксовая вагранка - дуговая печь постоянного тока ДППТ-12 (литейный цех производительностью 14 000 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 45,6 %).
Вариант 4 - монопроцесс: индукционная тигельная печь (литейный цех производительностью 16 300 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 51,5 %).
В таблице приведен расчет себестоимости плавки по вариантам.
Анализ таблицы позволяет сделать следующие выводы:
- Наименьшие затраты имеет вариант синдукционной печью;
- Утверждение авторов работы [4], о том,что дуплекс процессы: вагранка с другими печами является перспективным направлением длялитейных цехов не подтверждается, подтверждается сделанный в [6] вывод, что перспективнымнаправлением модернизации литейных цехов -это переход на индукционные печи.
Расчет эксплуатационных затрат
|
Критерий |
Вариант 1 |
Вариант 2 |
Вариант 3 |
Вариант 4 |
|
Капитальные затраты |
||||
|
инвестиции, млн. руб. |
19,11 |
26,0 |
48,1 |
52,2 |
|
ставка кредита, % |
18 |
18 |
18 |
18 |
|
срок кредита |
60 мес. |
60 мес. |
60 мес. |
60 мес. |
|
Капитальные затраты в тыс. руб./т (выплавляемого металла) |
||||
|
плата за кредит |
0,11 |
0,1226 |
0,282 |
0,2977 |
|
инвестиции |
0,1224 |
0,1362 |
0,3138 |
0,3308 |
|
Итого: |
0,2324 |
0,2588 |
0,5958 |
0,6285 |
|
Стоимость металла (холодная зарузка) в тыс. руб./т |
||||
|
загружаемый металл |
3,5738 |
6,4983 |
5,0773 |
3,19826 |
|
потери металла, % |
6% |
6% |
6,3 % |
4,8 % |
|
потери металла |
0,214 |
0,39 |
0,32 |
0,15 |
|
чистый продукт, % |
57% |
49,5 % |
45,6 % |
51,5 % |
|
Итого: |
2,1593 |
3,41 |
2,46 |
1,726 |
|
Эксплуатационные расходы в тыс. руб./т |
||||
|
энергоноситель |
0,964 |
1,0933 |
1,642 |
0,271 |
|
присадки |
0,2974 |
0,4259 |
0,2127 |
0,4 |
|
футеровка |
0,198 |
0,22 |
0,21 |
0,15 |
|
обслуживание |
0,203 |
0,231 |
0,215 |
0,161 |
|
электроды |
0,16 |
0,0341 |
0,016 |
- |
|
Итого: |
1,8224 |
2,004 |
2,2957 |
0,982 |
|
Обслуживающий персонал |
||||
|
начальник участка |
- |
1 |
1 |
- |
|
старший мастер |
1 |
2 |
2 |
1 |
|
мастер |
4 |
3 |
2 |
4 |
|
вагранщик |
6 |
6 |
6 |
- |
|
огнеупорщик |
- |
- |
9 |
- |
|
шихтовщик |
2 |
- |
7 |
5 |
|
шлаковщик |
5 |
6 |
3 |
- |
|
плавильщик |
6 |
17 |
7 |
31 |
|
загрузчик |
6 |
7 |
3 |
- |
|
Затраты на обслуживающий персонал в тыс. руб./т |
||||
|
Фонд заработной платы |
373 |
388 |
352 |
320 |
|
Итог: |
0,25 |
0,26 |
0,23 |
0,236 |
|
Полные затраты в тыс. руб./т |
||||
|
ИТОГО: |
4,4641 |
5,9328 |
5,5815 |
3,5725 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Вагин ГЛ., Петрицкий С.А., КузнецовИ.А. Исследование энергопотребления литейных цехов. Сб. научн. Трудов "Актуальные проблемы электроэнергетики". Том 66. Н. Новгород. НГТУ,2007.-С. 33-37.
- Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве: учебник для вузов / Т.Я. Вагин,В.А. Коровин, И.О. Леушин, А.Б. Лоскутов. Ниже-город. гос. техн. ун-т. - Н. Новгород, 2008. - 211 с.
- Дибров И.А. Состояние и перспективы развития литейного производства в России // Электрометаллургия, 2000, №6. - С. 32-34.
- Грачев В.А. Выбор перспективныхпроцессов плавки чугуна. // Литейное производство. 1996, №5. С. 20-25.
- Экономика в электроэнергетике и энергосбережение посредством рационального использования электротехнологии. Пер. с немецкого. Спб., Энергоатомиздат. 1998. - 368 с.
- Мортимер Д.Х. Индукционная плавка: технологии будущего существуют сегодня // Электрометаллургия, 2002, №10. - с. 23-35.
Работа представлена на Международную научную конференцию «Перспективы развития вузовской науки», Сочи ("Дагомыс"), 21-24 сентября 2009 г. Поступила в редакцию 18.09.2009.