Энергосберегающие мероприятия для прокатных цехов металлургических предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

по предмету «Основы релейной защиты и автоматизации в энергосистеме»

1. Расход электроэнергии прокатных станков

Одним из определяющих условий снижения издержек на промышленных предприятиях и повышения экономической эффективности производства в целом является рациональное использование энергетических ресурсов. Вместе с тем, энергосберегающий путь развития отечественной экономики возможен только при формировании и последующей реализации программ энергосбережения на отдельных предприятиях, для чего необходимо создание соответствующей методологической и методической базы. Откладывание реализации энергосберегающих мероприятий наносит значительный экономический ущерб предприятиям и негативно отражается на общей экологической и социально-экономической ситуации.

Для предотвращения финансовых потерь при формировании совокупности энергосберегающих мероприятий требуется разработка и совершенствование методов оценки эффективности программ энергосбережения, учитывающих многовариантность использования источников инвестиций, предназначенных для их реализации. Уменьшение энергетической составляющей в издержках производства позволит получить дополнительные средства для обеспечения приемлемого уровня морального и физического износа технологического оборудования.

Эффективность использования энергоресурсов является одним из важнейших показателей эффективности предприятия в целом, а для металлургических предприятий, с характерной для них большой энергоемкостью, -еще и одним из оснований для выживания.

Расход электроэнергии. На действующих прокатных станах расход электроэнергии колеблется в широких пределах в зависимости от типа стана, размеров исходных материалов и сортамента листовой стали. Можно рекомендовать для разных станов следующие расходы электроэнергии, кВт*ч/т:

Толстолистовой линейного типа…………………………….60

Непрерывный полунепрерывный тонколистовой…………..60

Непрерывный и четырехклетевой холодной прокатки……..90-100

Нормы включают расход энергии на прокатку, отделку и термическую обработку металла.

2. Обзор технологического процесса

Технологический процесс (ТП) - совокупность всех действий рабочей силы и орудий труда, в результате чего изменяются форма, свойства или состояние предмета труда

Прокат - метод обработки металлов давлением, при котором заготовка принимает нужные форму и размеры при пропускании ее между двумя вращающимися валами (валками), причем зазор между валами меньше толщины исходной заготовки. Для облегчения процесса обжатия заготовки нагревают.

Прокат относится к самым мощным видам обработки металлов давлением, более 80% получаемой стали подвергается прокату для получения заготовок.

Прокатное производство - это третий передел металлургического производства, где слитки или литую заготовку перерабатывают в готовые изделия, т.е. прокат различных форм и размеров. Сущность процесса прокатки состоит в обработке металла давлением для придания ему требуемой формы и размеров, для чего слиток или заготовку пропускают нужное количество раз между вращающимися валками определенного профиля.

Все прокатные изделия можно разделить на ряд основных видов: сортовые профили, лист, трубы и специальные виды проката. К сортовым типам профиля относятся квадрат, круг, уголок, рельсы, двутавры, швеллеры и др. К специальным видам проката относятся шпунты, шары, оси и др.

Прокатные станы отличаются большим разнообразием конструкций и технологических особенностей. Различают станы обжимные (блюминги, слябинги), заготовочные, рельсобалочные, крупно-, средне- и мелкосортные, толстолистовые, тонколистовые, горячей и холодной прокатки, и др. По характеру движения металла в процессе прокатки различают станы реверсивные, полунепрерывные и непрерывные. В последнее время отдается предпочтение непрерывным станам, внедряется новый способ непрерывной прокатки -- бесконечная прокатка, когда заготовки сваривают встык в потоке производства и ведут прокатку без перерывов.

Различают горячую и холодную листовые прокатки.

Горячей прокаткой называют прокатку, которая происходит при температуре выше температуры рекристаллизации:

Горячая прокатка имеет существенное преимущество перед холодной - меньшая энергоемкость, большие суммарные деформации, не требуется промежуточных отжигов. Однако горячая прокатка ограничена толщиной проката.

Достоинства проката.

1.Высокая производительность.

2.Очень широкая номенклатура изделий (вплоть до шариков для шарикоподшипников).

3.Метод поддается автоматизации.

4.В основном используется неквалифицированная рабочая сила.

Недостатки проката.

1.Высокая капиталоемкость и материалоемкость.

2.Энергоемкость.

3.Поверхность изделия требует механической обработки (недостаточно точная и чистая).

4.Требуется термическая обработка изделий.

1. Описание технологического процесса прокатки на примере алюминиевых сплавов.

Технологический процесс современного прокатного производства, не зависимо от вида получаемой продукции, состоит из нескольких этапов: подготовки исходного материала, нагрев его (в случае горячей прокатки), прокатки и отделки. Кроме того, на всех стадиях прокатки осуществляется контроль за ходом процесса и состоянием оборудования.

Теорию прокатного производства полезно рассмотреть на «металле 20 века» - алюминии и его сплавах. Сейчас известно большое количество сплавов, позволяющих прокатывать их в листы и полосы для различных нужд народного хозяйства.

К алюминиевому прокату особенно тонколистовому предъявляются особые требования, как по геометрическим размерам, так и по механическим свойствам.

В зависимости от сплавов, технических условий на готовую продукцию и т. д. технологические процессы изготовления листов могут быть различными. Типичную схему производства листов из алюминиевых сплавов можно разбить на следующие стадии: отливка слитков, подготовительные операции, горячая прокатка, холодная прокатка, термическая обработка, отделочные операции.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для прокатки листов и плит применяют слитки различной массы от 3 до 8 тонн. Масса слитка и его размеры определяются технологическими свойствами данного металла или сплава при прокатке, размерами и назначением готовых листов, мощностью и размерами основного оборудования и т. д.

Технология получения полос из слитков алюминия и его сплавов состоит из следующих операций:

гомогенизирующий отжиг слитков, обеспечивающий снятие внутренних напряжений и уменьшение неоднородности слитка по структуре и химсоставу. Данная операция обеспечивает резкое возрастание пластических характеристик металла. Гомогенизация представляет собой нагрев слитка до температуры на 20-40 град. Ниже температуры плавления низкоплавких эвтектик и выдержку при этом в течение нескольких часов. В данный период растворимые составляющие переходят в твердый раствор и, благодаря диффузии выравнивается содержание легирующих составляющих. Для гомогенизации применяют электрические шахтные печи. Слитки устанавливают вертикально на некотором расстоянии друг от друга или укладывают в стопы с прокладками между слитками.

Фрезерование поверхностей слитков с целью удаления ликвационных наплывов, включений, плен, шлака, трещин, а также получения сляба с параллельными гранями. Съем металла составляет 5-6 мм на сторону.

Обезжиривание поверхностей с целью удаления механических загрязнений и наложение алюминиевых планшет.

Нагрев перед прокаткой со строгим температурным контролем, необходимым вследствие высокой чувствительности сплавов к пережогу, заключающемуся в оплавлении низкоплавких эвтектик, расположенных по границам зерен, и вызывающему образование трещин и падение механических свойств.

Горячая прокатка слябов: в первых проходах прокатки сплавов производится плакировка слябов листами из чистого алюминия. Благодаря большому давлению происходит приварка этих листов (планшет), создающая высокопрочную связь алюминиевого слоя с основным металлом. Эта операция предохраняет основной сплав от коррозии.

Прокатка листов и плит осуществляется на цилиндрических валках с гладкой поверхностью. Заготовкой является слиток определенного размера. Прокат, который используется вторично, называется подкат. Валки расположены горизонтально, и приводятся принудительно к вращению ролики, которые приводят слиток к движению называются рольганг.

Металл заготовки захватываются вращающимися валками за счет сил трения, возникающих на контактной поверхности между валком и заготовкой. В очаге деформации осуществляется уменьшение толщины заготовки. Толщина проката определяется зазором между валками, на просвет (распор валков). При уменьшении толщины проката незначительно увеличивается его ширина и интенсивно увеличивается его длина по направлению прокатки. Это происходит по закону наименьшего сопротивления, т.к. длина очага деформации значительно меньше, чем длина валка. Прокатка обычно с толщины заготовки до конечной толщины полосы производится за несколько переходов проката.

3. Энергосберегающие мероприятия

энергосберегающий металлургический прокат

В прокатных цехах металлургических предприятий полного цикла потребление первичных электроресурсов может достигать 20 % от общих их расходов по предприятию, электроэнергии - несколько меньше (пример распределения электроэнергии по производствам для завода с полным циклом сортового направления: аглоизвестковое - 13 %; доменное - 4 %; коксохимическое - 9 %; прокатное - 16 %; сталеплавильное - 5 %; энергетика - 47 %; механика и проч. - 6 %).

К наиболее важным направлениям энергосберегающей деятельности относятся выбор тарифов и поставщиков энергоресурсов, использование собственных вторичных энергоресурсов и вытеснение за счет этого покупных, применение более современных (менее энергоемких) технологий и оборудования, снижение потребления энергоресурсов за счет совершенствования существующих технологических процессов и режимов работы оборудования, оптимизация энергобаланса предприятия и его подразделений, снижение расходов на выработку производимых на предприятии энергоресурсов, совместная выработка электрической и тепловой энергии, снижение потребления энергоресурсов подразделениями предприятия за счет повышения эффективности использования энергоносителей, нормирование и прогнозирование потребления энергоресурсов на основе математических моделей и другие. Вовлечение в оборот вторичных энергоресурсов: пара от систем испарительного охлаждения металлургических агрегатов, тепла отходящих дымовых газов за мартеновскими и нагревательными печами, горючих коксового и доменного газов. Проведение паспортизации, на основе которой систематизированы основные характеристики энергопотребления и сформированы различные варианты возможных графиков работы цехов и агрегатов в зависимости от предполагаемых объемов производства на месяц. Для прокатных цехов с учетом различных факторов следует принять в основном систему "режимных смен", в пределах которых технологическое оборудование цеха в плановом порядке простаивает с соответствующей глубокой разборкой схем питания электрооборудования и прекращением подачи других энергоресурсов. Также на основе паспортизации в цехах выделить несколько групп механизмов с электроприводом, которые должны быть отключены персоналом цеха при остановке технологической линии, если предполагаемая длительность простоя превышает заданную для данной группы величину. Определены также вспомогательные, обеспечивающие основную технологию механизмы, относящиеся в основном к энергохозяйству цехов, которые можно и необходимо отключить при снижении интенсивности работы цеха (основного агрегата) ниже определенной величины. Проведение роботы по снижению потерь и нерациональных расходов энергоресурсов, повышению эффективности использования оборудования. Разработать и привести в действие систему контроля коммуникаций и обнаружения утечек, предписаний по устранению потерь и контроля за исполнением предписаний. Спад производства может привести к снижению степени загрузки технологических агрегатов и заставит искать наиболее эффективные пути использования оборудования.

Вполне очевидный энергосберегающий эффект создает вовлечение в энергобаланс предприятия вторичных горючих газов - коксового и доменного. Стабильный рост тарифов на электроэнергию от региональной энергосистемы все последние годы, повышение их после каждого существенного снижения объемов электропотребления вынуждают металлургические предприятия всемерно развивать и совершенствовать собственную энергетическую базу. К этому подталкивает более чем двукратное превышение тарифов на покупную электроэнергию по отношению к себестоимости электроэнергии, производимой на предприятии, а также возможность (и необходимость по экологическим причинам) использовать в качестве топлива вторичные газы. Провести совершенствование схем сетей передачи вырабатываемых энергоносителей (технической воды, сжатого воздуха, теплофикационной воды) для снижения расхода электроэнергии на выработку энергоресурсов и обеспечение ими потребителей. Реализация программы по повышению эффективности использования сжатого воздуха и пара у потребителей, за счет чего достигается снижение потребности на эти энергоресурсы и уменьшаются затраты на их производство. Большой экономический и энергосберегающий эффект дает и собственно совершенствование энергобаланса цехов и, в конечном итоге, предприятия в целом.

Основные направления работ по энергосбережению:

1. Научные исследования по созданию новых энергосберегающих технологий (высоких наукоемких технологий).

2. Освоение и производство энергосберегающего оборудования и технологий (в т.ч. внедрение 11-ой очереди ПГУ - 160).

3. Энергосбережение в технологических процессах (в т.ч. внедрение лезвийной обработки лопаток вместо электрохимической обработки; замена дуговых сталелитейных печей переменного тока на печи постоянного тока и т.д.).

4. Децентрализация теплоснабжения (в т.ч. внедрение инфракрасных нагревателей для отопления цехов).

5. Децентрализация воздухоснабжения (в т.ч. внедрение винтовых компрессоров).

6. Внедрение диспетчеризации контроля потребления энергоресурсами.

7. Сокращение потерь тепла зданиями и сооружениями (в т.ч. дополнительная теплоизоляция наружных стен зданий).

8. Внедрение нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

9. Стандартизация и нормирование в сфере энергосбережения.

10. Информационное обеспечение по энергосбережению.

Доминирующие потребители электроэнергии при прокатке - главные и вспомогательные приводы рабочих клетей и другого оборудования стана, в связи с чем работу по экономии электроэнергии следует проводить в двух направлениях: совершенствование технологии прокатки и модернизация систем электроприводов.

Ниже представлен ряд мероприятий, позволяющий в значительной степени снизить расход электроэнергии при процессе прокатки металла.

1.Разработка рациональных калибровок валков и усовершенствование режимов прокатки.

2..Совершенствование схемы регулирования главных и вспомогательных приводов, заключающееся в применении высокоэффективного автоматического управления по системе "тиристорный преобразователь - двигатель" . Для нагрева заготовок под прокатку стану гнобходимо принять два тепловых агрегата - газовые методические двухзонные печи.

3.Заменить горелки инжекционного типа, рассчитанные на среднее давление газа от внутризаводского газопровода, на двухпроводные горелки

4. Реконструированную печь оборудовали двумя металлическими трубными рекуператорами, в которых воздух подогревается до 220°С,

5. Снизить температуру нагрева заготовок под прокатку: медных слитков - до 750-780°С (вместо 850-ЭООС), меднокадмиевых заготовок - до 720-760°С (вместо 620-370°С).

Вывод: метод выгоден для крупносерийного производства заготовок, само производство обладает высокой конкурентоспособностью. Следовательно, организация прокатного производства, ввиду высокой капиталоемкости и низкой, но в то же время гарантированной прибыли, рентабельно при отсутствии конкурентов.

Конечным итогом деятельности в области энергосбережения является уменьшение энергозатрат, т.е. затрат на приобретение энергоресурсов, а при изменяющихся объемах производства - уменьшение доли энергозатрат в суммарных затратах на производство продукции. Этот результат может быть достигнут различными методами, и существуют известные классификации методов энергосбережения по их затратности, технической оснащенности и сложности, срокам окупаемости, наукоемкости и другие. - последний абзац

Список использованной литературы

1. Меерович И.М. «Прокатка плит и листов из легких сплавов», "Металлургия", 1969 г.

2. Колпашников А.И. «Прокатка листов из легких сплавов», "Металлургия", 1970 г.

3. «Генеральный план и транспорт промышленных предприятий», Под ред. И.И. Костина. М.: СтройИздат, 1981.

4. Целиков А.И., Смирнов В.В. «Прокатные станы». - М.: Металлургиздат, 1958.

5. Документация с официальных сайтов металлургических предприятий, министерства транспорта РФ.

www.uralmash.ru

www.mintrans.ru

www.oris.ru/cci/services/sites/nosta/

Размещено на Allbest.ru