22 октября 2021

Современные, мощные и чистые

Ключевая экологическая задача ММК – модернизация первого передела. Новые аглофабрика №5, коксовая батарея, доменная печь – все эти объекты позволят вывести из работы устаревшие мощности и радикально сократить вредные выбросы.
Поделиться в социальных сетях

Наиболее «грязные» этапы производства в черной металлургии – это переделы, где из первичного сырья – угольных и железорудных концентратов – получают сырье вторичное, которое далее поступает на производство чугуна. Это, во-первых, коксовые батареи, где из каменного угля получают кокс – необходимое для работы доменных печей бездымное топливо (а также восстановитель железной руды для аглофабрик). И, во-вторых, агломерационные машины, где из рудных концентратов, с добавлением того же кокса и других материалов, спекают агломерат. Эти переделы загрязняют атмосферу, прежде всего, пылью (с примесями различных металлов), оксидом углерода (СО) и диоксидом серы. 

На второе место по «загрязненности» можно поставить металлургический передел, особенно выпуск чугуна в огромных доменных шахтных печах, а также кислородные конвертеры, где этот полуфабрикат переплавляют в сталь. Здесь основные выбросы – это пылевые частицы, СО и оксиды азота. Также за счет производственных процессов в больших количествах выделяются коксовый, доменный и конвертный газы. Первые два вида газов ММК использует как в самих процессах, так и для производства электрической и тепловой энергии на собственных электростанциях, что позволяет постепенно снижать потребление природного газа. Начало утилизации конвертерных газов запланировано на 2027 год. 

Электродуговые печи выбрасывают ту же пыль (с различными соединениями) и СО, а от прокатных станов и нагревательных печей в атмосферу могут выделяться пары травильных растворов и эмульсий, оксиды азота и серы. Большое количество выбросов образуется также при всевозможных подготовительных работах – переливах расплавов, смешиваниях материалов, транспортировках, в процессах обработки металлов и т.д. Неудивительно, что на ММК стараются оснастить все звенья технологической цепочки газоочистными установками и системами аспирации, а также другими природоохранными объектами. 

Ключевая цель комбината до 2025 года – завершить реконструкцию первого передела, внедрив наилучшие доступные технологии в агломерационном, доменном и коксохимическом производствах. «На протяжении всей новейшей истории комбината, после акционирования предприятия, когда решения относительно его судьбы стали приниматься на месте, компания находится в процессе постоянного технологического обновления, внедряет НДТ на производстве. В советские годы мы даже словосочетания такого не знали. А теперь если мы строим новый проект, то само собой разумеется, что покупаем лучшее оборудование на рынке», – отмечал в интервью газете «Ведомости» генеральный директор ПАО «ММК» Павел Шиляев

Главными прорывными проектами на этом пути стали модернизация систем аспирации литейных дворов и подбункерных помещений четырех доменных печей (№№ 1, 2, 9, 10) общей производительностью 7,2 млн кубометров в час, строительство новой аглофабрики №5, на запуск которой в 2019 году прилетал лично президент РФ Владимир Путин. Сейчас идет строительство еще двух крупных объектов – новой коксовой батареи №12, после запуска которой из эксплуатации выведут пять устаревших батарей (из семи действующих), и новой доменной печи №11, которая также позволит остановить три «старых» домны (из нынешних восьми). Реализация двух этих проектов позволит снизить выбросы загрязняющих веществ почти на 20 тыс. тонн в год.

Самая мощная и современная

Обновление первого передела ММК началось с аглофабрик. Для выплавки чугуна, сплава железа с углеродом и другими элементами, в котором содержание углерода составляет не менее 2,14%, в доменную печь необходимо загрузить вторичное сырье – агломерат и кокс. Чугун – это полуфабрикат черной металлургии; в цветной (при производстве никеля и меди) аналогичную роль играет файнштейн. В советские годы из чугуна делали множество вещей, например, ванны. Сегодня, по крайней мере на ММК, этот материал используют только для дальнейшей выплавки стали в электропечах и кислородных конвертерах. 

Агломерация – это спекание железорудного сырья путем добавления магнезиального флюса и кокса. На ММК используется железорудный концентрат Соколовско-Сарбайского ГОКа с содержанием железа – 65,5-66% и аглоруда Михайловского ГОКа (в ней железа – 48-52%). Концентрата в составе шихты – 72-73%, аглоруды – еще 18%. Шихта сначала усредняется, потом смешивается, затем окомковывается с помощью воды. В ходе этих процессов для наведения основности в нее подмешивают флюсующие добавки, прежде всего, известняк, и кокс, который необходим для спекания. В сумме получается 100%. Спекание – основной этап производства агломерата – происходит на движущихся по аглоленте тележках. На колосниковые решетки в них слоями укладывают шихту – сначала из самых мелких фракций формируют нижний слой т.н. «постели», он практически всегда остается неизменным и служит для защиты колосников от чрезмерного нагрева, а также предотвращения просыпаний материалов под машину. Чем больше слой, тем меньше и вредных выбросов, особенно пыли. У агломашин №1 и №2 новой аглофабрики №5 высота слоя аглошихты – 700 мм, а площадь спекания – по 300 кв. метров на каждую аглоленту. Для сравнения: на четвертой аглофабрике площадь спекания составляла 95,4 кв. метра, а высота слоя – 280-290 мм. 

Процессы спекания на аглофабриках происходят круглосуточно и непрерывно. В среднем только аглофабрика №5 отправляет доменщикам по 15 составов в сутки – по тысяче тонн агломерата в каждом. Производительность одного агрегата на пятой фабрике – 347,2 тонны агломерата в час, всей аглофабрики – до 5,5 млн тонн стабилизированного охлажденного агломерата в год, это практически 50% от всего выпуска на ММК. Стоимость только контрактного оборудования для аглофабрики №5, поставленного китайской Sinosteel, составила 6,7 млрд рублей. А общие капвложения в весь комплекс – около 30 млрд рублей. 

При этом, если «старые» аглофабрики были расположены внутри производственной площадки ММК, то есть в самом городе, пусть и на левом, промышленном берегу Магнитогорского водохранилища, новое производство решено было сразу построить в значительном удалении от жилых районов – даже несмотря на то, что плечо железнодорожной доставки готовой продукции пришлось увеличить с 3 до 12 км. Аглофабрику №5 сразу же оснастили 19-ю природоохранными объектами, в том числе системой оборотного водоснабжения. Одиннадцать аспирационных установок улавливают производственную пыль (до 500 тонн в сутки): их установили в зоне подготовки шихты, на аглолентах и охладителях, в узлах пересыпки и сортировки, у дробилок и бункеров перегрузки. Забор загрязненного воздуха организован со всех возможных мест выделения пыли. Для очистки используются рукавные фильтры. Потом пыль, которая в них оседает, возвращается обратно в производственный процесс. За счет пневмотранспорта на аглофабрике №5 сухая пыль сразу идет в дело. А мокрыми здесь держат только дороги – также для борьбы с пылью. 

Агломашины оборудовали еще и современными сероулавливающими установками. Каждая из них состоит из двухсекционного электрофильтра (он очищает газы от пыли) и башни абсорбции, в которой диоксид серы утилизируется с помощью известкового молока. Эти установки с высокими дымовыми трубами видны издалека; мощность каждой – до 2,5 млн кубометров аглогазов в час с эффективностью 99% по пыли и 98% по диоксиду серы. За счет десульфурации в атмосферу выбрасывается очищенный газ с содержанием SO2 не более 72 мг на кубометр, а отработанный раствор превращается в гипс и уже в таком виде вывозится для реализации сторонним потребителям. В месяц получается порядка 10 тыс. тонн гипса. 

Запуск аглофабрики №5 позволил ММК сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу сразу на 5,6 тыс. тонн. Выбросы пыли – в два раза (на 2,1 тыс. тонн в год), диоксида серы – в четыре (на 3,5 тыс. тонн в год), а бенз(а)пирена – в 16 раз. Объемы загрязненных сбросов в оборотную систему водоснабжения снизились на 600 тонн в год, а размещение технологических отходов аглоцеха в шламохранилище № 2 – на 13,75 тыс. тонн в год. 

Кроме того, после пуска нового объекта ММК сразу закрыл физически и морально устаревшую аглофабрику №4. Сейчас в составе аглоцеха – три фабрики суммарной производительностью 11,3 млн тонн агломерата в год. На оставшихся в строю аглофабриках №2 и №3 модернизировали сероулавливающие установки общей производительностью 4,1 млн кубометров в час. В ближайшие годы там пройдет коренная реконструкция существующих аспирационных систем. При этом новое природоохранное оборудование будут устанавливать одновременно с монтажом и новых агломашин. Таким образом, производство агломерата на ММК будет, фактически, полностью обновлено, и оснащено всем необходимым для сокращения негативного влияния на экологию.

Запуск аглофабрики №5 позволил ММК сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу сразу на 5,6 тыс. тонн.

Коксовая батарея, доменная печь

Аналогичная трансформация ждет и коксохимическое производство. Его фонды тоже давно устарели, и реконструкцию здесь планировали провести еще в 2008 году, начинали даже строить коксовую батарею №11. Но проект в итоге пришлось остановить. Сейчас этого не случится – китайская Sinosteel семимильными шагами возводит огромный комплекс новой коксовой батареи №12, производительность которой составит 2,5 млн тонн сухого кокса в год (такой объём производят пять коксовых батарей, которые будут выведены из работы). Стоимость всего проекта – более 67 млрд рублей! 

Сейчас на стройплощадке первой очереди возводят фундаменты будущих четырех блоков: завершена установка 15 тыс. буронабивных свай, продолжается заливка бетона (всего зальют 28,7 тыс. кубометров). Этими работами в основном занимаются специалисты из Китая – в Магнитогорск прилетело около 300 человек. Пуск первой очереди годовой мощностью 1,25 млн тонн кокса запланирован на следующий год, в составе двух блоков батареи с двумя установками сухого тушения кокса, одной установкой десульфурации и денитрации. Также на первом этапе запустят углеподготовительный цех, склад жидкого аммиака, объекты коксосортировки, воздухокомпрессорную станциию, противопожарную насосную и др. На каждом из двух блоков будет по 120-метровой дымовой трубе, так что вскоре частокол высотных доминант на ММК дополнят две новых бело-красных железобетонных «свечки». 

Сама по себе коксовая батарея № 12– это агрегат, состоящий из коксовых печей. Каждая из них – шириной примерно 4 метра, длиной 14-17 метров и высотой до 7 метров. Перед началом процесса коксования, который длится примерно сутки, в них загружается смесь каменных углей, после чего печь тщательно герметизируют. Нагрев шихты внутри происходит за счет тепла сгорания смеси доменного и коксового газов при температурах до 1350-1400 градусов по Цельсию. Готовый кокс нужно сначала «потушить». На старых коксовых батареях это делают с помощью воды, в результате чего происходят испарения; новая батарея будет оснащена более совершенными установками сухого тушения кокса, в которых используется азот. В этом, кстати, ключевое отличие коксовой батареи №12 от действующих: при сухом тушении выбросы носят организованный характер, их проще собрать и очистить, благодаря чему и произойдет общее сокращение вредных эмиссий. 

Кроме того, использование технологии сухого тушения позволит более эффективно утилизировать тепло кокса, получать пар для технологических нужд и выработки электроэнергии (дополнительная мощность оценивается в 40 МВт). Для сбора пыли при выгрузке кокса батарею оснастят мощными аспирационными установками. Так как это будет новая батарея, за счет новой кладки и новых газоплотных дверей, утечек сырого коксового газа здесь не должно быть совершенно, подчеркнули сотрудники комбината в разговоре с «Кислород.ЛАЙФ»

Вообще, производство кокса – это, по факту, химический завод внутри металлургического комбината. Сырой коксовый газ перед использованием для собственных нужд необходимо максимально очистить от всевозможных примесей: сероводорода, аммиака, цианидов, бензола, смолистых и т.д. Некоторые газообразные дожигаются, из других же можно получать товарные продукты. Например, бензол у ММК покупает нефтехимический холдинг «СИБУР», из аммиака выпускают удобрения (сульфат аммония), а из смол – каменноугольный пек, который нужен алюминиевым заводам ОК «РУСАЛ». Нафталин отправляют на химические заводы. В общем, максимальная утилизация выбросов коксохима необходима не только для экологии, но и для бизнеса. 

За счет реконструкции цеха улавливания и переработки химических продуктов на новой коксовой батарее №12 ММК рассчитывает на 20% повысить эффективность очистки коксового газа и в три раза снизить выбросы в атмосферу углеводородов коксохимического производства. Кроме того, для новой батареи будет построена и новая биохимическая установка очистки воды, которая позволит в дальнейшем использовать этот ресурс в оборотных циклах на комбинате. Поэтому, по словам председателя совета директоров ПАО «ММК» Виктора Рашникова, комплекс батареи №12 не только повысит надежность обеспечения коксом доменного цеха, но и будет способствовать серьезному снижению техногенной нагрузки на окружающую среду в Магнитогорске. «Коксовая батарея №12 даст ММК возможность вывести из строя пять устаревших морально и физически батарей, сократит валовые выбросы на 11350 тонн в год, бензапирена и формальдегида – в 9–12 раз», – отмечал генеральный директор ПАО «ММК» Павел Шиляев

Снизится также потребление угольного концентрата и природного газа. Сокращение выбросов СО2 составит свыше 1,1 млн тонн, что дополнительно приблизит ММК к достижению поставленных целей в области декарбонизации. 

Следующим прорывным проектом станет запуск к 2025 году комплекса новой доменной печи №11. Построит ее компания Paul Wurth из Люксембурга (дочернее предприятие группы SMS GmbH), контракт стоимостью более 61,3 млрд рублей был подписан в конце июня этого года. Рабочий объем новой доменной печи составит 3,8 тыс. кубометров (больше чем в два раза, чем у действующих восьми печей), а производительность – 3,7 млн тонн чугуна в год, почти 40% от нынешних объемов. После ее запуска из работы выведут три старые домны. Новую печь разместят на отдельной площадке, а не в комплексе с действующими агрегатами. Это позволит реализовать горизонтальную подачу шихты по конвейеру. Такую наиболее прогрессивную технологию, давно распространенную в мире, в нынешнем доменном цехе ММК применить невозможно из-за технических ограничений: все действующие домны оснащены устаревшей скиповой системой загрузки. 

«Строительство новой коксовой батареи и доменной печи – одни из ключевых проектов, которые позволят значительно снизить воздействие на окружающую среду, а также сократить выбросы СО2», – сказано в Годовом отчете ММК за 2020 год. «Использование передовых технологий, высокая оснащенность комплекса новой доменной печи природоохранными объектами, а также вывод из работы устаревших печей позволят ММК только в рамках этого проекта сократить выбросы вредных веществ в атмосферу на 6,6 тыс. тонн в год, а выбросов СО2 – на 1,12 млн тонн в год», – сообщили «Кислород.ЛАЙФ» в пресс-службе комбината. 

Стоит отметить, что ранее литейные дворы и подбункерные помещения четырех доменных печей (№№ 1, 2, 9, 10) были оборудованы современными системами аспирации общей производительностью 7,2 млн кубометров в час. Так, оснащение аспирационной установкой только доменной печи №2 позволило снизить выбросы пыли на 250 тонн/год, и значительно улучшить условия работы горновых. Сейчас рядом с этим агрегатом оборудована смотровая площадка для промышленных туристов, и, честно говоря, никто из них не ощутит себя в филиале ада на земле. 

Запуск новой коксовой батареи №12 производительностью 2,5 млн тонн сухого кокса в год позволит вывести пять устаревших батарей.

Как вытяжка над газовой плитой

Крупные природоохранные проекты сейчас реализуются и в кислородно-конвертерном (ККЦ) и электросталеплавильном цехах (ЭСПЦ) ММК. Там ведут реконструкцию пылегазоулавливающих установок (ПГУУ), основной целью работы которых станет ликвидация т.н. неорганизованных (или вторичных) выбросов. В ККЦ они возникают, например, при переливе чугуна из миксера в ковши, заливке чугуна в конвертер, продувке плавки и т.д.

Сам цех работает с 1990 года, и здесь изначально была построена центральная газоочистная станция. Но она была рассчитана на один конвертер, а сейчас в ККЦ их три. Контракт с австрийской компанией Primetals Technologies на поставку базисного инжиниринга и оборудования стоимостью 3,5 млрд рублей ММК заключил в феврале 2020 года. Общая производительность новых ПГУУ составит 5,6 млн кубометров газо-воздушной смеси в час (у ЦГС было 1,2 млн кубометров в час). «В результате валовые выбросы пыли ККЦ после реализации проекта сократятся минимум на 500 тонн в год», – отмечают в ММК. 

Новая система будет организована на двух уровнях. За двумя конвертерами установят газоходы, а на 49-ой отметке цеха – т.н. крышные зонты, задачей которых станет улавливание тех газов, что все-таки просочатся через основные установки. Работать зонты будут по принципу вытяжки над кухонной газовой плитой – всасывать весь загрязненный воздух. Все собранные в рукавных фильтрах взвешенные частицы, естественно, будут отправлять на переработку в аглоцех. 

В ЭСПЦ к маю 2022 года будет также построена новая ПГУУ для дуговой электросталеплавильной печи №1 производительностью 2,4 тыс. кубометров в час и газоотводящие тракты для нее и печи №2. Общие инвестиции в этот проект, который ММК реализует совместно с итальянской фирмой Danieli, составят 2,7 млрд рублей. «Строительство новой установки позволит вдвое увеличить мощность газоочистки (до 4,6 млн кубометров в час) и полностью исключить видимые выбросы. Воздух будет очищаться до концентрации менее десяти миллиграммов на метр кубический, что соответствует наилучшим доступным технологиям в мире. Экологический эффект после реализации проекта в ЭСПЦ будет способствовать снижению вредных выбросов на 300 тонн в год», – рассказали «Кислород.ЛАЙФ» в ММК. 

За счет реализации этих, а также множества более мелких проектов, к 2025 году суммарные выбросы твердых частиц на комбинате планируется сократить в 2,5 раза. Суммарные же выбросы всего ММК с 205,3 тыс. тонн по итогам 2015 года (начало реализации стратегической инициативы комбината «Чистый город») должны снизиться к 2025 году до 169,4 тыс. тонн. Это позволит, во-первых, существенно повысить качество труда для рабочих внутри промплощадки, а во-вторых – достигнуть низкого уровня загрязнения атмосферы города Магнитогорска.

Экология по всем фронтам
Экология по всем фронтам

Магнитогорский металлургический комбинат реализует масштабную экологическую программу, направленную на сокращение всех вредных выбросов и сбросов. Предела совершенству на этом пути нет, особенно с учетом перспектив декарбонизации.

Какие плавильные печи есть у «Норникеля»?
Какие плавильные печи есть у «Норникеля»?

Пирометаллургия на заводах одного из крупнейших в мире производителей никеля и меди давно базируется, в основном, на автогенных процессах. С 2021 года, после закрытия плавцеха в Никеле, плавка останется только на Таймыре.

Александр Попов Учредитель и шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»
Если вам понравилась статья, поддержите проект