Исследование возможности повышения энергетической эффективности и сокращения выбросов парниковых газов на предприятиях черной металлургии России

• Автор: Казаков, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.16.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Проблема энергоэффективности и выбросов парниковых газов на
предприятиях черной металлургии
1.1. Законодательные основы регулирования энергоэффективности и выбросов
парниковых газов в черной металлургии России
1.2. Анализ выбросов парниковых газов и энергопотребления в черной
металлургии России и стран мира в 1990-2010 гг
1.3. Теоретические основы повышения энергоэффективности и сокращения
выбросов парниковых газов
1.4. Анализ существующего методологического обеспечения для мониторинга
выбросов парниковых газов на предприятиях черной металлургии
Выводы по первой главе
Глава 2. Совершенствование мониторинга выбросов парниковых газов на
предприятиях черной металлургии России
2.1. Классификация источников выбросов парниковых газов в черной
металлургии
2.2. Исследование потенциальных выбросов метана от доменного производства
2.3. Методика определения объемов выбросов парниковых газов
2.3.1. Методика выполнения расчетов
2.3.2. Коэффициенты выбросов и содержание углерода
2.4. Совершенствование методологических подходов к комплексной оценке
выбросов парниковых газов в черной металлургии
2.5. Разработка производственной системы мониторинга выбросов парниковых
газов в черной металлургии
2.6. Разработка информационно-аналитического обеспечения мониторинга
выбросов парниковых газов
Выводы по второй главе
Глава 3. Повышение энергетической эффективности и сокращение выбросов
парниковых газов на предприятиях черной металлургии России
3.1. Классификация и количественная оценка основных подходов к повышению энергетической эффективности и сокращению выбросов парниковых газов в черной металлургии

3.2. Исследование возможности сокращения выбросов парниковых газов и
повышения энергоэффективности при использовании технологий внедоменного получения железа
3.3. Оценка эколого-энергетической эффективности реконструкции
сталеплавильного производства на примере ОАО «Ашинский
металлургический завод»
Выводы по третьей главе
Глава 4. Прогноз выбросов парниковых газов в черной металлургии России на период
до 2020 г
4.1. Исследование интегральных показателей выбросов парниковых газов для
основных видов продукции предприятий черной металлургии России в 2006-2010 гг
4.2. Прогноз выбросов парниковых газов в черной металлургии России в
соответствии с отраслевой стратегией развития на период до 2020 г
4.3. Прогноз выбросов парниковых газов при различных технологических
сценариях развития отрасли на период до 2020 г
Выводы по четвертой главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Характеристика источников выбросов парниковых газов в черной
металлургии
Приложение 2. Сравнение результатов совершенствования мониторинга выбросов парниковых газов в черной металлургии с существующими
подходами
Приложение 3. Расчет содержания углерода в основных видах топлива и коэффициентов выбросов СС>2 от их сжигания на металлургических
предприятиях России
Приложение 4. Потенциал сокращения выбросов парниковых газов на предприятиях черной металлургии России в 2008-2012 гг

ВВЕДЕНИЕ
Повышение энергетической эффективности и снижение негативного воздействия на окружающую среду, в т.ч. сокращение выбросов парниковых газов, является одним из приоритетных направлений развития металлургической промышленности России, установленных Стратегией развития отрасли на период до 2020 г.
Современное состояние черной металлургии страны характеризуется высокой энергоемкостью (на 15-20% выше передовых зарубежных стран), сохранением некоторых неэффективных производственных мощностей и значительными выбросами парниковых газов (более 5,2% выбросов по стране или более 114 млн т в год).
Сокращение выбросов следует рассматривать в комплексе с решением других важных задач: модернизация и технологическое обновление предприятий, повышение
энергоэффективности, энерго- и ресурсосбережение, повышение качества продукции и ее конкурентоспособности. Исследования в данном направлении являются актуальными.
Целью диссертационной работы являлось исследование возможности повышения энергетической эффективности и сокращения выбросов парниковых газов в черной металлургии России.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Анализ теоретических и методологических аспектов проблемы повышения энергоэффективности и снижения выбросов парниковых газов.
2. Совершенствование производственного мониторинга и методологических подходов к комплексной оценке выбросов парниковых газов на предприятиях черной металлургии.
3. Исследование возможности сокращения выбросов парниковых газов и повышения энергоэффективности при различных подходах к модернизации, техническому и технологическому развитию предприятий черной металлургии.
4. Прогноз выбросов парниковых газов для различных сценариев развития черной металлургии России на период до 2020 г.
Научная новизна диссертационной работы определяется следующими результатами.
1. На основе термодинамических расчетов показана возможность вторичного образования метана (СН4) в колошниковом газе доменных печей в верхней части шахты доменной печи при температуре ниже 1000°С.
2. Установлен механизм вторичного образования СН4 в результате взаимодействия водорода (Н2) с углеродом кокса, СО, СО2, НгО доменного газа. Концентрация СН4 может составлять от 0,2 до 1,3 об.% в зависимости от используемых видов топлива, обогащения дутья кислородом, температуры выхода колошникового газа и избыточного давления.

Особая роль стали, как конструкционного материала, который позволяет снизить выбросы парниковых газов и повысить энергоэффективность в процессе эксплуатации изделий, отмечена в работах Адам X., Алслебен Д., Амелинг Д., Бада X., Бендер В., Бира Ж.-П., Вупперман К.-Д., Керкхофф Х.Ю., Кесселер К., Клима Р., Люнген Х.Б., Филипп Ю.А., Фолькхаузен В., Штиль Г., Эндеман Г. Основные направления снижения выбросов и повышения эффективности при использовании стальной продукции включают [69, 72, 78, 179, 188, 201,202, 203-208]:
- улучшение эксплуатационных качеств технологического, теплотехнического, энергетического оборудования и увеличение КПД процессов;
- облегчение конструкций автомобилей для снижения эксплуатационных затрат;
- повторное использование металлопродукции и применение новых конструкционных материалов в экодизайне зданий, сооружений и интерьера;
- снижение расхода стальной продукции за счет улучшения ее свойств для снижения объемов производства.
1.4. Анализ существующего методологического обеспечения для мониторинга выбросов парниковых газов на предприятиях черной металлургии
Количественная оценка выбросов парниковых газов является основой всех видов деятельности, связанных с их регулированием, включая подготовку отчетности о выбросах, участие в механизмах торговли разрешениями на выбросы, реализацию проектов по сокращению выбросов и др.
В публикациях российских ученых Симонян Л.М., Потапочкина А.Н.,
Мустафина P.M., Косырева К.Л., Черноусова П.И., Шевелева Л.Н. отмечена необходимость разработки общепринятой методики оценки выбросов СОг для предприятий черной металлургии России с целью выявления возможности сокращения выбросов парниковых газов и снижения использования энергетических ресурсов, а также предложены собственные методологические подходы.
Симонян Л.М., Потапочкин А.Н. и др. предложили использовать в качестве методологической основы СОг-мониторинга на металлургических предприятиях России методику экобаланса, разработанную в НИТУ «МИСиС» Черноусовым П.И.,
Неделиным С.В., Юсфиным Ю.С., Леонтьевым Л.И. [209, 210]. С целью сбора, хранения и обработки информации об источниках эмиссии СОг была разработана автоматизированная база данных. Полученные авторами результаты показывают возможность применения