Совершенствование методики и исследование термодинамической эффективности процессов производства глинозема, алюминия и кремния

• Автор: Степанов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02, 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 151 с.

ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. ОБЗОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОВЕРШЕНСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1.1. Существующие методы оценки уровня энергоиспользования в металлургии. Энергобалансы технологических процессов

1.2. Эксергетический метод анализа

1.3. Эксергия как интегральный показатель негативного воздействия

технических объектов на окружающую среду.

Выводы по главе I.

Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Полный энергетический баланс.

2.2. Исследование процесса на основе анализа его полного энерге

тического баланса. I Указатели термодинамической эффективности процесса.

Ф 2.3. Формирование идеальных и идеализированных аналогов моде
лей процесса. Определение минимально необходимых затрат энергииработы.
2.3.1. Химические и металлургические процессы.
2.3.2. Процессы деформации металлов. Общие сведения об упругопластической деформации.
2.4. Теоретический потенциал и резервы энергосбережения.
2.5. Использование эксергетического метода анализа
2.5.1. Анализ потерь и выявление резервов экономии энергии
2.5.2. Разнесение затрат в комплексном производстве.
Выводы по главе 2

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГЛИНОЗЕМА ИЗ НЕФЕЛИНОВ
3.1. Сырье для получения глинозема
3.2. Технологическая схема производства алюминия из нефелинов.
3.3. Оценка уровня энергоиспользования в процессах производства глинозема из нефелинов
3.4. Вредные выбросы в окружающую среду.
3.5. Исследование возможностей снижения энергозатрат в производстве глинозема и негативного воздействия на окружающую среду.
3.5.1. Возможности совершенствования процессов производства
3.5.2. Комплексное использование сырья как способ повышения энергоэффективности и экологичности производства
Выводы по главе 3.
Глава 4. ОЦЕНКА УРОВНЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В
ПРОЦЕССАХ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ИЗ ГЛИНОЗЕМА
4.1. Технологическая схема получения алюминия из глинозема
ф 4.2. Оценка уровня энергоиспользования в процессах производства
алюминия
4.3. Производство конечной продукции из алюминия. Оценка энергетической эффективности технологической схемы
4.4. Исследование возможностей снижения энергозатрат в производстве алюминия
4.4.1. Совершенствование процесса электролиза.
4.4.2. Улучшение качества перерабатываемого сырья.
4.4.3. Внедрение новых технологий производства алюминия.
Выводы по главе 4.
Глава 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДС ТВА
КРЕМНИЯ И ПУТИ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ
5.1. Электротермическое производство кремния.
5.2. Возможные пути совершенствования процессов производства
5.3. Оценка экономической целесообразности реконструкции печи для выплавки кремния
Выводы по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Величина фактически израсходованной энергии сравнивается с некоторой нормой нормативом, установленным для каждого предприятия, и на основании этого делается вывод о достигнутом уровне энергоиспользования. А для его повышения обычно предусматривается снижение этой нормы за счет проведения какихлибо мероприятий ежегодно на определенный процент. Для оценки относительной эффективности данного производства часто используется сопоставление достигнутого удельного расхода энергии с лучшими показателями аналогичных отечественных и зарубежных предприятий. Особенностям нормирования энергопотребления в промышленности, повышения его объективности и точности посвящено значительное количество работ , , , , . Тем не менее, несмотря на многочисленные попытки разработать совершенную методику, сделать это не удалось по вполне объективным причинам. Вопервых, нормирование энергопотребления сложный и неоднозначный процесс, при котором не могут быть учтены все особенности анализируемого производства, влияющие факторы, их изменение в будущем. Вовторых, существуют предельные, термодинамически обусловленные возможности совершенствования каждого процесса, поэтому ежегодные задания по снижению удельных расходов могут привести к неверным, а иногда просто абсурдным результатам. Что касается сравнения с лучшими отечественными и зарубежными образцами, то этот способ может быть принят только для ориентировочной, качественной оценки, поскольку специалистам известно, что нет абсолютно одинаковых технологических схем, абсолютно одинакового перерабатываемого сырья и энергоресурсов. Это касается даже такого процесса, как получения алюминия методом ХоллаЭру, который используется во всем мире как стандартная технология. В качестве подтверждения этого тезиса можно привести работу 9, в которой имеется объемное приложение удельные затраты на производство наиболее энергоемких продуктов промышленности с подробнейшим описанием, в каких странах эти величины получены, указанием процессов в технологической цепочке, состава перерабатываемого сырья, используемых энергоносителей, качества получаемого продукта. В связи с этим уже давно возникла необходимость разработки объективных, научно обоснованных показателей эффективности металлургических производств. В качестве такого показателя, косвенно оценивающего энергетическую эффективность лишь некоторых металлургических процессов, связанных с электролизом производство алюминия, меди, цинка и т. Выход по току определяется как отношение количества металла, выделившегося в процессе электролиза, к количеству металла, которое должно было выделиться в соответствии с законом Фарадея. Оценить энергетическую эффективность металлургических процессов с помощью КПД стало возможным лишь после того, как польский ученый Я. Шаргут ввел понятие и метод расчета химической энергии любого химического элемента и соединения , , 2, 3. Это позволило выразить полезный выход продукт металлургического процесса в энергетических единицах и следовательно, рассчитать энергетический КПД этого процесса. Работы Я. Шаргута дали толчок в проведении исследований металлургических процессов с привлечением этого понятия , 6, 7, 3, 4, и дальнейшему совершенствованию теоретической базы 8, , , , ,, 7, 7. С точки зрения выявления возможностей совершенствования металлургических процессов основным инструментом является энергетический баланс. Однако в последние годы публикаций на эту тему стало очень мало, и это отражает действительное положение он стал использоваться крайне редко. При внедрении новых процессов, при обосновании технологии для вновь строящихся заводов, как правило, составляется тепловой баланс процесса или установки. Но для анализа эффективности энергоиспользованияпри эксплуатации действующих предприятий и технологического оборудования такие попытки предпринимаются лишь от случая к случаю. В то же время есть целый ряд проблем, которые могут быть решены только с использованием результатов анализа энергобаланса. К таким проблемам относится в первую очередь проблема энергосбережения.