Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Инновационная деятельность

1.1 Инновации, их экономическая сущность и значение

1.2 Инновационный план развития ПАО «Северсталь»

1.3 Структура операционных затрат производственно-технологической системы

1.4 Пять векторов эквивалентов денежных потоков

1.5 Интегрированный комплекс критериев

2. Характеристика и анализ технологии производства кокса в ПАО «СЕВЕРСТАЛЬ»

2.1 Коксохимическое производство ПАО «Северсталь»

2.2 Технологический процесс производства кокса

2.3 Система пылегазоулавливания и утилизации коксовой пыли

2.4 Основные производственные фонды коксохимического производства ПАО «Северсталь»

2.5 Структура затрат коксохимического производства

3. Инновационный проект реализации коксовой пыли в ПАО «СЕВЕРСТАЛЬ»

3.1 Описание инновационного проекта

3.2 Характеристика оборудования

3.3 Структура затрат после модернизации производственно-технологической системы

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1



Введение

Цели и задачи инженерного бизнеса металлургических предприятий, основной сферой деятельности которых является промышленное производство, меняются с приходом инновационной экономики, пришедшей на замену индустриальной рыночной экономики в Российской Федерации. Основной задачей является модернизация инновационных параметров в управлении бизнесом. Данные параметры служат как увеличение объёма реализации выпускаемой продукции, и снижение операционных технологических затрат в производстве, для целей адаптации промышленных предприятий к рынку. Конкуренция является одним из главных факторов, для определения развития бизнеса в промышленности. Основой благополучного функционирования промышленных предприятий в условиях высокого числа предприятий, выпускающих одинаковую продукцию, основным требованием является освоение инновационных проектов, которые направленны на увеличение уровней потребительских свойств, объёма реализации выпускаемого продукта и сокращение операционных технологических затрат. Основой промышленного бизнеса, обеспечивающей выпуск продукта с определенными свойствами потребления, является освоение инновационных проектов. [17]

Одно из важнейших свойств природы является экономическое. Его сущность заключается в том, что природные ресурсы, используемые человеком, обладают экономическими свойствами, экономическим потенциалом. [2] Данный факт будет являться одним из факторов актуальности написания работы.

С изменением рыночной ситуации, в угледобывающей и перерабатываемой промышленности, коксохимическим производствам необходимо создание системы развития производства и управления инновациями. Практически все металлургические комбинаты, как отечественные, так и зарубежные в основе топлива доменных печей используют кокс.

Инновации всегда являлись и являются одним из основных стратегических параметров развития промышленного предприятия и его экономики в целом. В соответствии с требованиями рынка технологические инновации должны приносить экономический доход в процессе деятельности предприятия. Для решения вопроса о создании и внедрении той или иной операции в технологическом процессе необходимо учитывать и анализировать все факторы и риски данной инновации по сравнению с аналогом по технико-экономическим параметрам, и учитывать возможные экономические результаты ее применения в производстве. [1]

Основной целью данной работы является разработка и экономическое обоснование инновационного решения в реализации одного из отходов, коксохимического производства ПАО «Северсталь». В процессе написания выпускной квалифицированной работы были изучены:

- производственно-технологический процесс коксования угольной шихты в доменный кокс;

- характеристики кокса для доменных печей ПАО «Северсталь»;

- статьи и патенты по вопросам производственно-технологического процесса изготовления топлива путем брикетирования отходов и тонко дисперсионных фракций горнодобывающей промышленности;

- литературные источники в сфере организации производственного процесса.

Объект исследования - участок аспирации и пылеулавливания в системе выдачи готового кокса, тушении и сортировке кокса.

Предмет исследования - подходы к организации производственно-технологического процесса производства брикетов из коксовой пыли методом пресса.

Во время подготовки к написанию ВКР изучены работы следующих авторов: Белоусова В.П., Грязнов Н.И., Иванов Е.Б., Лейбович Р.Е., Папин А.В., Стефанко А.О., Туккель И.Л., Филатова А.Б., Шичков А.Н., Шубеко П.З., Яковлева Е.И.

Изучены отдельные главы налогового законодательства Российской Федерации. Официальные сайты ПАО «Северсталь» и аналогичных промышленных предприятий. Электронные ресурсы исторической и российской библиотеки.



1. Инновационная деятельность

1.1 Инновации, их экономическая сущность и значение

инновация экономический кокс денежный

Инновацией считается процесс развития, изучения, распространения и использования новых идей, способствующих повышению эффективности деятельности предприятия. При всем этом инновацией нельзя считать просто объект, который внедрен в производственный процесс, а объект, который успешно внедрен и приносит прибыль в результате проведенных научных исследований или выявленных открытий. Он качественно отличается от предшествующих аналогов. [1]

К научно-техническим нововведениям необходимо подходить как к процессу преобразования научных знаний в научно-технические идеи, а далее - в производство продукта для удовлетворения потребителей и пользователей. Из выше изложенного можно определить два пути к научно-техническим нововведениям.

В первом случае отражены в основном продуктовые ориентации нововведений. Инновация определена как процесс модернизации для выпуска готового продукта. Данное направление распространено в период, который позиционируется потребителем по отношению к производителю достаточно слабым. Однако сама по себе продукция - не конечная цель, это лишь инструмент удовлетворения пользования и потребностей.

Поэтому, согласно второму случаю, процессы научно-технических нововведений рассматривают как передачу научных и технических знаний непосредственно в область удовлетворенности необходимости потребителей. Продукция при этом модернизируется в обладателя технологических процессов, а принимающая форма его, определяется после связки технологии и необходимой потребностью.

Следует вывод, что инновациям, во-первых, необходимо обладать рыночной структурой для удовлетворения необходимости потребителя. Во-вторых, любая инновация чаще всего изучается как сложная процедура, предполагающая модернизацию как научно-технических, так и экономических, социальных и структурных ориентаций. В-третьих, в инновации акцент делается на скоростной модернизации нововведения в использование на практике. В-четвертых, инновацией должны быть обеспечены экономический, социальный, технологический или экологический эффекты.

Инновационный проект - обоснование экономической целесообразности изучения, освоения и внедрения инноваций. Основными приоритетами в работе с инновационными проектами являются увеличение объема производства и повышения уровня продаж, а также сокращение операционных затрат и увеличение дохода предприятия при выпуске продукции в неизменном объеме. Задача увеличения объема производства не приоритетна для инновационных проектов. [17]

Кроме того, в результате реализации инновационного проекта, необходимо организовать увеличение государственного бюджета, местных властей и государственных органов, собственной сети муниципального органы власти должны создать дополнительные поступления налога на доходы физических лиц, и в собственности компании, а Федеральный бюджет - дополнительным налогом на прибыль, а также налогом на добавленную стоимость. [14]

Инновацией по праву считается результаты интеллектуальной работы предприятия, которые востребованы рынком и способствуют росту эффективной деятельности предприятия. Согласно теории Шичкова А.Н., инновацией считается какой угодно подход в разработке, производственной деятельности и сбыту продукции, результатом этого предприятие получает конкурентное превосходство.

В действующих условиях неравномерности экономической деятельности и неустойчивого развития, поиска новых моделей развития экономики адаптацию экономической системы, и в частности промышленных предприятий производственного типа, служит непременно характеристикой, от которой отталкивается их функционирование, сохранение и модернизация в меняющейся и конкурентной деятельности. [18]

Инновационным процессом является процесс модернизации научных знаний в инновацию, представляющую как последовательную цепь событий, результатом которых инновация протекает от идеи до конкретной продукции, технологии и услуги. Она распространяется при практическом использовании. Инновационный процесс нацелен на зарождение необходимого рынка продуктов, технологических услуг, и тесно взаимодействует со средой его деятельности: его направление, темпы развития, цели привязаны к социально-экономической среде, в которой он развивается и осуществляет свою деятельность. Следует вывод, что только на инновационном подходе модернизации возможно осуществлять рост экономики предприятия. [4]

Инновационной деятельностью является деятельность, которая направленна на работу и коммерциализацию результата научной деятельности и разработок в расширении и обновлении ассортимента и повышению качества выпускаемого продукта, а также совершенствования технологических процессов их производства с последующей модернизацией и эффективной работе по сбыту на внутреннем и зарубежном рынках.

Существуют различные классификации инноваций, но большинство исследователей выделяют в основном несколько видов:

- продуктовые инновации;

- аллокационные инновации;

- технологические инновации.

Продуктовой инновацией по праву считается новый или модернизированный продукт, который имеет высокие потребительские свойства или высокую стоимость на рынке, приносящий доход предприятию.

Технологическая инновация представляет собой модернизацию или усовершенствование технологии производства, либо изучение и внедрение нового технологического процесса.

Аллокационные инновации направлены на повышение результативность менеджмента производственно-технологической системы, которая оказывает влияние на конкурентоспособность предприятия на рынке.

Производственно-технологическая система (ПТС) - минимальная совокупность двух видов активов материального и не материального. С их помощью происходит выпуск продукции, имеющей высокие потребительские качества. Экономическим эквивалентом потребительских качеств конкурентоспособного продукта является его стоимость на рынке.

Инновацию обычно рассматривают как:

- процесс;

- система;

- модернизация;

- результат.

Инновация четко сориентирована на итоговый расчет прикладного характера, который всегда должен оцениваться как сложный процесс. Она обеспечивает определенный эффект в технической и социально-экономической сфере функционирования. [18]

Инновация на всех своих этапах развития (жизненном цикле) изменяет свои формы, передвигаясь от идеи до освоения. Движение инновационных процессов, как и любых других, сопряженно с сложными взаимодействиями многих рисков и факторов. Задействование в предпринимательской деятельности различных вариантов форм организации инновационных процессов определенны следующими факторами:

- принадлежность внешней среды (политическая и экономическая остановка, виды рынка, характер конкурентного противостояния, опыт и наработки государственно-монополистического урегулирования и т.д.);

- влияние внутренней среды на данную хозяйственную систему (присутствие главы-предпринимателя с командой поддержки, ресурсы экономики с материальным фундаментом, функционирующие технологические схемы, наработанная организационная конструкция, внутренняя система организованности, внешние связи с соседствующей средой и т.д.);

- особенность самого инновационного процесса как объект менеджмента.

Инновационный процесс изучаются как процесс, который пронизывает большинство научно-технической, производственной, маркетинговой деятельности производств. В конечном счете он сориентирован на удовлетворение запроса потребителя. Наиважнейшим фактором успехов инновационного функционирования считается присутствие новатора-энтузиаста, который захвачен новой идеей и готов приложить значительное количество усилий, для воплощения ее в жизнь, а также главу-предпринимателя, нашедшего инвестиции, разработал организацию производства, реализовал новый продукт в рынок сбыта, принял на себя основной риски ответственность, а также реализовывал свою коммерческую разработку.

Нововведения образуют рынки инноваций. Инвестиции формируют сферу деятельности капиталов предприятия, новации - рынок соперничества разработок. Инновационный процесс усиливает освоение научно-технических результатов, а также интеллектуальной достоверности для разработки нового или усовершенствованного продукта (услуги) и максимальное повышение добавленной стоимости.

1.2 Инновационный план развития ПАО «Северсталь»

Изучим инновационную деятельность на примере предприятия города Череповца ПАО «Северсталь».

Металлургический комплекс - ПАО «Северсталь» служит основой экономической отрасли области. В рейтинге крупнейших компаний Восточной Европы ПАО «Северсталь» - одно из немногих промышленных комбинатов в производстве чёрной металлургии. ПАО «Северсталь» занимает высокие позиции в рейтинге промышленных предприятий, поднявшись на 10 строчек по сравнению с деятельностью 2012 года. [11]

Предприятие передает более 58% объема промышленного производства, 74% приходится на экспорт, 78% дохода промышленности и около 37% доходов консолидированного бюджета области.

Сейчас в технической дирекции комбината разрабатывается отдел технологических инноваций и развития производственных участков Отдел будет учавствовать в разработке политики инноваций, стратегию бизнес-развития общества и определять направления их качественного регулирования. Разработка и реализация тематической стратегии НИОКР, который планируется разработать сроком на - 7 лет будет функционировать в направленном соответствии с действующими направлениями технологических инноваций и успешной деятельности общества. В перспективе тематический порядок НИОКР будет являться фундаментом для образования ежегодных стратегий НИОКР.

Среди основных эффективных мероприятий, которые вовлечены основной проект осуществиться разработка технологии восстановления участков закладки коксовых печей которые подвергаются сильным колебаниям температуры, методом керамической наплавки. Планируемый экономический эффект составит примерно тыс. рублей.

Стратегия развития металлургического комбината на 6-9 лет отражаются в формированом бизнес-плане и регламентируемых качествах:

1) увеличение обьемов производства, в том числе продуктов с высокой добавленной стоимостью;

2) увеличение средней цены продаж;

3) оптимизация затрат;

4) повышение уставного капитала компании;

5) повышение социальной значимости и ответственности комбината

Со старта создания акционерного общества рост предприятия определяют несколько стратегических этапов, в реализацию которых вовлечены все работники комбината. Работа по стратегии связана с обучением работников сбыта и продаж организационно-экономической и стратегическому плану развития позволила ПАО «Северсталь» модернизировать подходы к действующим направлениям деятельности, направив свое движение к повышению эффективности производств и мобилизации большинства внутренних ресурсов для вхождения в группу лучших сталелитейных предприятий в мире.

Производство и сбыт металлургической продукции является приоритетной и имеющий высокую значимость для структуры деятельности. В результате по итогу работы за 2014 год обьем производства стали определен как 9 милионов 869 тысяч тонн, черного проката - 8 миллионов 710 тысяч тонн. Это на 1,4 и 3,9% соответственно выше результатов 2014 года. По мнению большинства аналитиков в сфере промышленности, как отечественных так и зарубежных, рост производства металлопроката в мировой экономике будет продолжать расти так же, как и потребление. О среднесрочном качестве можно сказать, что по прогнозам к 2018 году производство металла в мире возрастет до 918,5 милионов тонн, а потребление до 897,7 млн. тонн. В долгосрочных перспективах, к 2010 году производство металлопроката в мире вырастет до 1052 млн. тонн, а потребление до 1 020 тонн.

В России к 2018 году планируется рост производства металлопроката до 50, а к 2021 до 51 милионов тонн.

Таким образом основываясь на действующий прогноз можно определить, что продукты ПАО «Северсталь» обладающие рыночным свойствами будут востребованы в течение многих лет.

Руководство предприятия не собирается останавливаться на достигнутых результатах В настоящее время планы ПАО «Северсталь» предусматривают последовательскую реализацию инновационых проектов. Основные инновации предполагаются в начало технологической цепочки: коксохимическое производство и доменный цех.

Помимо этого, в инновационом проекте выделяют два направления это программа сбережения энергетических ресурсов и программа ввода автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии. Основная задача для компании - подойти по уровню потребления энергитических ресурсов на тонну жидкой стали к лучшим производителям в мире. Понижение затрат станет одной из первоочередных задач.

Эффект в деятельности повышения качества металлопроката и повышением выпуска продукта с высокой добавленной стоимостью обеспечивают стратегические программы - в сфере производства и сбыта, технического переоснащения и коммерческой детельности дальнейшей модернизации предприятия

1.3 Структура операционных затрат производственно-технологической системы

Согласно 25 главе НК РФ, структура затрат состоит из следующих пунктов:

1) материальные затраты;

2) затраты на оплату труда;

3) амортизационные отчисления;

4) прочие затраты. [7]

На рисунке 1.1 изображена графическая интерпретация структуры операционных затрат в производственно-технологической системе. [18]

1) Материальные затраты состоят из нескольких видов затрат:

- покупка сырья и материалов, необходимых для производства выпускаемой продукции;

- покупка производственного оборудования, не являющегося амортизируемым;

- покупка топлива, энергетические ресурсы всех видов, необходимых для производства;

- потери при производстве, хранении, и транспортировке в пределах норм естественной убыли и др.

2) Затраты на оплату труда подразумевают под собой все отчисления работникам в денежной натуральной форме (C_lp).

3) Амортизация (C_dc) - замена эксплуатационного износа основных средств за счет перенесения их стоимости в затраты на выпуск продукции. Минимальная стоимость амортизируемого имущества составляет 100 тыс. руб. [7]

4) Прочие затраты (С_ac). В данную группу включены затраты на командировки. Выплаты пособий по временной утрате трудоспособности. Суммы налогов и сборов, в том числе на социальное, медицинское страхование. Кроме того, в этот пункт входят амортизационные отчисления для нематериальных активов.

Кроме структуры затрат, в графической интерпретации структуры операционных затрат, изображенной на рисунке 1.1, выделяют виды доходов и налогов (объем реализованной продукции или услуг, операционная прибыль, чистая прибыль, чистый доход).

Объёмом реализованного продукта является сумма определенных средств, которые выручены от реализации товара или услуги. Объём реализованной продукции включает себя прямые затраты на производство продукции (операционные затраты) и операционную прибыль.

Операционная прибыль составляется из разницы от объёма реализованного продукта и прямыми затратами на производство.

Чистой прибылью является остаток денежных средств от операционной прибыли в связи с уплатой имущественного налога и налога на прибыль.

Структура операционных затрат показывает чистый доход производства, по следующей схеме расчета:

1. Расчёт операционной прибыли (Р) по формуле 1.1:

Р = V_sv - С_оc, руб./год, (1.1)

где V_sv - объём выпускаемой продукции, руб./год;

С_оc- операционные затраты, руб./год.

Рисунок 1.1 - Графическая интерпретация структуры операционных затрат в производственно-технологической системе

Расчёт налогооблагаемой базы налога на прибыль: является разницей операционной прибыли (Р) и имущественных налогов(N_fa).

Налог на прибыль (N_р) составляет 20% от налогооблагаемой базы, рассчитанной в предыдущем пункте.

Чистая прибыль (Р_о) рассчитывается по формуле 1.2:

Р_о= Р - N_fa- N_р, руб./год. (1.2)

Чистый доход предприятия рассчитывается по формуле 1.3:

D_о= Р_о + С_dc + С_ia, руб./год, (1.3)

где Р_о - чистая прибыль, руб./год;

С_dc- амортизационные отчисления от материальных активов, руб./год;

С_ia- амортизационные отчисления от нематериальных активов, руб./год.

1.4 Пять векторов эквивалентов денежных потоков

Согласно теории Шичкова А.Н., пять векторов эквивалентов денежных потоков по праву берутся за основу процессов конвертации производственно-технологических систем. Векторы реализуются операционным циклом производственно-технологической системы. Рассматриваются следующие векторы:

V_sv - объем реализованной продукции;

G₀W₀ - затраты прямых технологических процессов, включающие операционные прямые технологические затраты, оплату труда (операционные затраты за вычетом амортизационных отчислений);

D₀ - чистый доход. Включает в себя капитал под восстановление и корректировку основных производственных фондов (отчисления на амортизацию) и чистую прибыль;

U_mf - основные фонды, включающие в себя основные средства и нематериальные активы предприятия;

Q - производственный капитал, состоящий из основных фондов U_mf и прямых технологических затрат G₀W₀. [18]

1.5 Интегрированный комплекс критериев

В данном разделе подробно описан процесс интегрированного комплекса критериев операционного цикла:

1. Критерий конверсии операционного цикла. В идеальной производственно-технологической системе он рассчитан из отношения объёма реализованного продукта, а также услуги стоимости капиталов производства. Стоимостью производственного капитала рассматривается сумма прямых технологических затрат, и основных средств от нематериальных активов. Критерий конверсии действующего операционного цикла не более 40-45%. Данный показатель рассчитан в формуле 1.4:

т =V_sv/Q? 1. (1.4)

2. Критерий капитализации операционного цикла равен отношению объёма реализованной продукции к услугам в прямых технологических затратах. Критерий капитализации действующего операционного цикла не более 1,5, в идеальном расчете - 2. Данный критерий рассчитан в формуле 1.5:

л =V_sv/G₀W₀? 2. (1.5)

3. Критерий инвестиционного капитала двух видов производства равен отношению чистого дохода к балансовой стоимости активов материальных и нематериальных. Расчет осуществлен в формуле 1.6, имеющей следующий вид:



М =D_о / U? 1. (1.6)

4. Критерий ресурса производственных капиталов предприятия является отношением стоимости производственного капитала к прямым технологическим затратам:

= Q / G₀W₀. (1.7)

5. Характеристика операционных циклов является отношением прямых технологических затрат и суммы основных средств от нематериальных активов:

k₀ = G₀W₀/ U. (1.8)

При освоении большего числа инноваций в производственно-технологической системе практически все критерии интегрированного комплекса изменяется. [18]

2. Характеристика и анализ технологии производства кокса в ПАО «СЕВЕРСТАЛЬ»

Коксохимическое производство является одним из основных производств ПАО «Северсталь». Его главной задачей является своевременное обеспечение качественным коксом пяти доменных печей. Основными производственными фондами коксохимического производства являются коксовые батареи, служащие для получения из угольной шихты кокса по определенной технологии.

2.1 Коксохимическое производство ПАО «Северсталь»

Коксохимическое производство ПАО «Северсталь» было создано в 1956 году. Всего с 1956 по 1978 год было построено 10 коксовых батарей.

Коксохимический цех Череповецкого металлургического завода проектировался для обеспечения коксом двух доменных печей. Были построены четыре коксовых батареи производительностью по 461 тыс. т кокса в год каждая, цех углеподготовки, углеобогатительная фабрика производительностью 700 т/час, цех улавливания химических продуктов коксования и биохимическая установка для очистки воды. Первая батарея с углеподготовкой и цехом улавливания были введены в эксплуатацию 13 февраля 1956 года. Вторая коксовая батарея была построена также в 1956 г., третья - в 1957, коксовая батарея № 4 была введена в строй в 1958 г.

Таким образом, был закончен I этап развития коксохимического производства мощностью 1844 тыс. т/год кокса. В 1959 г. было принято решение о дальнейшем развитии Череповецкого металлургического завода. Строительство третьей доменной печи объемом 2000 м³, самой большой по тем возможностям. С увеличением выпуска чугуна до 2,4 млн. т в год предусматривалось строительство II очереди коксохимического производства с доведением его мощности до 3,2 млн. т/год кокса. В 1963 г. была построена пятая, а в 1966 г. - шестая коксовые батареи суммарной производительностью 1380 тыс. т/год кокса (690 тыс. т/год кокса каждая).

Третий этап развития коксохимического производства начался в 1970 г., когда было принято решение о строительстве коксового блока из четырех коксовых батарей производительностью по 730 тыс. т/год кокса для обеспечения коксом доменной печи № 5. Коксовые батареи № 7,8 были введены в эксплуатацию в 1972 г., батареи № 9,10 - в 1978 г.

В начале 80-х годов коксохимическое производство Череповецкого металлургического комбината достигло максимума производительности. Производство кокса достигло 6,3 млн. т/год кокса при проектной производительности 6,14 млн. тонн.

Очень большое внимание уделялось природоохранным объектам. В 1978 г. для очистки сточных вод была сооружена новая биохимическая установка, выполнен замкнутый водооборотный цикл и тем самым ликвидированы все прямые сбросы с территории коксохимического производства в водоемы. Разработаны и внедрены более рациональные схемы улавливания коксовой пыли на коксосортировках, реконструирована система отвода шламовых вод, выполнен ряд других работ для защиты окружающей среды. Выбросы вредных веществ в атмосферу значительно снизились, исключено загрязнение водоема Рыбинского водохранилища.

Постепенно доменное производство, своевременно проводя ремонты определенных категорий, наращивало производство чугуна. В коксохимическом производстве начались трудности, определяемые старением батарей. Возникла необходимость остановки батарей на перекладку. Однако без строительства новой 11 коксовой батареи это было невозможно. [5]

Одновременно с этим проводилось несколько экологических экспертиз с требованием перенести коксохимическое производство на другую территорию, на большее расстояние от города. Вышло Постановление Правительства, которое предусматривало остановку первых 4-х батарей после пуска одиннадцатой, практически равной по мощности первым четырем батареям. Однако строительство новой батареи не попало в план пятилетки 1985-1990 гг.

Лето и зима 1989 г. принесли длительные забастовки шахтеров. Были исчерпаны практически все запасы угля, вынужденно изменены технологические режимы, что привело к ухудшению состояния основных фондов, непоправимым разрушениям коксовых батарей.

К началу 2000-х годов возникла необходимость в создании новых мощностей для производства кокса, с учетом обновления стареющих основных фондов и ввода в действие доменной печи № 5. В 1999 г. началось строительство коксовой батареи № 11 производительностью 1710 тыс. т/год кокса (I этап - 1140 тыс. т/год) пуск ее был намечен в 2005 г.

К 2000 г. был выполнен большой объем работ, связанных с подготовкой территории строительства. Для двух блоков коксовой батареи были подготовлены нижние железобетонные плиты, борова, начато строительство дымовой трубы и угольной башни, собрано здание коксосортировки, получен тепляк и начался его монтаж, закуплена часть огнеупорных изделий и оборудования. Однако из-за сложного финансового положения строительство батареи пришлось приостановить. Все средства и силы были сосредоточены на реконструкции коксовых батарей № 5, 6 и строительстве природоохранных объектов.

В 2006 г. после замены огнеупорной кладки и основного оборудования была вновь введена в эксплуатацию батарея № 5, в 2007 г. - батарея № 6. В комплексе с реконструкцией коксовых батарей № 5, 6 был частично перестроен и обновлен цех химулавливания № 1. Одновременно с вводом в эксплуатацию батарей № 5 и 6, в 2006 г. была окончательно остановлена первая коксовая батарея, а в 2007 г. - вторая и третья.

В декабре 2001 г. вошла в строй первая очередь реконструированной биохимической установки. Было проведено наращивание и закрытие железобетонных аэротенков, расширение объемов по очистке воды от масел и фенолов, осуществлено строительство нового комплекса очистки от роданидов и установки для нитрификации сточных вод, построены резервуары для сбора ливневых вод, шламовых отстойников с насосной для очистки сточных вод.

На рисунке 2.1 изображена подробная схема потоков сырья производства кокса.

Рисунок 2.1 - Схема потоков сырья коксохимического производства ПАО «Северсталь»: 1 _ склады угля, 2 _ дробильно-обогатительная линия, 3 _ цех углеподготовки, 4 _ коксовые батареи, 5 _ УСТК, 6 _ сортировка кокса, 7 _ доменный цех, 8 _ цех улавливания и переработки химических продуктов коксования угля

2.2 Технологический процесс производства кокса

Кокс - продукт спекания угля, представляющий из себя пористую черно-матовую массу. В процессе коксования угля чистого продукта из 1 т угольной шихты получают 630-750 кг готового кокса. Область применения кокса в основном металлургия (черная, цветная, литейная), помимо этого кокс используют для газификации, производства карбида кальция, электродов, как реагент и топливо в ряде отраслей химической промышленности. [20]

В металлургии к коксу предъявляются высокие требования в области механической прочности, так как в условиях работы доменной печи, кокс подвергается высокому давлению загружаемой шихты. Также высокое значение имеют тепловые характеристики. Согласно технологическим документам выплавки чугуна в ПАО «Северсталь» кокс должен обладать теплотворной способностью 31,4 - 33,5 МДж/кг.

Кокс спекают в коксохимическом производстве посредствам разложения определенных видов углей без доступа кислорода. Основными критериями качества кокса является горючесть и реакционная способность. Горючесть характеризует скорость воспламенения и горения кокса, реакционная способность указывает на скорость восстановления им двуокиси углерода. Эти два процесса являются гетерогенными, и их скорость определяют не только химическим составом кокса, но и пористостью продукта. От пористости кокса зависит скорость контактов взаимодействующих фаз. Не малозначимый фактор уделяют содержанием в коксе серы, золы, влаги и выходом летучих веществ.

Следующим продуктом спекания угля по праву можно считать коксовый газ. Объемы выделения колеблются 310 - 340 м³ на 1 т. Угольной шихты. Состав и концентрация коксового газа в основном зависит от температуры в камере коксования. Газ напрямую выходит из камеры коксования, во время коксования угольной шихты, в газосборные камеры. Коксовый газ содержит различные газообразные продукты, в том числе пары каменноугольной смолы, сырого бензола и воды. Следующим этапом выработки газа будет его очистка. Удаляются смолы, сырой бензол, вода и аммиак, далее получается так называемый обратный коксовый газ, используемый в производстве как сырье для химического синтеза. Помимо этого, коксовым газом обогреваются коксовые батареи, также он находит применение в других производствах комбината.

Каменноугольная смола - жидкость черно-бурого цвета, со специфическим запахом, которая содержит более 250 различных веществ химического происхождения. Смола в основном состоит из компонентов смолы, в которые входят: бензол, толуол, ксилолы, фенол, крезолы, нафталин, антрацен, фенантрен, пиридин, карбазол, кумарон и др. Плотность каменноугольной смолы составляет 1,7 - 1,20 г/см³. Производство смолы составляет от 3 до 5,5% от массы коксуемого сухого угля. Состав смолы, как и коксовый газ главным образом зависят от температуры коксования, а выход смолы напрямую зависит от природы происхождения коксуемых углей. В зависимости от повышения температуры в камере коксования углубляется пиролиз углеводородов, тем самым снижается выход смолы, а выход коксового газа увеличивается. Каменноугольная смола содержит в своем составе около 60 химических продуктов, все они нашли применение в качестве сырья для производства красителей и различных фармацевтических препаратов.

Сырой бензол - один из продуктов каменноугольной смолы, в основном состоящий из сероуглерода, бензола, толуола, ксилолов, кумарона и других веществ химического происхождения. Производительность сырого бензола составляет примерно 1,1% от массы угольной шихты. Ее количество напрямую зависит от химического состава и свойств исходного угля. Температурный фактор так же имеет высокое значение в производстве сырого бензола. Сырой бензол является основным исходным материалом в получении индивидуальных ароматических углеводородов и смеси углеводородов, служащих сырьем в химической промышленности.

Смола и сырой бензол являются главными источниками получения ароматических углеводородов для химической промышленности.

Надсмольная вода представляет собой слабый водный раствор, состоящий из аммиака и аммонийных солей с примесью фенола, пиридиновых оснований и других химических продуктов. Надсмольная вода в процессе ее переработки выделяет аммиак, который совместно с аммиаком коксового газа используют для получения сульфата аммония и концентрированной аммиачной воды.

Коксование как химическое производство является одним из старейших промышленности. До середины XIX в. коксование находило свое применение в основном для производства кокса в металлургии. Со второй половины XIX в. После открытия отечественным ученым-химиком Н.Н. Зининым анилина из нитробензола требовались продукты, содержащие бензол, толуол, фонолы, крезолы, нафталин, антрацен и другие продукты. Хорошим источником всех этих продуктов являются каменноугольная смола и сырой бензол. [3]

В современной промышленности каменноугольная смола и сырой бензол превратились из отходов производства в основные и важнейшие продукты продаж. Почти на всех комбинатах стоят установки, на которых улавливаются каменноугольная смола и сырой бензол. Это послужило толчком создания единых коксохимических заводов. Вне производства металлургических комбинатов.

Основным сырьем для производства кокса служат спекающиеся угли, дающие прочный и пористый металлургический кокс. В промышленной практике хорошо зарекомендовала себя составляется смесь - шихта, состоящая из коксующихся углей и углей других марок. Данный шаг позволил расширить ассортимент сырья коксохимической промышленности, получить кокс высокого качества и обеспечить высокую производительность смолы, сырого бензола и коксового газа. В углях, используемых для производства кокса, количество влаги ограничено и должно быть в пределах 5-9%, золы до 7%, серы до 2%.

Технологический процесс химического производства, как и любой другой производственный процесс начинается с подготовки сырья и приготовления угольной смеси. Прибывший на производство уголь разделяется по химическому составу и свойствам на группы, дробится и перемешивается, затем проходит этап обогащения путем грохочения, обеспыливания, флотации и других технологических операций с целью устранения посторонних примесей.

Далее угольная шихта подвергается сушке (для оптимизации влажности) и окончательному дроблению до крупности зерен не более 3 мм. Подготовленные компоненты шихты подаются в смесительные барабаны и затем в бункеры-накопители угольной башни.

Подготовленная угольная шихта определенными порциями наполняет бункеры углезагрузочного вагона, который доставляет шихту в камеру коксовой батареи.

Тепловое воздействие на угольную шихту сопровождается физическими и химическими превращениями: до 250°С происходит испарение влаги, выделение окиси и двуокиси углерода; в диапазоне 300°С начинают выделятся пары смолы и образовываются так называемые пирогенетические воды; с повышением температуры выше 350°С уголь переходит в пластическое состояние; 500-550°С происходит пластическая масса разлагается с выделением первичных продуктов коксования (газа и смолы) и затвердевает, образуется полукокс. При повышении температуры до 700°С происходит разложение полукокса, с выделением из него газообразных продуктов второго порядка; выше 700°С преимущественно происходит упрочнение кокса. Летучие продукты, соприкасаясь с раскаленным коксом, нагретыми стенками и сводом камеры, в которой происходит коксование, превращаются в сложную смесь паров (с преобладанием соединений ароматического ряда) и газов, содержащих водород, метан и др. Большая часть серы исходных углей и все минеральные вещества остаются в коксе. [3]

Устройство и работа коксовых печей зависит от аппаратов косвенного нагрева. Тепло в них к угольной шихте от греющих газов передается через стенку. Главным фактором, определяющим протекание процесса коксования, является повышение температуры, которое необходимо для нагрева шихты до температуры сухой перегонки и проведения эндотермических реакций коксования. Предел повышения температуры ограничивается снижением выхода смолы и. сырого бензола, изменением состава продуктов коксования, нарушением прочности огнеупорных материалов, используемых для кладки печей. [6]

Коксовая печь или батарея включает в себя 61-69 параллельно работающих камер, представляющих собой как длинные, так и узкие каналы прямоугольного сечения, построенные из огнеупорного кирпича (динаса). Каждая камера вмещает в себя от 17 до 23 тонн угольной шихты. Имеет с обоих сторон съемные двери, которые в момент загрузки камеры, и на всем протяжении коксования угля плотно закрыты, а снимаются при выгрузке кокса. В своде печи располагаются 3 загрузочных люка, которые открываются во время загрузки угля и закрываются в период коксования. По рельсовому пути, которые расположены над камерами коксования, передвигается загрузочный вагон. Который через загрузочные люки загружает шихту в коксовые камеры. Вдоль машинной стороны батареи по рельсовом путям перемещается коксовыталкиватель. Машина, которая после окончания коксования коксового пирога открывает двери камеры и выталкивает готовый кокс. С противоположной стороны по рельсовому пути перемещается тушильный вагон. Он и принимает раскаленный кокс и транспортирует его под башню тушения, а затем выгружает в рампу тушения. Нагревание угля в камере происходит через стенки камеры дымовыми газами, проходящими по обогревательным простенкам, расположенным между камерами. Горячие дымовые газы образуются в результате сжигания доменного, обратного коксового или реже генераторного газов. Тепло дымовых газов, которые выходят из обогревательного простенка. Они используется в качестве регенератора для разогрева воздуха и газообразного топлива, поступающего в обогрев коксовых печей, в результате чего повышается тепловой коэффициент полезного действия печи. При работе коксовой камеры для обеспечения равномерности прогрева коксового пирога необходимо правильно выбрать габариты камеры и равномерно распределить коксовый газ в обогревательном вертикале. Оптимальная ширина камеры обычно составляет 400-450 мм. Длина камеры ограничена статической прочностью простенков, трудностью выдачи готового кокса из камеры и сложностью распределения газов в нагревательных вертикалах. Длина камеры равна примерно 14 м. Высота камеры определяется в основном условиями равномерного обогрева ее по высоте. На основании этого удовлетворительные результаты получатся при высоте камеры 5,5-5,7 м. [4]

Равномерное распределение коксовых газов достигается разделением обогревательных простенков вертикальными перегородками по ряду каналов, именуемых вертикалами. Вертикалы прогревают простенки с помощью греющих газов, которые передают тепло стенкам камеры и удаляются в регенераторы. Разность температур между греющими газами в нагревательных каналах и угольной шихтой меняется во времени. После загрузки камеры шихтой значение ее велико. В холодную шихту в единицу времени поступает большое количество тепла, а уголь у стенок камер начинает коксоваться. Однако средние слои шихты вне зависимо остаются холодными.

По мере прогрева угля разность температур постепенно уменьшается. Количество поступающего тепла в единицу времени понижается, тем не менее вследствие непрерывного поступления тепла от газов происходит постепенное повышение температуры по сечению камеры. Поэтому состояние материала в камере во время коксования у стенок будет слой образовавшегося кокса. Далее при снижении температуры от стенок к оси камеры располагается слой полукокса, затем угля, находящегося в пластическом состоянии, и наконец, в центре камеры неизменная шихта. Спустя 12-14 ч температура в сечении выравнивается, слои перемещаются к оси камеры и постепенно угольная загрузка прококсовывается. Таким образом, по окончанию процесса коксования нагревы камеры коксования отключаются, газостояки разряжаются. К дверям камеры подводится выталкиватель. Выгружает коксовый пирог в тушильный вагон, медленно передвигающийся вдоль батареи. Затем выталкиватель устанавливает двери освободившейся камеры и отправляется к следующей камере, а загрузочный вагон открывает загрузочные люки и производит загрузку новой дозы шихты.

Среднее время обработки камеры коксования составляет около 15 минут. Поэтому для оптимальной эксплуатации механизмов и машин, число камер в батарее доводят до 70.

Выгруженный кокс подвергается тушению, так как при соприкосновении с воздухом он загорается.

Выход кокса составляет 65-75% от массы шихты. Производственная мощность одной кокосовой батареи составляет примерно 1500т кокса в сутки. В зависимости от химического и физического состава кокс подразделяется на доменный, литейный, энергетический (предназначенный для получения ферросплавов, карбида кальция, электродов, для агломерации железных руд).

Выход продуктов из 1 т шихты, %, на участке производства кокса отображен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Выход готовой продукции в процессе коксования угля (1 тонна)



2.3 Действующая система пылегазоулавливания и утилизации коксовой пыли

Коксовая пыль на коксохимических предприятиях получается в процессе любых технологических операций, связанных с коксом (рассортировки валового кокса, сухого тушения кокса, перегрузках кокса и т.д.). Размер фракции 0-5 мм. Применение практически не находит из-за сложности с разгрузкой и транспортировкой, обычно возвращается в шихту коксования в количестве 3% к массе шихты (что уменьшает объем полезной загрузки угольной шихты).

Значительный объем коксовой пыли улавливается в операциях:

- выдача кокса из коксовой батареи в вагон для перевозки кокса;

- процесс тушения кокса в установках сухого тушения кокса (УСТК);

- операция по сортировке кокса, на определенные фракции(50-250мм), в коксосортировках.

Образование пылевого облака при выдаче происходит весьма быстро, и этот неорганизованный выброс принято относить к залповым. При выдаче кокса недостаточной готовности наблюдается образование густых облаков плотного черного или черно-зеленого дыма. Такие явления наблюдаются при незавершенности процесса коксования в центре угольной загрузки или неравномерном обогреве печей, приводящем к образованию в загрузке холодных зон.

Существует несколько вариантов систем беспылевой выдачи кокса: пылеотсасывающие зонты над коксонаправляющей и тушильными вагонами; перекрытия над рельсовым путем тушильного вагона; комбинированные системы беспылевой выдачи и тушения кокса. [12]

Наибольшее признание получили системы с устройством зонтов, отсосом и очисткой газов выдачи. При этом отсасывающее и пылеулавливающее оборудование проектируют как в передвижном, так и в стационарном исполнении. На практике чаще всего используются системы с передвижным зонтом и стационарной системой пылеулавливания. В качестве пылеуловителей применяют скрубберы Вентури, мокрые электрофильтры, тканевые фильтры. В последнее время за рубежом наблюдается тенденция перехода только на сухие пылеуловители, как правило, рукавные фильтры.

В 1993 г. на Коммунарском коксохимическом заводе была пущена первая установка беспылевой выдачи кокса (УБВК) со стационарной системой отсоса и очистки газов и пыли (рисунок 2.3). В последующие годы подобные установки были смонтированы в коксохимческом производстве ПАО «Северсталь».

Существующие тенденции все еще базируются на увеличении объема отсасываемых газов до 150-180 тыс.мі/ч с соответствующим увеличением размеров и конструкции зонта. Концентрация пыли в отсасываемом из-под зонта газе достигает 18-22 г/мі.

Рисунок 2.3 - Система безпылевой выдачи кокса: 1 - зонт; 2 - коксовозный вагон; 3 _ вентилятор; 4 _ горячий пыленакопитель; 5 _ система увлажнения; 6 _ скруббер и шнековый питатель

Устанавливая на первой ступени очистки группы циклонов, достигают суммарной степени очистки 99,1- 99,2% при остаточной концентрации пыли в газах выдачи 0,11-0,22 г/м³. Нетрудно видеть, что увеличив объем отсасываемых газов, получаем повышенную запыленность, уменьшение которой до требуемых норм требует повышения степени очистки.

Наиболее простым вариантом сухого пылеулавливания является система из конических циклонов. Такие системы разработаны и включены в проекты для большинства производств кокса на территории РФ.

Основным требованием при этом, помимо высокой эффективности и приемлемого гидравлического сопротивления» является предотвращение абразивного износа, что достигается правильным выбором скоростей во входном патрубке и корпусе циклона.

Для стационарной установки обеспыливания газов выдачи наиболее эффективным решением с точки зрения пылеулавливания является применение электрофильтров. Наибольший экономический эффект при этом получают при совмещении в них очистки газов выдачи и газов загрузки при условии утилизации уловленной смеси угольной, полукоксовой и коксовой пыли. Поскольку газы загрузки содержат много горючих веществ, возникает необходимость обеспечения взрывобезопасности, поэтому следует использовать электрофильтры. [10]

Для сокращения неорганизованных выбросов, образующихся при выдаче кокса из камер коксования в тушильный вагон, на коксовых батареях № 5-10 КХП ПАО «Северсталь» в 1997 г. построена установка беспылевой выдачи кокса. На двересъемной машине установлен зонт, который закрывает «корзину» коксонаправляющей и тушильный вагон.

С помощью телескопических патрубков, установленных на зонте, происходит стыковка зонта и газового коллектора, предназначенного для транспортировки газо-воздушной смеси на очистку в двух электрофильтрах типа ЭГА. Затем воздух, очищенный от мелкодисперсной пыли до концентрации 50-80 мг/м³, выбрасывается в атмосферу, а уловленная электрофильтрами пыль используется как добавка в шихту для коксования. Сокращение выбросов пыли в атмосферу при выдаче кокса составляет 200 т/год.

Из всех применяемых в настоящее время за рубежом систем беспылевой выдачи кокса (перекрытие над всей коксовой стороной батареи; отсос и очистка выделяющихся газов в стационарной системе скрубберов; пылеулавливающие зонты над коксонаправляющей и тушильным вагоном с газоочистным оборудованием на тушильном вагоне или соединенной с ним платформе; пылеулавливающие зонты над коксонаправляющей и тушильным вагоном со стационарными вытяжным газопроводом и системой газоочистки) наиболее эффективными признаны системы последнего типа. На других металлургических предприятиях такими системами оснащены практически все коксовые батареи.

Ширина пылеулавливающего зонта равна ширине коксоприемного вагона, длина колеблется от 6 до 10 м в зависимости от объема камеры коксования. Мощность дымососа в системе беспылевой выдачи при 40°С составляет 2500-4500 м³/мин в зависимости от объема камеры коксования.

В составе УСТК имеются два источника организованных выбросов в атмосферу: свеча избыточного инертного газа после дымососа и свеча, через которую выбрасываются газы, выделяющиеся из кокса в форкамере. [10]

Значительное загрязнение атмосферы этими выбросами требует разработки мероприятий по их сокращению.

Внедрение сухого тушения кокса на отечественных коксохимических заводах необходимо, прежде всего потому, что оно позволяет улучшить качество кокса в условиях непрерывно ухудшающейся сырьевой базы коксования.

Однако, одним из достоинств способа сухого тушения кокса в экологическом отношении является то, что выбросы на этих установках носят организованный характер и могут быть подвергнуты очистке, благодаря чему достигается общее сокращение удельных выбросов в атмосферу при производстве кокса.

Температура кокса после УСТК достигает 150-200°С. При транспортировании, перегрузках, грохочении такого кокса происходит интенсивное пылевыделение, поэтому технологическое оборудование снабжают аспирационными установками. Назначение аспирационных систем - создание благоприятных условий труда по содержанию вредных веществ в воздухе производственных помещений путем предотвращения выделений из неплотностей технологического оборудования. Аспирационные системы располагают в соответствии с технологической схемой УСТК и сортировки кокса сухого тушения (рисунок 2.4).

В состав аспирационных систем включают сухие и мокрые пылеуловители. При выгрузке горячего кокса из камер УСТК выделяется много пыли, поэтому обычно применяют двухступенчатую схему очистки. В качестве первой степени используют группы циклонов типа ЦН-15, имеющие достаточно высокую эффективность пылеулавливания (87-97%) при умеренном гидравлическом сопротивлении (0,35-1,15кПа). На второй ступени пылеулавливания устанавливают скрубберы ЦС-ВТИ. Фактическая степень улавливания пыли в них - от 60 до 90% и определяется в основном расходом орошающей жидкости и ее качеством.

В состав аспирационных систем включают сухие и мокрые пылеуловители. При выгрузке горячего кокса из камер УСТК выделяется много пыли, поэтому обычно применяют двухступенчатую схему очистки. В качестве первой степени используют группы циклонов типа ЦН-15,имеющие достаточно высокую эффективность пылеулавливания (87-97%) при умеренном гидравлическом сопротивлении (0,35-1,15кПа). На второй ступени пылеулавливания устанавливают скрубберы ЦС-ВТИ. Фактическая степень улавливания пыли в них - от 60 до 90% и определяется в основном расходом орошающей жидкости и качеством ее распыления.