Исследование по оптимизации сырьевой базы коксующихся углей в условиях Череповецкого Металлургического комбината с учетом экономическо

 

 

Национальный Исследовательский Технологический Университет

                       Московский Институт Стали и Сплавов

 

 

 

         Кафедра Экстракции и Рециклинга Черных Металлов

 

 

 

 

 

 

                                    Курсовая работа на тему:

Исследование по оптимизации сырьевой базы коксующихся углей в условиях Череповецкого Металлургического комбината с учетом  экономической эффективности.

 

 

 

 

 

 

 

                                                                              Выполнил: Кочеткова К.И.

                                                                   Группа: ММЧ-13-4

                                                                                         Преподаватель: Черноусов П.И

 

 

Москва 2014

Содержание

 

 

Введение

 

Рынок коксующихся углей обладает рядом особенностей, не свойственных рынку энергетических углей, либо любому традиционному сырьевому рынку, на который ориентировано большинство существующих методик анализа и прогнозирования рыночной конъюнктуры. В отличие от энергетических углей, коксующиеся угли не конкурируют с другими видами топлива, что обусловлено технологической направленностью их использования. Другой особенностью этого рынка является то, что потребителями его являются сравнительно небольшое количество предприятий металлургической и коксохимической промышленности. Для производства кокса применяется сочетание коксующихся углей различных марок, при этом качество его существенно зависит от структуры потребляемых коксующихся углей. Между марками углей возможна конкуренция как внутри одной технологической группы, так и, частично, между группами марок. Ухудшение структуры потребляемых углей и наличие дефицита ценных марок углей ведет к снижению качественных характеристик кокса, и как следствие к ухудшению конкурентоспособности коксохимических и металлургических предприятий.

Структура потребления коксующихся углей в настоящее время на большинстве коксохимических предприятий России не сбалансирована по марочному составу. Несмотря на то, что ряд предприятий металлургической отрасли обеспечил себе сырьевую независимость по отдельным маркам коксующихся углей в результате передела собственности в угольной промышленности и формирования вертикально–интегрированных компаний, сформированные ими сырьевые базы не являются оптимальными с позиций технологических и экономических критериев.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Аналитический обзор литературы

 

1. Анализ и прогноз конъюнктуры рынка коксующегося угля в мире и России в период до 2030 г.

 

В 2010 г. в мире добыто более 7,2 млрд т угля, из которых 913,7 млн т коксующегося (темп роста к уровню 2000 г. ⎯ 186,5 %). Значительная часть мирового производства коксующегося угля приходится на азиатский регион (60,2 %).В 2010 г. в Азии было добыто 503,6 млн т коксующегося угля, что в 3,3 раза больше, чем в 2000 г. Регион Австралии и Новой Зеландии по производству коксующегося угля занимает второе место в мире, его доля в 2010 г. составила 17,5 % общемировой добычи. В 2010 г. в этом регионе добыли           154,5 млн т, что на 45,6 % больше, чем в 2000 г.

На третьем месте находятся страны бывшего СССР, которые в 2010 г. суммарно добыли 96,3 млн т коксующегося угля, что на 2 % меньше уровня 2000 г. На долю стран бывшего СССР в 2010 г. пришлось 11,3 % общемировой добычи коксующегося угля, в то время как в 2000 г. она равнялась 20,1 %.

Основные страны ⎯ производители коксующихся углей ⎯ Китай (его доля в мировом производстве ⎯ 49,8 %), Австралия (16,7 %), Россия (7,1 %), США (6,1 %), Индонезия        (3,4 %), Канада (3,1 %), Индия (3,9 %), Германия (0,8 %), Польша (1,1 %) и другие. Добыча коксующегося угля в основных странах мира на рисунке 1 [1].

 

Рисунок 1 – Добыча коксующегося угля в основных странах мира

 

  Объем производства коксующегося угля в Китае в 2000−2010 гг. возрос в 3,7 раза, с 123,7 до 454,8 млн т. Доля Китая в суммарном объеме добычи коксующегося угля в мире к 2010 г. увеличилась до 49,8 %. В 2011 г., по предварительным данным, добыча коксующегося угля в Китае составила 513 млн т, что на 12,8 % выше уровня 2010 г. При этом потребность в этом топливе, которую испытывают китайские предприятия, достигает порядка 569 млн т, что может привести в увеличению объемов импорта коксующегося угля. Чтобы этого избежать, в Китае на разработку коксующегося угля решено ввести защитные ограничения, которые будут способствовать развитию собственных запасов коксующегося угля в стране. В предстоящие пять лет (XII пятилетка) в Китае будет уделяться особое внимание планированию ресурсов коксующегося угля. В частности, будет проводиться оптимизация расположения разработок коксующегося угля, и разработан регламент по регулировке и управлению угольными ресурсами. Чрезмерная эксплуатация ресурсов будет запрещена, в то же время будут регулироваться научные разработки и исполнение для обеспечения стабильных и бесперебойных поставок коксующегося угля на предприятия страны. Заявленный рост мощностей по добыче коксующегося угля в 2012−2013 гг. превышает 14 млн т, но менее трети из данного объема может быть обеспечено приростом со стороны внутреннего рынка [1].

         Второе место по добыче коксующегося  угля занимает Австралия, где  в 2010 г. объем производства составил 152,1 млн т (темп роста к уровню 2000 г. ⎯ 146,5 %). Однако из–за ливневых дождей в конце 2010 г. началось наводнение на северо–востоке, которое затронуло территорию, превышающую размеры Франции и Германии. Ущерб угольной промышленности Австралии от наводнений составил 2,3 млрд долл., и только 15 % угледобывающих предприятий работают на полную мощность. Поэтому в 2011 г., по предварительным данным, объемы добычи и экспорта австралийского коксующегося угля существенно снизились.

Производство коксующегося угля в России в 2010 г. составило 65 млн т (темп роста к уровню 2000 г. ⎯ 109,2 %), а доля России в общемировом производстве коксующегося угля снизилась с 12,2 % в 2000 г. до 7,2 % к 2010 г., и страна находилась на третьем месте по объему добычи коксующегося угля. Однако в 2011 г., ввиду падения добычи коксующегося угля в целом по отрасли на 4,3 %, Россия переместилась с третьего места в мире на четвертое (после Китая, Австралии, США). Тем не менее, следует отметить, что при имеющемся постоянном клиенте в лице металлургов и востребованности продукции черной металлургии (трубы, арматура, рельсы и т. д.) спрос на коксующийся уголь будет сохраняться. К тому же спрос на цветные металлы также повышает потребность в коксующемся угле [2].

В настоящее время в РФ добыча коксующегося угля осуществляется в Кузнецком, Печорском и Южно–Якутском бассейнах, и во всех этих бассейнах в 2011 г. произошло незначительное падение производства. Добыча коксующегося угля в основных бассейнах РФ на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Добыча коксующегося угля в основных бассейнах РФ

 

В России металлургические компании напрямую или опосредованно контролируют около 60 % добычи коксующегося угля. Основные восемь компаний (“Мечел–Майнинг”, “Сибуглемет”, “Южкузбассуголь”, “Распадская”, “Кузбассразрезуголь”, “Белон”, “СДС–Уголь”, СУЭК) добывают около 90 % всего объема коксующегося угля в России (рисунок 3).

 

Рисунок 3 – Добыча коксующегося угля в основными компаниями РФ

 

 В США в 2010 г. добыто 68,6 млн т коксующегося угля, что  на 26,3 % больше, чем в 2000 г. В Индии  производство коксующегося угля  к 2010 г. возросло до 35,4 млн т, или  на 60,2 %. Добыча коксующегося угля  в Польше к 2010 г. снизилась до 11,7 млн т, или на 32 % по сравнению  с уровнем 2000 г.

Более чем в 2 раза сократился объем добычи коксующегося угля в Германии, где, по итогам 2010 г., произведено 7,1 млн т. Однако правительством ФРГ разработан и принят план масштабной реформы в энергетике, заключающейся в отказе не только от АЭС к     2022 г., но в перспективе и от импортируемых из РФ нефти и газа, а также в переходе до 2050 г. на возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Энергетический переворот (Energiewende), как называют реформу в Германии, отсчитывают от принятия нового пакета мер в энергетике в июле 2011 г. Поэтому в переходный период, пока ВИЭ не смогут полностью компенсировать долю атомных станций в энергобалансе страны, составляющую около 23 %, в Германии будут развивать угольные электростанции, а отсюда и производство угля. Кроме того, в Германии имеются месторождения коксующегося угля особо ценных и дефицитных на мировом рынке марок (вблизи города Хамм в Северном Рейне–Вестфалии), запасы которых составляют порядка 100 млн т и которые привлекли внимание нескольких частных инвесторов. Поэтому в случае освоения данных запасов ситуация в Германии с собственным производством и импортом коксующегося угля может коренным образом измениться [2].

В ближайшее время крупным игроком на мировом рынке коксующегося угля может стать Монголия, где уже в конце 2011 г. начато освоение крупнейшего месторождения каменного угля Таван–Толгой, запасы которого оцениваются в 7,5 млрд т, около 40 % которого коксующийся.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчетная часть

 

В расчетной части работы выполнены простые и комплексные расчеты состава угольной шихты, получаемого кокса и себестоимости кокса с учетом затрат на транспортировку всех компонентов угольной шихты с целью обеспечения необходимых качественных характеристик и минимальных затрат на производство металлургических материалов.

 

1. Простые расчеты

 

В первой части выбираются обогатительные фабрики спекающих, коксующих и отощающих компонентов, в которых доля каждого компонента угольной шихты будет равна 100% одной обогатительной фабрики.

Были заданы параметры коксования:

• выход годного кокса, тонн кокса/тонн угольной шихты – 0,75;
• степень удаления серы – 23%;
• период коксования, час – 12.

 

1. Расчет первой группы фабрик

 

Выбираем обогатительные фабрики:

• ОФ спекающих компонентов: ЦОФ Печорская
• ОФ коксующих компонентов: ЦОФ Зиминка
• ОФ отощающих компонентов: ЦОФ Печорская

Задаем соотношение компонентов угольной шихты:

• Доля спекающих компонентов – 40 %
• Доля коксующих компонентов – 35 %
• Доля отощающих компонентов – 25 %

Выбрав обогатительные фабрики, указываются свойства компонентов угольной шихты каждой фабрики.

 

 

 

 

Таблица 1 – Свойства спекающих компонентов угольной шихты ЦОФ Печорская

Доля данного компонента в спекающей части угольной шихты, %	100
Vdaf - Выход летучих веществ (на сухое беззольное состояние), %	26,7
Ad - Содержание золы (на сухое состояние), %	9,3
Sd - Содержание серы (на сухое состояние), %	0,6
Vt - Содержание витринита, %	66
R0 - Отражательная способность витринита, %	0,98
y - Толщина пластического слоя, мм	16

 

 

Таблица 2 – Свойства коксующих компонентов угольной шихты ЦОФ Зиминка

Доля данного компонента в спекающей части угольной шихты, %	100
Vdaf - Выход летучих веществ (на сухое беззольное состояние), %	23,8
Ad - Содержание золы (на сухое состояние), %	9,6
Sd - Содержание серы (на сухое состояние), %	0,29
Vt - Содержание витринита, %	33,8
R0 - Отражательная способность витринита, %	1,13
y - Толщина пластического слоя, мм	6,7

 

 

Таблица 3 – Свойства отощающих компонентов угольной шихты ЦОФ Кузбасская

Доля данного компонента в спекающей части угольной шихты, %	100
Vdaf - Выход летучих веществ (на сухое беззольное состояние), %	24,8
Ad - Содержание золы (на сухое состояние), %	10,1
Sd - Содержание серы (на сухое состояние), %	0,34
Vt - Содержание витринита, %	51
R0 - Отражательная способность витринита, %	1,14
y - Толщина пластического слоя, мм	10

 

После того, как были заданы свойства всех компонентов угольной шихты, получаем результирующее качество угольной шихты и качество получаемого кокса.

 

 

 

 

Таблица 4 – Результирующее качество угольной шихты и кокса

	Расчетные значения:	Оптимальная шихта:
Выход летучих (Vdaf), %	27,7	25-26%
Содержание золы (Ad), %	9,5	<8.5%
Содержание серы (Sd), %	0,43	<0.60%
Содержание витринита (Vt), %	55,8	70-75%
Степень отражения витринита (R0), %	1,07	1.12-1.20%
Толщина пластического слоя (y), мм	12,00	14-18 мм
	Элементы:	Расчетные значения:
Качество кокса:	Зола, %	12,60
	Сера, %	0,44
	Летучие, %	1,10