Коксовая пыль. Её улавливание и предотвращение пылевыделений. Инновационный проект по использованию коксовой пыли как продукта Брикетирование коксовой пыли

Введение

Инновационная деятельность

3 Структура операционных затрат производственно-технологической системы

4 Пять векторов эквивалентов денежных потоков

5 Интегрированный комплекс критериев

Характеристика и анализ технологии производства кокса в ПАО «СЕВЕРСТАЛЬ»

1 Коксохимическое производство ПАО «Северсталь»

2 Технологический процесс производства кокса

3 Система пылегазоулавливания и утилизации коксовой пыли

4 Основные производственные фонды коксохимического производства ПАО «Северсталь»

5 Структура затрат коксохимического производства

Инновационный проект реализации коксовой пыли в ПАО «СЕВЕРСТАЛЬ»

1 Описание инновационного проекта

2 Характеристика оборудования

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.

Одно из важнейших свойств природы является экономическое. Его сущность заключается в том, что природные ресурсы, используемые человеком, обладают экономическими свойствами, экономическим потенциалом. 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.

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.

Инновационная деятельность

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.

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.

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.

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.

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.

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:

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.

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.

2 Инновационный план развития 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.

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:

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

2) увеличение средней цены продаж;

3) оптимизация затрат;

) повышение уставного капитала компании;

) 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

3 Структура операционных затрат производственно-технологической системы

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

)материальные затраты;

)затраты на оплату труда;

)амортизационные отчисления;

)прочие затраты.

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

)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.

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

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

) Прочие затраты (Сac). 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:

.Расчёт операционной прибыли (Р) по формуле 1.1:

Р = Vsv - Соc, руб./год, (1.1)

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

Соc- 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(Nfa).

Налог на прибыль (Nр

Чистая прибыль (Ро) рассчитывается по формуле 1.2:

Ро= Р - Nfa- Nр, руб./год. (1.2)

Чистый доход предприятия рассчитывается по формуле 1.3:

Dо= Ро + Сdc + Сia, руб./год, (1.3)

где Ро - чистая прибыль, руб./год;

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

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

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:

Vsv - 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;

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

Q - производственный капитал, состоящий из основных фондов Umf и прямых технологических затрат G0W0.

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:

ς =Vsv/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:

λ =Vsv/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 =Dо / U≤ 1. (1.6)

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

r = 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)

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.м³/ч с соответствующим увеличением размеров и конструкции зонта. Концентрация пыли в отсасываемом из-под зонта газе достигает 18-22 г/м³.

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.

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.

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.

КамераУСТК;2 - аспирационная система узла загрузки УСТК (скруббер ЦС);3 - аспирационная система узла выгрузки УСТК (группа циклонов ЦН, скруббер ЦС);4 - аспирационная система перегрузочного узла (группа циклонов, скруббер КМП);5 - дутьевой вентилятор станции обеспыливания кокса; 6 - аспирационная система валкового грохота (коллектор ВК, скруббер КМП);7 - аспирационная система инерционного грохота (коллектор ВК, скруббер КМП); 8 - аспирационная система узла погрузки кокса в вагоны (группа циклонов ЦН, скруббер КМП)

Коксовая пыль по существующей классификации может быть, как правило, отнесена к классу крупнодисперсных. Это упрощает задачу обеспыливания аспирационного воздуха сухими методами.

4 Основные производственные фонды коксохимического производства ПАО «Северсталь»

Основными производственными фондами предприятия являются два вида активов - материальные и нематериальные. Нематериальные активы в данной производственно-технологической системе отсутствуют. Материальными активами являются основные средства предприятия, которые облагаются налогом на имущество. Процессы модернизации операционных и маршрутных технологий производственно-технологических систем, а также освоение технологических, продуктовых и аллокационных инноваций исключают не участвующие в производственном процессе производственные системы и технологические машины.

Основные средства предприятия - предметы труда. Они используются в производстве определенного вида продукции более года (12 месяцев), и не теряют при всем этом свою естественную форму. В зависимости от производственных операций основные средства, принадлежащие коксохимическому производству разделены на несколько пунктов:

-здания - производственные цеха, склады, гаражи и т.п.;

-сооружения - конструкции и постройки, определяющие необходимые условия для процесса производства продукции;

-машины и оборудование (механическое, электрическое, гидравлическое и др.);

-транспортные средства.

Основные средства в основном делятся на два пункта: активная и пассивная. К активной части чаще всего относят все виды оборудования, машины и механизмы и транспортные средства, практически все активы, которые непосредственно задействованы во всех процессах производства. Пассивная часть является не менее важным условием процесса производства, но не принимает особого участия в производстве. В эту группу занесены все имеющиеся здания и сооружения. Стоимость имущества коксохимического производства на 2015 год составляет 280,752 млн. руб. Данная сумма будет являться базой для начисления амортизации. Более подробно стоимость основных средств представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Основные средства предприятия

Основные средстваСтоимость, млн. руб.Здания18,475Сооружения2,9824Машины и оборудование222,901Транспортные средства24,4864Земельные участки11,9072Итого280,752

Налог на имущество, уплаченный ПАО «Северсталь» в отношении участка по производству кокса в 2015, составляет 5,378 млн. руб./год. Налог на землю - 1,5% от кадастровой стоимости земельного участка - 174626 руб./год.

5 Структура затрат коксохимического производства

Согласно 25 главе НК РФ, структура затрат состоит из четырех элементов: материальные затраты, затраты на оплату труда, амортизационные отчисления и прочие затраты.

На рисунке 2.5 представлена графическая интерпретация структуры операционных затрат коксохимического производства на 2015 год (млн. рублей).

Значительная доля материальных затрат (Сmc) в структуре - 77,2% - указывает на то, что производство кокса является достаточно материалоёмким. Данная группа включает в себя следующие затраты:

-затраты на покупку сырья и материалов, используемых в производстве;

-затраты на приобретение оборудования, которое не является амортизируемым (первоначальная стоимость амортизируемого имущества составляет более 100 тыс. руб.);

-затраты на топливо, энергию всех видов, воду, отопление помещений и т.п.;

-затраты на приобретение работ, услуг производственного характера, которые выполняются сторонними организациями;

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

Рисунок 2.5- Графическая интерпретация структуры операционных затрат производства кокса за 2015 год (млн. рублей)

Кроме того, структура затрат отражает чистый доход предприятия, алгоритм расчёта которого следующий:

.Расчёт операционной прибыли (Р) по формуле (1.3).

.Налогооблагаемая база налога на прибыль рассчитывается как разница операционной прибыли (Р) и налога на имущество (Nfa).

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

.Чистый доход предприятия рассчитывается по формуле (1.4) как сумма чистой прибыли и амортизационных отчислений от материальных активов.

Изучив теоретические аспекты первой главы, пять векторов эквивалентов денежных потоков являются основой процесса преобразования производственно-технологических процессов на предприятии. Для коксохимического производства векторы изображены в числовых значениях, приведенные в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Векторы эквиваленты денежных потоков

Название вектораОбозначениеЧисленное значение, млн. руб./годОбъем реализованной продукцииVsv1295,472Прямые технологические затратыG0W01202,689Чистый доходD092,783Основные фондыU280,752Производственный капиталQ1483,441

Критерии, основанные на математической модели операционного цикла предприятия, представленной в главе 1, для коксохимического производства имеют следующие значения:

Критерий конверсии операционного цикла производственно-технологической системы равен отношению объёма реализованной продукции и услуг к стоимости производственного капитала. Для коксохимического производства данный критерий составляет 0,87, что удовлетворяет условию ς ≤ 1, и рассчитан по формуле (1.4): V = 1295,472 / 1483,441 = 0,87.

Критерий капитализации операционного цикла равен отношению объёма реализованной продукции и услуг к прямым технологическим затратам. Для рассматриваемого предприятия данный критерий составляет 1,07, что удовлетворяет условию λ ≤ 2. Рассчитывается по формуле (1.5):l = 1295,472 / 1202,689 = 1,07.

Критерий инвестиционного капитала простого и расширенного производства равен отношению чистого дохода к балансовой стоимости основных фондов. Для объекта исследования данный критерий составляет 0,33, что удовлетворяет условию М ≤ 1, и рассчитывается следующим образом по формуле (1.6): М = 92,783 / 280,752 = 0,33.

Критерий ресурсов производственного капитала представляет собой отношение стоимости производственного капитала и прямых технологических затрат и рассчитывается по формуле (1.7): r = 1483,441 / 1202,689 = 1,23.

Характеристика операционного цикла - отношение прямых технологических затрат к сумме основных средств и нематериальных активов и рассчитывается по формуле (1.8): k0 = 1202,689 / 280,752 = 4,28.

Так как при освоении инновационного проекта в производственно-технологической системе производства кокса, каждый критерий интегрированного комплекса изменяется. В 3 главе данной работы будет выполнен перерасчет всех критериев, с целью проследить их изменение при освоении инновационного проекта.

3. Инновационный проект реализации коксовой пыли ВПАО «СЕВЕРСТАЛЬ»

Из выше изложенного следует, что реализация коксовой пыли в производственно-технологическом процессе коксохимического производства ПАО «Северсталь», заключается в смешивании ее с угольной шихтой в количестве 3%. В данном инновационном проекте подробно описывается процесс изготовления коксовых брикетов. Исходным материалом в нашем случае будет служить коксовая пыль.

Коксовая пыль на коксохимических предприятиях получается в процессе любых технологических операций, связанных с коксом (сортировки валового кокса, сухого тушения кокса, перегрузках кокса и т.д.). Размер фракции до 35 мм. Объемы образования коксовой пыли весьма велики, в среднем в коксохимческом производстве в год образуется около 18-20 тыс. т коксовой пыли. Применения коксовая пыль практически не находит из-за тонкодисперсного состояния и высокой зольности, сложности с разгрузкой и транспортировкой. Проблема утилизации коксовой пыли является весьма актуальной.

1 Описание инновации

Брикетирование - процесс переработки материала в куски геометрически правильной и однообразной в каждом случае формы, практически одинаковой массы брикеты (франц. briquette) .

В производстве брикетов образуются дополнительные сырьевые ресурсы из мелких материалов (преимущественно ископаемых топлив и руд), использование которых малоэффективно или затруднительно, а также утилизируются отходы (пыль, шлаки, металлическая стружка и т.п.).

Целесообразность брикетирования в каждом случае экономически обосновывается.

В зависимости от исходного материала брикетирование производится со связующими (цементирующими, клеящими) веществами при средних давлениях (10-50 Мн/м2) и без связующих веществ при высоких давлениях (100-200 Мн/м2). Для получения брикетов высокого качества материал, направляемый на прессование, должен отвечать определённым требованиям.

В процессе управления инновацией, производства коксовых брикетов из коксовой пыли, необходимо учитывать ряд определенных факторов:

физические свойства брикетов должны быть идентичны физическому составу кокса;

фракция брикетов (70-300мм);

влажность, пористость, теплота сгорания, зольность и т.д.

Характеристики кокса, заявленные доменным цехом в ПАО «Северсталь» описаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Характеристики кокса

ПараметрыЕдиницы измеренияЗначениеПористость%49-53Плотность/см 31,80-1,95Массакг /3400-500Зольность%9-12Влажность%Не более 0,5ПрочностьмПа6-12Теплота сгоранияМДж/кг 29-30

Решение по прессованию мелкой фракции топлива было изобретено еще в начале прошлого столетия. Российским исследователем А. П. Вешняковым. Его идея и до сих пор используется в промышленности и быту. Суть идеи заключается в прессовании древесного порошка в твердые элементы, способные гореть и отдавать тепло ничем не хуже самого угля .

Не говоря о подробной технологии изготовления топливных брикетов и не перечисляя их типы, можно отметить, что они бывают двух основных типов:

с применением связующих компонентов;

производственное сжигание; без них;

для домашнего использования.

В выпускной квалификационной работе описывается технология изготовления брикетов без применения связующих компонентов. Коксовая пыль является пластичным материалом, так как неровности ее поверхности легко деформируются. В результате чего контакт, взаимодействующих частиц достигается легче и в большей площади.

Производство проходит следующим образом:

изначально коксовая пыль и коксовая мелочь измельчаются, самая большая частица на выходе не должна быть больше 6 мм;

смесь сушат до влажности в 25%. Для этого используют сушилки парового и газового типа;

готовая продукция поступает заказчику (доменная печь).

В скрубберах (пыленакопителях) помимо коксовой пыли, содержится еще коксовая мелочь. Ее фракция составляет 5-25 мм. В процессе тушения и сортировки кокса (при перегрузке транспортировке и т.д.) в результате воздействия вибраций и трений, края коксовых кусков откалываются и образуются коксовая мелочь. Соотношение коксовой мелочи к коксовой пыли 25%.

2 Характеристика оборудования

Первым этапом получения коксового брикета будет измельчение и подготовка исходного материала, в нашем случае коксовой шихты. В угледобываемой промышленности, а также в ряде производственных площадок ПАО «Северсталь» - хорошо себя зарекомендовали четырехвалковые дробильные машины модели «ДВ-400z».

В случае данного производственно-технологического процесса объем крупной коксовой фракции значительно небольшой (25%), соответственно оптимально подойдет, по всем производственным характеристикам, двух-валковая дробилка модели - «ДТ-1». Технические характеристики оборудования предоставлены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Технические характеристики «ДТ-1»

Дробильная машина «ДТ-1», как следует из таблицы 3.2, своей мощностью полностью справится с имеющимися объемами отходами коксохимического производства.

Дробление в валковых дробилках <#"justify">Изучив и проанализировав предложения поставщиков и дилеров (отечественных и зарубежных) остановился на Пресс «РУФ» для брикетирования модели «BP-600» (BP-420A). Предприятие поставщик «Ассоциация КАМИ», город Москва.

Ассоциация «КАМИ» - это объединение ведущих поставщиков промышленного оборудования, промышленных предприятий России, производителей оборудования, отраслевых ВУЗов и НИИ. С момента начала своей деятельности в 1991 году «КАМИ» осуществила поставку 150 000 позиций оборудования более чем 40 000 предприятий. Среди отечественных клиентов - «Устьянская лесопромышленная компания», «Росатом», «Сыктывкарский домостроительный комбинат», «Фабрика 8 марта», «Торис», «Mr. Doors», «Автоваз», «Роствертол», ПО «Одинцово», «Новолипецкий металлургический комбинат», «Первая зеркальная фабрика», «Наяда», «Орматек», «Русский матрац», «КЛМ», «Медвежьи озера», «Детинец», «Зодчий», «Алтай-кровля», «Вимм-Биль-Данн», «Энерготекс», ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, «LG Electronics», театральные мастерские Московского художественного театра им. А.П. Чехова, Государственного академического Малого театра России.

Пресс BP-600 предназначен для производства топливных брикетов. Получаемые брикеты в форме кирпича имеют размер 150/60/100 мм, что соответствует всем стандартам поставщика. Производство данного типа брикетов позволяет эффективно утилизировать отходы и получать экономический доход. Брикеты изготавливаются из сухих отходов лесопромышленного, углеперерабатывающего и деревообрабатывающего комплекса, предприятий переработки продукции сельского хозяйства, торфоразработок и полиграфической промышленности без дополнительного ввода связующего. В большинстве в качестве исходного сырья могут использоваться отходы из древесины любого типа, влажностью до 15%, фракцией размером пыль/опилки/стружка.

Технология прессования, используемая в данном прессе основана на холодном гидравлическом прессе с большим усилием, что позволяет получить брикет высокого качества и хорошего товарного вида.

Оборудование не требует подготовки для запуска, процесс прессования может начаться в течении одной минуты даже после длительной остановки. Оборудование может работать 24 часа в сутки без остановок и не требует постоянного обслуживания. Срок службы данного пресса без капитального ремонта составляет более 10 лет.

Всем процессом работы пресса и упаковки брикетов управляет один оператор, что значительно сокращает себестоимость готовой продукции. Пресс поставляется в комплекте с устройством для упаковки брикетов. Прессы BP-600 разработаны и запущены в массовое производства более 10 лет назад, пресса работают на крупнейших деревообрабатывающих предприятиях всего мира, в России уже запущено более 50 прессов.

Получаемые брикеты в отличии от других форм брикетов удобны для упаковки, складирования и транспортировки на длительные расстояния, что делает их самыми востребованными в мире на сегодняшний день и спрос на такие брикеты постоянно растет.

Пресс используется, прежде всего для средних и больших производств с большим количеством сухих отходов. Полученный в результате брикетирования топливный материал находит широкое применение, как в промышленных отопительных системах, так и в индивидуальном хозяйстве. Стоимость комплекта оборудования, с учетом доставки и монтажа составит 4631000 рублей.

Описание производственно-технологического процесса, на данном оборудовании, практически идентично всем своим аналогам. Сначала при небольшом давлении (25-50 мПа) происходит внешнее уплотнение материала за счёт убирания пустот между частицами. Затем уплотняются и деформируются сами частицы. Между ними возникает молекулярное сцепление. В процессе перемещения от первого до второго пресса, происходит нагрев заготовки до 110-130oC. Данная операция увеличивает плотность соприкосновения частиц коксовой пыли. Высокое давление в конце прессования (120-150 мПа) приводит к переходу упругих деформаций частиц в пластические, вследствие чего структура упрочняется и сохраняется заданная форма. Выделившиеся при этом фенолы и смолы при участии воды полимеризуются на поверхности частиц. Нагревание материала до строго определённой температуры (100-110oC) непосредственно при прессовании улучшает процесс. Весь этот процесс контролируется микропроцессором. При остывании и после просушки брикеты окончательно закрепляются. Следующим этапом будет доставка брикетов (параллельно основной продукции) в доменную печь. В таблице 3.3 показаны технические характеристики пресса ВР-600.

Таблица 3.3 - Характеристики пресса ВР-600

ПараметрыЕд. измеренияЗначениеПроизводительностьтонн/час1-3МощностькВт25Давление пресссамПа20-170Размеры брикетаМм150/75/50Габариты прессасм/см/см1800/1800/1900

В таблице 3.4 описываются характеристики выпускаемой продукции производственно-технологического процесса изготовления коксовых брикетов из коксовой пыли.

Таблица 3.4 -Характеристика брикетов

ПараметрыЕдиницы измеренияЗначениеПористость%15-33Плотность2,80-2,85МассаЗольность%Влажность%ПрочностьмПаТеплота сгорания29-30

Исходя из данных таблицы 3.4 и изучив технологический процесс изготовления коксовых брикетов, можно сделать следующие выводы. Физико-химические свойства брикетов идентичны свойствам кокса. Благодаря увеличению плотности брикета, увеличилась теплота сгорания, что в выплавке чугуна будет положительным аспектом. При этом показатели зольности уменьшились, что влечет снижение выбросов в окружающую среду.

Рисунок 3.1 - Схема потоков сырья после освоения инновационного проекта: 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.

3 Оценка результатов освоения технологической инновации

Основываясь проведенными расчетами в предыдущей главе произойдут следующие изменения в структуре операционных затрат (рисунок 3.2).

На основании рисунка 3.2 в производственно-технологической системе производства кокса произойдут следующие изменения:

·увеличатся амортизационные отчисления на 0,1% и составят 2,8%;

·материальные затраты снизятся на 0,8% в результате снижения удельных материальных затрат за счет увеличения объемов производства и снижения затрат на утилизацию коксовой пыли и составят 76,4%;

·снизятся операционные затраты на 21,006, и составят 1214,635 млн. рублей;

·увеличится объем реализованной продукции на 78,948 млн. рублей составит 1394,756 млн. рублей;

·увеличится операционная прибыль и составит 180,121 млн. рублей;

·налог на прибыль увеличится на 18,364 и составит 33,322 млн. рублей;

·чистая прибыль 141,37млн.руб./год;

·чистый доход как сумма чистой прибыли и амортизационных отчислений составит 175,379 млн. руб. /год, то есть вырастет на 82,596 млн. рублей;

·затраты на оплату труда увеличатся на 0,5% за счет увеличения штата сотрудников и составит 176,122 млн. рублей.

Изменившиеся параметры операционного цикла в производстве кокса в ПАО «Северсталь» при разработке и внедрении технологической инновации представлены в таблице 3.5. Происходит подъем объема реализованной продукции производства кокса, чистого дохода, стоимости основных фондов и производственного капитала, и значительное падение прямых технологических затрат.

Рисунок 3.2 - Структура затрат на производство кокса в результате освоения инновационного проекта (млн. руб./год)

Таблица 3.5 - Изменение параметров операционного цикла

ПараметрыОбозначениеЧисленное значение, млн. руб./годдо освоения инновациипосле освоения инновацииОбъем реализованной продукцииVsv= G0W0 + D0404,834412,695Прямые технологические затратыG0W0 = Сос - Сdc375,840373,651Чистый доходD0= Р0 + Сdc28,99439,044Основные фондыU87, 73590,109Производственный капиталQ = G0W0 + U463,575463,76

Срок окупаемости инвестиций рассчитывается как отношение суммы инвестиций к колебанию дохода предприятия (формула 3.1). Сумма инвестиций, необходимых для освоения инновационного проекта - 2 374 тыс. руб. Изменение чистого дохода - 10 049 938 руб./год. Соответственно, срок окупаемости составит 3 месяца,

I/ΔD, лет, (3.1)

где I - величина инвестиций, руб./год;

ΔD - приращение чистого дохода, руб./год.

В приложении более подробно представлено изменение интегрированного комплекса критериев операционного цикла в производстве кокса. Все критерии изменятся в лучшую сторону. Критерий конверсии увеличился на 0,02, критерий капитализации - на 0,03, критерий ресурсов производственного капитала простого и расширенного воспроизводства - на 0,01, критерий инвестиционного капитала - на 0,1. Наибольший прирост получила характеристика операционного цикла - 0,13.

Заключение

В выпускной квалификационной работе поставленная цель и сопутствующие ей задачи были полностью достигнуты. Определен порядок освоения инновационного проекта в производственно-технологическую систему производства кокса, изучены методы операционного цикла и критерии оценки. Также в процессе работы с выпускной квалификационной работой были рассмотрены следующие вопросы:

- сущность инноваций и их виды;

- структура инновационного процесса;

- критерии операционного цикла в промышленности.

В качестве объекта выпускной квалификационной работы был выбран участок производства (спекание, выдача, тушение и сортировка) доменного кокса. Публичного акционерного общества «СеверСталь».

Инновационным проектом является модернизация участка сортировки кокса (организация дополнительного участка производства) с целью получения коксовых брикетов, методом пресса коксовой пыли и мелочи.

Предлагаемый в данной работе инновационный проект приведет к изменению параметров и критериев операционного цикла. Все критерии изменяются в лучшую сторону. В частности, критерий конверсии увеличился на 0,02, критерий капитализации - на 0,03, критерий ресурсов производственного капитала простого и расширенного воспроизводства - на 0,01, критерий инвестиционного капитала - на 0,1. Наибольшее приращение получила характеристика операционного цикла - 0,13. Так же результатом изучения и внедрения данной инновации будет являться увеличение годового объема производства и поставки продукции, высокое качество и потребительских свойств, выпускаемой продукции, и тем самым повышение конкурентоспособности продукции. Основным преимуществом инновационного проекта является полное отсутствие отходов производства кокса, тем самым решаются вопросы ресурсосбережения и экологизации производственной деятельности предприятия.

Можно констатировать, что инновации в производственно-технологических системах промышленных предприятий, занимают значительно высокие позиции, как инструмент роста всех показателей производства. Аллокационные и продуктовые инновации направлены на увеличение объёма реализации продукции, технологические инновации снижают прямые технологические затраты.

Таким образом, в соответствии с поставленной в ВКР целью, в предложено инновационное решение, связанное с усовершенствованием одной из производственно-технологических систем ПАО «СеверСталь».

Инструментом совершенствования служит освоение технологической инновации производства кокса. Предложение реализовано путём модернизации участка сортировки кокса, за счет монтажа дополнительного комплекса оборудования для производства коксовых брикетов, отвечающих всем параметрам потребительских свойств к доменному коксу.

Список использованных источников

1. Большая российская энциклопедия [Электронный ресурс].

Белоусова, В. П. Формирование факторов экологизации экономического развития промышленного предприятия / В. П. Белоусова // Инновации. - 2012. - №1. - С. 26-29.

Грязнов, Н.И. Основы теории коксования: учебник/ Н.И. Грязнов-Москва: Металлургия, 2015. - 314 с.

Иванов, Е.Б. Технология производства кокса, учебное пособие / Е.Б. Иванов, Д.А. Мучник. - Москва: Наука, 2014. - 232с

5. История ПАО «Северсталь» [Электронный ресурс].

6. Лейбович, Р.Е. Технология коксохимического производства: учебник / Р.Е. Лейбович, А.Б. Филатова, Е.И. Яковлева. - Москва: Металлургия, 2013. - 360 с.

Налоговый Кодекс Российской Федерации. Часть первая от 31 июля 1998 г. № 146 - ФЗ (с последними изменениями и дополнениями) [Электронный ресурс]: Налоговый кодекс РФ. Последняя действующая редакция с Комментариями.

Национальная историческая энциклопедия [Электронный ресурс].

О науке и государственной научно-технической политике: федер. Закон от 23.08.1996 № 127-ФЗ. - Москва: Омега-Л, 2016. - 78 с.

Папин, А.В. Разработка технологий утилизации коксовой пыли коксохимических производств / А.В. Папин // Ползуновский вестник. - 2014. - №4. - С. 159-164.

Продукция ПАО «Северсталь» [Электронный ресурс].

Стефаненко, В.Т. Очистка от пыли, газов и воздуха на коксохимических предприятиях: учебник/ В.Т. Стефаненко. - Москва: Металлургия, 2012. - 140 с.

Торгово-промышленная компания «Ассоциация КАМИ» [Электронный ресурс].

14. Торгово-промышленная компания «Терморобот» [Электронный ресурс]: офиц. сайт.

15. Туккель, И. Л. Управление инновационными проектами: учебник / И. Л. Туккель, А. В. Сурина, Н. Б. Культин / под ред. И. Л. Туккеля. - Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2011. - 416 с.

Шамина, Л. К. Теоретические аспекты функционирования инновационных процессов: учебник / Л.К. Шамина. - Санкт-Петербург: Наука, 2012. - 85 с.

Шичков, А. Н. Менеджмент инноваций и технологий в производственной среде: учебное пособие / А. Н. Шичков. - Вологда: 2014. - 109 с.

18. Шичков, А. Н. Организация инновационного менеджмента в производственно-технических системах: монография / А. Н. Шичков. - Москва, 2012. - 214 с.

19. Шичков, А.Н. Ситуационный анализ рыночного уклада в муниципальном округе (районе): монография / А. Н. Шичков. - Вологда: 2013. - 207 с.

Шубеко, П. З. Непрерывный процесс коксования: учебник / П.З. Шубеко. - Москва: Металлургия, 2013. - 200 с.

Значения параметров критериев до и после освоения инновации

Таблица 1.1 - Значения параметров критериев до и после реконструкции на участке производства кокса ПАО «СеверСталь»

Наименования параметров и критериевЗначения параметров и критериевдо освоенияпосле освоенияЗначения по продажам, Vsv, млн. руб./год1295,4721356,006Прямые технологические затраты, G0W0, млн. руб./год1202,6891180,626Балансовая стоимость, U, млн. руб./год280,752285,712Чистый доход, D0, млн. руб./год92,783175,379Производственный капитал, Q=U+G0W0, млн. руб./год1483,4411466,338Критерий конверсии, ς =Vsv/Q

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Инновационная деятельность

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.

Одно из важнейших свойств природы является экономическое. Его сущность заключается в том, что природные ресурсы, используемые человеком, обладают экономическими свойствами, экономическим потенциалом. 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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 о c , руб./год, (1.1)

где V sv - объём выпускаемой продукции, руб./год;

С о c - 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;

G 0 W 0 - затраты прямых технологических процессов, включающие операционные прямые технологические затраты, оплату труда (операционные затраты за вычетом амортизационных отчислений);

D 0 - 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 G 0 W 0 .

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 /G 0 W 0 ? 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 / G 0 W 0 . (1.7)

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

k 0 = G 0 W 0 / U. (1.8)

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

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 м 3 , 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.

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.

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 м 3 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/см 3 . 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.

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.

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.

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.

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.

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/м 3 . 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.

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/м 3 , 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 м 3 /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.

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.

Подобные документы

    Структура операционных затрат производственно-технологической системы. Векторы эквивалента денежных потоков. Типы операционного цикла. Положения о почтовой связи. Описание инновационной услуги. Оборудование для гибридной почты и затраты на услугу.

    дипломная работа , добавлен 10.07.2017

    Понятие и виды инноваций. Сущность бережливого производства. Анализ производственно-технологической системы по производству буров. Приведение операционного процесса в равновесное и обратимое состояние путем освоения инструмента бережливого производства.

    дипломная работа , добавлен 10.07.2017

    Ознакомление с интегрированным комплексом критериев операционного цикла производственно-технологических систем инженерного бизнеса. Разработка мероприятий по освоению технологической инновации при производстве панелей покрытия блок-контейнеров.

    дипломная работа , добавлен 10.07.2017

    Описание структуры операционных затрат производственно-технологической системы. Характеристика и анализ экономической системы предприятия, ее основные конкурентные преимущества на рынке быстровозводимых зданий и сооружений блок-контейнерного типа.

    курсовая работа , добавлен 10.07.2017

    Инженерный бизнес: производственно-технологическая система как единица бизнеса, операционный цикл ПТС, технологические активы предприятия/ Анализ структуры операционных затрат и критериев бизнеса ООО "Устюггазсервис" и компании-аналога ООО "Теплогид".

    дипломная работа , добавлен 09.11.2016

    Сущность и структура инновационной деятельности. Ситуационный анализ производственно-экономической деятельности предприятия. Конструкция типового блок-контейнера. Свойства минеральной и экологической ваты. Параметры и критерии инженерного бизнеса.

    дипломная работа , добавлен 10.07.2017

    Инновационный менеджмент - одно из направлений стратегического управления. Инновации системной структуры производства. Характеристика слабых и сильных сторон малых инновационных предприятий. Значение лицензионной торговли, лицензионное соглашение.

    контрольная работа , добавлен 19.08.2009

    Сущность и освоение инноваций на производстве. Технологический процесс изготовления морса клюквенного. Сравнение структуры операционных затрат настойки и морса. Разработка мероприятий, обеспечивающих получение заданных потребительских свойств продукции.

    дипломная работа , добавлен 09.11.2016

    Анализ инновационных подходов, обеспечивающих повешение теплоизоляционных свойств выпускаемой продукции. Разработка технологической инновации, обеспечивающей возможность управления параметрами теплозащиты панелей покрытия блок-контейнеров на АО "СКДМ".

    дипломная работа , добавлен 10.07.2017

    Схема инновационной деятельности. Эффективность инновационного проекта и его основные формы. Классификация затрат на инновации. Методы выбора инновационного проекта для реализации. Основные критерии для оценки инвестиционного проекта, экспертиза.

Известия СПбГТИ(ТУ) №34 2016

I. ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Процессы и аппараты

За рубежом активно занимаются брикетирова-

нием отходов, однако информацию об этих технологиях

стараются не распространять и достаточно строго охра-

няют. Зарубежные брикетные производства, использую-

щие даже не отходы, а полноценное сырье, высокорента-

бельны. В развитых странах брикетированию постоянно

уделяется самое пристальное внимание. Инвестируют-

ся значительные средства в научные и технологические

разработки, в строительство новых и совершенствова-

ние существующих брикетных производств, особенно ис-

пользующих отходы или низкосортное сырье. В Англии,

Франции, Германии, Чехии, Польше, Турции, США, Ав-

стралии и других странах по различным технологиям в

больших объемах производят брикеты на основе уголь-

ной мелочи. Это обусловлено тем, что при сжигании

угольных брикетов, по сравнению со сжиганием рядово-

го угля, повышается на 25-35 % КПД топочных устройств,

снижаются на 15-20 % выбросы сернистого газа; более,

чем вдвое снижаются выбросы твердых веществ с дымо-

выми газами, а также на 15-20 % снижается недожог горю-

чих компонентов.

Таким образом, используя отходы коксовой мело-

чи в процессе брикетирования, можно существенно эко-

номить энергетические и сырьевые ресурсы, снижать за-

грязнение окружающей среды, а также создавать новые,

эффективные рабочие места и за счет рентабельной ра-

боты брикетных производств пополнять бюджеты всех

уровней. Все сказанное выше в полной мере относится и

к процессу утилизации мелочи нефтяного кокса.

Получение нефтяного кокса

и области его использования

Нефтяные коксы (углерод нефтяного происхож-

дения) представляют собой пористую твердую неплав-

кую и нерастворимую массу от темно-серого до черного

цвета. Они состоят из высоко конденсированных, высо-

ко ароматизированных полициклических углеводородов

с небольшим содержанием водорода, а также других ор-

ганических соединений. Элементный состав сырого (не

прокаленного) нефтяного кокса (в %): C: 91-99,5; H: 0,035-

4; S: 0,5-8; (N+O): 1,3-3,8; остальное - металлы.

Промышленный процесс коксования осущест-

вляется на установках трех типов: периодическое

коксование в коксовых кубах, замедленное коксование в

камерах, непрерывное коксование в псевдоожиженном

слое кокса-носителя.

Замедленное (полунепрерывное) коксование

наиболее широко распространено как в мировой практи-

ке, так на российских НПЗ. После резки массива готового

продукта струей воды под давлением до 15 МПа кокс по-

ступает в дробилку, где измельчается на куски размером

не более 150 мм, после чего подается элеватором на гро-

хот, где разделяется на фракции 150-25, 25-6 и 6-0,5 мм.

Достоинства замедленного коксования − высокий выход

малозольного кокса. Из одного и того же количества сы-

рья этим методом можно получить в 1,5-1,6 раза больше

кокса, чем при непрерывном коксовании.

Главными показателями качества нефтяного кок-

са являются содержание серы, золы, влаги, выход лету-

чих веществ, гранулометрический состав, механическая

прочность.

лосернистые (до 1 %), сернистые (до 2 %) и высокосерни-

стые (более 2 %). По содержанию золы коксы делятся на

малозольные (до 0,5 %), среднезольные (0,5-0,8 %), вы-

сокозольные (более 0,8 %). По гранулометрическому со-

ставу − на кусковой (фракция с размером частиц более 25

мм), «орешек» (6-25 мм), мелочь (менее 6 мм).

Сортировка кокса на фракции производится толь-

ко на установках замедленного коксования (УЗК).

Кусковой нефтяной кокс применяется в основном

в металлургической промышленности. Он используется

для получения анодной массы в производстве алюминия,

графитированных электродов дуговых печей в сталепла-

вильном производстве, для получения сульфидизаторов в

цветной металлургии (для перевода оксидов металлов или

металлов в сульфиды с целью облегчения их последующего

извлечения из руд, в частности в производстве Cu, Ni и Co).

Применение нефтекокса в качестве исходного

сырья в производстве электродов для дуговых электро-

печей ограничивается содержанием серы. К сожалению,

значительную часть продукции составляют именно серни-

стые разновидности нефтяного кокса, т.к. малосернистые

нефти в нашей стране сравнительно редки. Для удале-

ния серы нефтекокс подвергают прокаливанию в шахтных

или вращающихся печах при температуре 1000-1400 ºC.

В химическом производстве нефтяной кокс при-

меняется в качестве восстановителя, например в про-

изводстве BaS

из барита, при получении CS

Карбидов

кальция и кремния.

Низкокачественный сернистый кокс применяет-

ся, в основном, в качестве топлива.

Возможные области

применения коксовой мелочи

После установок замедленного коксования на

нефтеперерабатывающих предприятиях накапливается

большое количество тонкодисперсных отходов кокса с раз-

мерами частиц от нескольких микрон до 6 мм – так называ-

емой коксовой мелочи, которая пока почти не находит ква-

лифицированного применения и требует дополнительных

затрат на утилизацию. Однако такие отходы могут служить

сырьем для получения ценных продуктов и топлива с вы-

совой мелочи, а особенно ее пылевидных фракций, оста-

ется в нефтеперерабатывающей отрасли актуальной и в

плане решения вопроса полноты использования суммар-

ного кокса, и по экологическим соображениям.

Коксовая мелочь не находит прямого применения

без дополнительной обработки из-за тонкодисперсного

состояния и высокой зольности, сложности с разгрузкой и

транспортировкой. С другой стороны, запасы традицион-

ных энергоносителей неуклонно сокращаются, что делает

важным развитие производств по переработке отходов, в

том числе коксовой мелочи в товарную продукцию. Про-

блема утилизации коксовой мелочи очень перспективна,

но требует тщательной разработки технологии и подбора

оборудования.

Коксовая мелочь, и в особенности коксовая пыль,

требуют специальной подготовки для вторичного исполь-

зования. Одним из методов подготовки выступает окуско-

вание. Известны четыре способа окускования пыли: агло-

мерация, грануляция, брикетирование и таблетирование.

Согласно многим литературным данным ,

оптимальными для утилизации коксовой пыли являются

технологии брикетирования и таблетирования.

На рисунке 1 представлены основные перспек-

тивные направления утилизации коксовой мелочи.

Рисунок 1. Возможные области использования коксовой мелочи.

С целью разработки перспективных инерционных пылеуловителей с максимально возможной эффективностью был определен фракционный состав золы-уноса прокалочных печей. Анализировалась зола, уловленная пробоотборным циклоном при отборе проб от БЦ № 3.

Определение фракционного состава частиц проводилось методом лазерной дифракции с использованием анализатора размера частиц (АРЧ) «Mastersizer 2000». В качестве размера частицы применялся объемный диаметр это диаметр сферы, равной объему частицы. Результаты измерений фракционного состава уловленной коксовой пыли приведены в таблице 2.9. В столбце 2 таблицы 2.9 приведена весовая доля фракции пыли размером менее 0,5 мкм в процентах от суммарного веса всех остальных фракций.

Таблица 2.9 - Фракционный состав уловленной коксовой пыли

Расчетные параметры

Размер частиц, мкм

Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из печи, % (по протоколу измерений АРЧ, до БЦ 1)

Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из печи, % (по протоколу измерений АРЧ, до БЦ 3)

Фракционный состав уловленной пробоотборным циклоном золы, уносимой дымовыми газами из БЦ 3 (по протоколу измерений АРЧ), %

Фракционный состав золы, уловленный БЦ 3

Анализ полученного фракционного состава коксовой пыли показал, что данная пыль имеет нормальное вероятностно-логарифмическое распределение частиц по размерам, характерное для промышленной пыли. Однако наличие фракции менее 0,5 мкм (до 20%), неулавливаемой в циклонном аппарате, переводит ее в разряд нетипичной пыли. Для дальнейших оценок эффективности циклонных пылеуловителей в расчетах принимаем характеристики пыли с нормальным интегрально-логарифмическим распределением частиц по размерам с поправкой на наличие неулавливаемой циклонами фракции в 20%. Полученные характеристики фракционного состава коксовой пыли представлены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Характеристика фракционного состава коксовой пыли

*В расчетах принимается, что циклон улавливает частицы выше 0.5 мкм с эффективностью 100 %.

Здесь - дисперсия частиц в функции распределения парциальных коэффициентов очистки, где, - размер частиц, улавливаемый с эффективностью 84.1, 50 и 16% соответственно.

Дисперсионный состав пыли, где, - диаметр частиц, для которых суммарный вес всех частиц, имеющих размер меньше, и, составляет соответственно 84.1, 50 и 16% от общего веса пыли.

Определение величины избыточного газа, пропускаемого через БЦ

Гидравлическое сопротивление

Гидравлическое сопротивление БЦ 1 составляет

430 - 220 = 210 мм. вод. cт.

Гидравлическое сопротивление определяем из формулы (2.13) :

где =110 - коэффициент гидравлического сопротивления циклонного элемента, табл. 2.14 . = 0,676 - плотность газового потока, кг/м 3 ; = 4,5 - оптимальная плановая скорость в циклонном элементе, м/сек.

При плановой скорости в циклонном элементе на уровне 4,5 м/с, гидравлическое сопротивление БЦ составляет 800 Па. Найдем плановую скорость в циклонном элементе при гидравлическом сопротивлении в 2100 Па.

где - избыточное количество газов, тыс. м3/час;

7,515 - 4,5 = 3,015 - разность плановых скоростей между реализуемой и оптимальной.

тыс. м 3 /час.

Определение величины избыточного газа, пропускаемого через БЦ 3

Гидравлическое сопротивление БЦ 3 составляет

мм. вод. ст.

Найдем плановую скорость в циклонном элементе при гидравлическом сопротивлении в 1510 Па.

Найдем избыточное количество газов, пропускаемых через БЦ 1.

где - избыточное количество газов, тыс. м 3 /час;

S = 0,049 - площадь циклонного элемента, м 2 ;

6,372 - 4,5 = 1,872 - разность плановых скоростей между реализуемой и оптимальной.

тыс. м 3 /час.

По результатам исследования можно сделать следующий вывод:

1 Гидравлическое сопротивление БЦ 1 (нагрузка 100%) составляет 2100 Па, БЦ 3 - 1510 Па, что превышает паспортные значения в 800 Па. Повышенное сопротивление вызвано чрезмерно большим количеством газов, пропускаемых через батарейные циклоны, по сравнению с рекомендованными в паспорте. Для снижения гидравлического сопротивления рекомендуется дополнительно установить на каждый БЦ пылеуловитель, производительностью не менее 70 000 м 3 /час. Повышения эффективности пылеулавливания при этом не произойдет.

2 Возможно доведение эффективности пылеулавливания БЦ до 76%. Это возможно в случае перевода БЦ из режима пылеулавливания в режим пылеконцентрирования. Для этого необходимо часть газов из бункера БЦ отвести в выносной пылеуловитель, очищенные газы из которого замкнуть на вход дымососа. При использовании пылеуловителя с гидравлическим сопротивлением не более 1000…1200 Па, установка дополнительного дымососа не потребуется. Вариант модернизации батарейного циклона БЦ_250Р_64_64 представлен на рисунке 1. Модернизация батарейного циклона БЦ_250Р_64_64 по предложенной схеме (рис. 4.1) позволит снизить общее гидравлическое сопротивление, повысит эффективность пылеулавливания до 76%, снизит удельную пылевую нагрузку на вторую ступень пылеулавливания.

В качестве второй ступени улавливания возможно применение скруббера Вентури.

Защита атмосферного воздуха от загрязнения является одной из наиболее актуальных проблем современности. Коксохимическое предприятие (КХП) - это совокупность специфических производств, связанных с высокотемпературной обработкой угольной шихты без доступа воздуха и переработкой выделяющегося при этом коксового газа с получением целого ряда ценных химических продуктов. Тради¬ционные технологические процессы в ряде случаев связаны с выделе-нием в атмосферный воздух вредных веществ, входящих в состав коксового газа, таких как аммиак, оксид углерода, оксид азота, диок¬сид серы, сероводород, цианистый водород, бензол, нафталин, фено¬лы, а также угольная и коксовая пыли.

Работа содержит 1 файл

Для предотвращения взрывов в автономной системе отсоса выводимые из печи газы сжигают непосредственно у места вывода из загрузочных люков. Более предпочтительным представляется метод (рис.11) , устраняющий попадание кислорода воздуха в систему отсоса. Для этого отсос газов производят из трубы, которая на время загрузки вводится в центральный люк на глубину 20-100 мм в подсводовое пространство. Воздух, подсасываемый в систему, проходит через кольцевой зазор между люком и отсасывающей трубой и попадает в подсводовое пространство. Воздух, подсасываемый в систему, проходит через кольцевой зазор между люком и отсасывающей трубой и попадает в подсводовое пространство, где благодаря высокой температуре вступает во взаимодействие с горючими компонентами газов загрузки. Последняя система отработана в промышленных условиях на головной опытно-промышленной установке термоподготовки шихты батареи N7 Западно-Сибирского металлургического комбината.

автономной системой отсоса и очистки газов загрузки

Шлам

Рис.11. Схема отсоса и очистки газов загрузки термоподготовленной шихты углезагрузочным вагоном на Западно-Сибирском комбинате:

1 - подвижная труба; 2 - отсасывающая труба; 3 - циклон; 4 - вентиляторы; 5 - топка дожига; 6 - баллон с пропаном для запыльного устройства; 7 - насосы


Газы загрузки смешиваются с воздухом, подсасываемым в люк, и частично сгорают на входе в заглубленную телескопическую трубу, через которую производится отсос. В трубу впрыскивают воду, чтобы снизить температуру газа. После дымососа газы обеспыливаются в циклоне ЦН-24, замененным впоследствии из-за низкой эффективности на ЦН-15. Перед выбросом в атмосферу газы сжигали в специальной топке. Однако полного и устойчивого сжигания газа добиться не удалось из-за колебаний состава и калорийности газов, а также недостатков конструкций топочных и запальных устройств. В связи с этим был испытан способ передачи обеспыленных газов загрузки в отводы газосборника с машинной стороны через специальный стыковочный узел. Испытания показали работоспособность и высокую эфективность этого способа. Для дополнительного повышения степени улавливания пыли из газов загрузки планируется вместо циклона ЦН-15 использовать высокоэфективный конический циклон СК-ЦН-34.

Текучесть и аэриру емость нагретой шихты позволяют применять для нее безвагЬнные методы загрузки. Бездымная загрузка шихты по трубопроводам с помощью пара или инертного газа призвана значительно уменьшить выбросы в атмосферу. Однако при испытаниях на Донецком заводе унос пыли при трубопроводной загрузке оказался значительно выше, чем при вагонном методе загрузки. Это обстоятельство, а также более высокий уровень затрат, сложность технических решений по узлам запорно-переклю- чакицих устройств и отсеканию инертного газа от угля сдерживают проведение дальнейших разработок этого метода.

Таким образом, в настоящее время наиболее распространенным является способ бездымной загрузки с удалением запыленных газов загрузки в газосборники паро- или гидроинжекцией. Специальные углезагрузочные вагоны с автономными системами отсоса могут обеспечить эффективное обеспыливание отсасываемых газов, но обезвреживание газовых компонентов вызывает значительные затруднения. Перспективным является вариант обезвреживания газов загрузки сжиганием их в подсводовом пространстве при помощи заглубленной телескопической трубы с последующим сухим обеспыливанием этих газов и передачей их через специальные стыковочные узлы в газосборник.

УЛАВЛИВАНИЕ КОКСОВОЙ ПЫЛИ НА УСТАНОВКАХ БЕСПЫЛЕВОЙ ВЫДАЧИ КОКСА

Борьба с выбросами при выталкивании кокса из печных камер - одна из наиболее сложных задач. Над раскаленным коксом, попадающим в тушительный или коксовозный вагоны, возникает интенсивное восходящее течение нагретого воздуха, которое вовлекает в движение значительные массы окружающего атмосферного воздуха. Этот подсасываемый (эжектируемый) из атмосферы поток подхватывает образующиеся при разрушении коксового пирога частицы пыли и увлекает их вверх. В результате возникает окрашенное пылевое облако значительных размеров, в этом облаке, кроме пыли, могут содержаться и газообразные вредные вещества, выделяющиеся из кокса; объем этих газов сравнительно невелик и обычно не превышает нескольких десятков кубометров.

Образование пылевого облака при выдаче происходит весьма быстро, поэтому этот неорганизованный выброс принято отность к залповым. При выдаче кокса недостаточной готовности наблюдается образование густых облаков плотного черного или черно-зеленого дыма. Такие выдачи происходят при незавершенности процесса коксования в центре угольной загрузки или неравномерном обогреве печей, приводящем к образованию в загрузке холодных зон. На современных большегрузных печах даже незначительное отклонение в режиме обогрева час+о создает условия для получения недостаточно скоксо- ванного пирога. В частности, фактором, определяющим пылевыделе- ние при выдаче, является период коксования. Этот факт наглядно иллюстрируется рис.12, данные для которого получены в результате измерений на Алтайском коксохимическом заводе.

Ужесточение требований к атмосфероохранной деятельности на коксохимических предприятиях вызвало необходимость разработки технологических мероприятий по повышению равномерности обогрева печей и внедрения систем беспылевой выдачи кокса. Для уменьшения выбросов при выдаче кокса применяют способ локализации и обезвреживания (обеспыливания). Существуют несколько вариантов систем беспылевой выдачи кокса: пылеотсасывающие зЬнты над кок- сонаправляющей и тушильным вагонами; перекрытия над рельсовым путем тушильного вагона; комбинированные системы беспылевой выдачи и тушения кокса.

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. Трудность при локализации выбросов представляет герметизация стыков корзины коксонаправл яющей с рамой двери, зонта с вагоном и вытяжного патрубка зонта со стационарной системой отсоса. Разрешение этих проблем характеризуется значительным разнообразием и сложностью конструктивных разработок. 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 СССР первоначально применялась передвижная система обеспыливания газов выдачи, смонтированная на двересьемной машине. Легкий зонт соединялся с группой из двух циклонов типа ЦН-15-800 и дымососом. Такие системы при испытаниях на батарее с объемом камер 41,6 м 3 улавливани - 750 кг пыли в сутки. Однако предусмотренное проектом удаление пыли из бункеров циклонов шнековыми транспортерами" оказалось неработоспособным, вследствие чего циклоны быстро забивались пылью, что привело к интенсивному износу дымососов и выходу их из строя.

В 1983 г. на Коммунарском коксохимическом заводе была пущена первая установка беспылевой выдачи кокса (УБВК) со стационарной системой отсоса и очистки газов. Она представляет собой (рис. 13) систему удаления и обеспыливания газов выдачи в виде зонта 1 над тушильным вагоном 2, соединенного с коллектором 3, откуда газы выдачи отсасываются через пылеуловители 4, 5 вентилятором 6 типа ВМ-18А производительностью 104 тыс. м 3 /ч. Предусмотрено, что с целью экономии электроэнергии вентилятор постоянно работает на малых оборотах с производительностью 5 тыс.м 3 /ч и только на период выдачи работает с производительностью 104 тыс.м 3 /ч. Обеспыливание газов выдачи происходит в осадительной камере 4 и аппаратах КМП 5. Подобные установки в последние годы смонтированы еще на ряде заводов.

Исследования, проведенные ВУХИНом на УБВК Коммунарского и Алтайского КХЗ, показали, что степень очистки газов от пыли в период выдачи составляет на Коммунарском заводе 95,7 %, на Алтайском 96,3 %. Установлено, что усредненное за время выдачи в течение 20-40 мин с содержанием пыли в газах выдачи составляет от 2 до 6 г/м 3 . При этом запыленность примерно пропорциональна массе выгружаемого кокса и составила для Коммунарского завода в среднем 2,5, доя Алтайского 5,7 г/м 3 . Остаточная концентрация после КМП 0,21 г/м 3 .

Приведенные величины концентрации характеризуют залповые пылевыделения в период выдачи. ПоГОСТ 17.2.3.02-78 (п.4.3) контроль за выбросами должен производиться в течение не менее 20 мин, поэтому характеристики действующих систем должны определяться с учетом усреднения за это время. Для того чтобы оценить необходимую степень обеспыливания газов выдачи, нужно привести залповый выброс пыли к максимально разовому в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02- 78.

Принимая, что за 20 мин согласно пооперационному графику на одной батарее происходит не более двух выдач, можно определить требуемую величину степени очистки или рассчитать усредненную остаточную концентрацию при заданной (фактической) степени очистки. В общем случае решение о величине допустимой остаточной концентрации должно приниматься только на основе результатов расчета рассеивания пыли в атмосфере с учетом других источников выбросов. Для примера с достаточной степенью близости к практике эту величину можно принять на уровне 50 мг/м 3 . При объеме отсасываемых газов Q - 104 тыс.м 3 /ч, концентрации пыли с н - 2,5 г/м 3 за п « 2 выдачи продолжительностью х - 30 с каждая, количество пыли, поступающей на очистку за 20 мин, составит

С 20 = ^ = 10400 ° 3 - 2 " 5 ЗШ = 4330 Г -

Объем газа за эти же 20 мин с учетом вывода вентилятора на полную производительность за 1 мин до начала выдачи и перевода его на экономный режим 5000 м 3 /ч через 1 мин после окончания выдачи составит

104000(60 2 + 30)2 5000-900 3

20 = 3600 3600

Тогда усредненная за 20 мин величина концентрации пыли, поступившей на очистку,

4330 _ .„, з С 20 = 9583 = М52Г/М "

а потребная степень очистки

Подобный расчет, выполненный для большегрузной батареи с объемом камер 41,6 м 3 при запыленности газов выдачи 5,7 г/м 3 . показывает, что степень очистки должна быть не менее 95,2 %. Таким образом, с учетом близости приведенного примера к практическим ситуациям следует признать, что фактически достигаемая степень обеспыливания газов выдачи (-96 %) обеспечивает достижение заданных санитарных норм на выхлопе в атмосферу. С целью проверки такого вывода необходимо учесть требования к остаточной концентрации пыли на выходе в атмосферу, т.е. окончательное решение о количестве ступеней пылеулавливания должно приниматься на основе анализа результатов рассеивания пыли и связанных с этим требованиями к качеству воздуха селитебных зон. В то же время, учитывая, недостатки действующих УБВК (громоздкость и низкая эффективность осадительной камеры, образование большого количества труд- ноутилизируемых шламовых вод, необходимость строительства закрытых обогреваемых помещений для аппаратов мокрой очистки и т.д.), возникает необходимость в других технических решениях.

Существующие тенденции все еще базируются на увеличении объема отсасываемых газов до 150-180 тыс.м 3 /ч с соответствующим увеличением размеров и конструкции зонта.

Концентрация пыли в отсасываемой из-под зонта газе в этом случае достигает 18-22 г/м 3 . Устанавливая на первой ступени очистки группы циклонов ЦН-15, достигают сумарной степени очистки 99,1-99,2 % при остаточной концентрации пыли в газах выдачи 0,11-0,22 г/м 3 . Нетрудно видеть, что приложенные усилия работают сами на себя: увеличив объём отсоса, получаем повышенную запыленность, уменьшение которой до требуемых норм вынуждает искать пути повышения степени очистки.

Как и в случае с объемами аспирации, в первую очередь необходимо определить расход газа, поступающего на очистку. На действующих УБВК эта величина составляет 100-160 тыс.м 3 /ч. В то же время практика работы УБВК при тщательной герметизации вагона на заводах "Остерфельд" и "Эрин", ще объем отсасываемых при выдаче кокса газов не превышает 15-18 тыс.м 3 /ч, приводит к выводу о слабой герметизации стыков на отечественных установках. На это указывают результаты дисперсного анализа частиц пыли, уносимой из-под зонта в систему отсоса, согласно которым медианный размер частиц составляет dm ~ 230 мкм при степени полидисперсности а ш 20. Поскольку скорость витания таких частиц достигает 1,35 м/с, а регламентная величина скорости в неплотностях укрытий обычно равна 0,5 м/с, можно сделать вывод о более чем двукратном превышении расхода отсасываемых при выдаче газов над минимально необходимым.

Нельзя не заметить, что определение оптимального объема отсоса газов выдачи представляет собой довольно сложную задачу. Применить теоретические методы расчета в этом случае не представляется возможным из-за слабых физических представлений о процессах пы- легазообразования при выдаче кокса и невозможности создания математических моделей, а экспериментальный подход вследствие отсутствия критериев масштабного перехода возможен только в промышленном масштабе. Тем не менее оптимизация отсоса определяет экономичность и эффективность методов борьбы с пылегазовыделени ями при выдаче кокса, поэтому трудоемкая и сложная экспериментальная работа, направленная на уменьшение объема отсоса до оптимального, должна быть выполнена в ближайшее время. Очевидно, что снижение установленного расхода до оптимального должно сопровождаться разработкой мероприятий по герметизации неплотностей. В первую очередь это относится к стыку между зонтом и вагоном, ще зазор достигает 300-1000 мм, в то время как на зарубежных УБВК лишь 100-150 мм.