лекция вводная. Лекция 1 Вводная. Уровень техникоэкономических показателей действующего сталеплавильного производства в значительной степени определяется уровнем технических решений, принятых при проектировании металлургического завода
 Скачать 36.19 Kb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Уровень технико-экономических показателей действующего сталеплавильного производства в значительной степени определяется уровнем технических решений, принятых при проектировании металлургического завода. В связи с тем, что от момента возникновения замысла строительства и начала проектирования сталеплавильного цеха до ввода его в эксплуатацию проходит около 3-5 лет, а также в условиях постоянной модернизации производства к качеству технических решений, которые закладываются при проектировании цеха, предъявляются исключительно высокие требования. Выбор рациональных объёмно-планировочных решений и определение минимально необходимого технологического и подъёмнотранспортного оборудования являются одними из основных задач, решаемых при проектировании цеха. В то же время объёмно-планировочные решения основываются на вполне конкретной технологии выплавки, внепечной обработки и разливки стали. Учитывая возможное дальнейшее совершенствование производства уже после ввода объекта в эксплуатацию, принимаемые на стадии проектирования объёмно-планировочные решения должны без серьезных затруднений обеспечить как реконструкцию цеха, так и размещение в нем новых видов оборудования. Основные принципы проектирования сталеплавильных цехов были разработаны в середине прошлого столетия. Их основой являлось использование нормативно-справочных материалов. Оценка количества устанавливаемого оборудования проводилась либо путем расчета задолженности каждого агрегата на одну законченную технологическую операцию, либо путем построения графиков их загруженности. Эти методы в отдельных случаях продолжают использоваться в проектной практике и в настоящее время. Однако со второй половины XX века в черной металлургии начали происходить существенные структурные преобразования, которые сопровождались полной сменой традиционных способов получения стали. Естественно, что в этих условиях старые методы так называемого аналогового проектирования (когда менялись только емкость и количество сталеплавильных агрегатов, а принципы разработки объёмно-планировочных решений по цеху оставались прежними) не могли полностью использоваться. В этот же период серьезно изменился и характер производства. До распада Советского Союза в нашей стране почти весь металл, отправляемый на разливку, доводился до конечного марочного состава непосредственно в сталеплавильном агрегате и в ковше во время его слива из агрегата. Преимущественным способом выплавки стали в тот период являлся мартеновский и устаревший двухшлаковый электросталеплавильный. Плавки в этих агрегатах продолжались несколько часов, и длительность их носила распределенный характер, что приводило к рассогласованию графика выпусков металла и вызывало задержки в их обслуживании. Согласованность периодов выпусков плавок с их разливкой довольно часто отсутствовала. Автоматизированная система управления таким стохастичным характером производства создана не была. Главным рычагом управления в этих условиях являлся «голосовой» талант руководителя смены. В последующие годы в связи с развитием рыночной экономики в нашей стране произошла коренная ломка структуры металлургического производства. Появились новые высокопроизводительные сталеплавильные агрегаты: кислородные конвертеры и современные электродуговые печи. Функция этих агрегатов заключается не в доведении металла до конечного марочного состава, а в выполнении промежуточной роли, суть которой сводится к расплавлению шихтовых материалов, проведению процесса дефосфорации, частичной десульфурации, нагреву металла до температуры выпуска 1590-1650°С и непосредственному выпуску полупродукта. Окончательная доводка металла до марочного химического состава осуществляется на установках внепечной обработки металла. Замена технологии разливки стали в изложницы на технологию непрерывной разливки стали позволила оптимизировать структуру металлургического производства за счет сокращения цикла прокатного производства и увеличения на 10-15 % выхода годного метала. Возникла технологическая линия, которая включает помимо сталеплавильного агрегата и установки печь-ковш еще и установку непрерывной разливки стали. Важным моментом в обеспечении стабилизации процессов как в сталеплавильном агрегате, так и на установках внепечной обработки стали является необходимость в разливке на МНЛЗ («машина непрерывной разливки стали») серии плавок в одно сечение. Это предопределяет разливку одной марки стали для всей серии. Количество плавок в серии может существенно колебаться, но никогда не опускается меньше 6-8 плавок подряд. На передовых предприятиях величина серии достигает 60-80 плавок. Сокращение длительности плавки как в конвертере, так и в дуговой печи до 45-60 минут позволило успешно сочетать ее с продолжительностью обработки стали на установке печь-ковш и непрерывной разливкой. Современные дуговые печи и кислородные конвертеры, установки ковш-печь и МНЛЗ могут успешно эксплуатироваться только в единой технологической линии. Производительность этой линии определяется продолжительностью операций на самом ее медленном участке. Работа всего основного технологического оборудования производственной линии должна быть строго синхронизирована между собой, начиная от подачи шихтовых материалов и заканчивая выдачей литых заготовок с МНЛЗ. Только в этом случае будет обеспечено высокое качество продукции при минимальных потерях рабочего времени. Для того чтобы сохранить высокий темп работы агрегатов, необходимо обеспечить управление всей технологической линией производства специализированной автоматизированной многоуровневой системой управления. Каждый вид основного оборудования линии (сталеплавильный агрегат, ковш-печь, установка вакуумирования металла, МНЛЗ) должен быть снабжен локальными самостоятельными автоматизированными системами управления технологического процесса. Такие решения позволят при минимальной численности рабочего персонала получать максимальное количество качественной металлургической продукции. Современные технологические линии производства стали настолько серьезно отличаются от старых производственных схем, что вписать их даже с необходимой реконструкцией в здания старых мартеновских цехов не представляется возможным. В этой связи в настоящее время организуются новые сталеплавильные производства с новыми объемно-планировочными решениями. 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ СТАДИЙНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Решение о проектировании металлургического предприятия принимается после изучения спроса и экономичности его продукции на внутреннем и внешнем рынках. В качестве заказчика проекта могут выступать как частные инвесторы, так и государственные структуры. Металлургическая отрасль промышленности является весьма капиталоемкой с затратами на проектирование и строительство от нескольких миллионов рублей (для небольших объектов) до нескольких миллиардов рублей (для крупных объектов, таких как металлургический завод полного цикла или его отдельные основные производственные цеха) с длительным сроком окупаемости (до семи лет). В этой связи капитальные затраты могут вкладываться в строительство только после детальной проработки всего комплекса проблем, связанных как с объектом, так и его инфраструктурой. Поскольку производство готовой продукции проектируемого объекта может реализовываться по нескольким вариантам технологических схем и оборудования, то предварительно необходимо выбрать вариант с меньшими затратами на строительство и с лучшими технико-экономическими показателями его работы. Поэтому проектные материалы разрабатываются путем последовательного проектирования от общего к частному с постепенной и постоянной их детализацией. В первую очередь проектируются общие контуры металлургического предприятия, намечаются основные его решения, а затем переходят к детальной разработке всех частей проекта. Последовательность проектирования от общего к частному обусловлена установленным порядком проектирования по стадиям, различием задач, решаемых на каждой из них, а также соответствующим этим задачам составом разрабатываемых проектных материалов. В настоящее время принято, что проектирование должно осуществляться в три стадии: обоснование проектирования и строительства, проект и рабочая документация. Первая стадия ранее (иногда и в настоящее время) носила название ТЭО («технико-экономическое обоснование»). Обоснование проектирования и строительства Основной задачей обоснования проектирования и строительства объекта является доказательство экономической целесообразности и необходимости проектирования и строительства данного предприятия, обоснование профиля и сортамента продукции, обеспеченности железорудным и иными видами сырья, технологическим и энергетическим топливом, энергетическими и водными ресурсами, трудовыми ресурсами, выбор района размещения и площадки для строительства и выявление кооперативных связей проектируемого предприятия с другими предприятиями в части ремонтного и энергетического хозяйства, транспорта, водоснабжения и т. д. На стадии обоснование проектирования и строительства основным объектом исследования является инфраструктура, внешние связи, влияние внешних факторов на экономику строительства и производства предприятия при выводе его на полную мощность. Вопросы внутризаводской экономики рассматриваются укрупнено в такой степени, чтобы можно было правильно определить ориентировочную стоимость строительства и его эффективность. Состав цехов и хозяйств определяется в основном путем применения агрегатов и цехов аналогов с введением в технико-экономические показатели поправочных коэффициентов, учитывающих технический прогресс и специфические особенности района размещения проектируемого объекта. Обоснование проектирования и строительства разрабатывают на полную проектную мощность предприятия с выделением очередей строительства и ввода в эксплуатацию. На этой стадии проектирования практически во всех случаях имеет место многовариантная разработка. Это связано с необходимостью получения определенного количества заданного вида продукции, а также с неопределенностью путей их достижения. Может рассматриваться несколько различных площадок строительства, обеспечение сырьем различного качества из нескольких источников, возможность выплавки стали с использованием как жидкого чугуна, так и металлизованного рудного сырья и металлического лома, использование энергетических, водных ресурсов различного качества и мест их доставки и т. д. Из множества различных вариантов выбираются «сквозные», которые рассматриваются во всех частях проекта. Обычно из-за большого объема работ в качестве «сквозных» выбирается не более двух вариантов, которые по экспертной оценке представляются наиболее подходящими для детальной проработки. Остальные варианты рассматриваются чаще всего в технологической части проекта с их экономической оценкой. Естественно, что точность проработок по «сквозным» вариантам выше, чем по локальным. В настоящее время проектирование с использованием современных вычислительных средств позволяет детально рассматривать значительно большее количество вариантов (более двух). На основании сопоставления рассматриваемых вариантов технических решений выбирается вариант с лучшими технико-экономических показателями, который и рекомендуется к реализации. Обоснование проектирования и строительства оформляется в виде записки с чертежами. Объём материалов, передаваемых заказчику, зависит от сложности объекта проектирования. Во всяком случае, объём этих материалов должен быть минимальным, но достаточным для анализа принятых решений. Заказчик рассматривает представленные материалы обоснования проектирования и строительства предприятия и утверждает их (иногда вносятся замечания для учета на следующей стадии проектирования). Утверждение и согласование обоснования проектирования и строительства предприятия является основанием для выполнения изыскательских и проектных работ, а также научно-исследовательских и опытно-промышленных работ по новым видам сырья и новым технологическим процессам. Проект На данной стадии проектирования рассматриваются и решаются следующие вопросы: схемы транспортных потоков сырья и готовой продукции; специализация и кооперация производства; технологии производства, обеспечивающие высокую производительность труда; состав оборудования и связанных с ним планировочных, строительных и других решений; потребности производства в исходном сырье, материалах, энергии, воде, топливе и других ресурсах; состав проектируемой очереди строительства; рациональное использование намечаемого для строительства земельного участка; выбор генерального плана и схемы генерального плана предприятия на его полное развитие; объёмно-планировочные, архитектурные и конструктивные решения; применение автоматизированных систем управления технологическими процессами и производством; обеспеченность производственным персоналом; создание условий труда и бытового обслуживания персонала на предприятии и на строительстве; экономика и организация производства; организация строительства и осуществление его в нормативные сроки; охрана водоемов, почвы и атмосферного воздуха от загрязнения сточными водами и промышленными выбросами; восстановление (рециркуляция) нарушенных земель и охрана недр; сметная стоимость строительства; технико-экономические показатели, включая производительность труда, себестоимость продукции, эффективность и рентабельность производства, уровень его механизации, автоматизации и энерговооруженности; экономическая эффективность капитальных вложений и др.; качество намечаемой к производству продукции. В составе проекта выполняются следующие необходимые расчеты: материального и теплового балансов для процессов как восстановительной, так и окислительной плавок, потребности в оборудовании различного назначения, строительных конструкций и сооружений, оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС), себестоимости продукции, сроков окупаемости, возврата кредитов и т. и. На данной стадии детально разрабатываются объёмнопланировочные решения всех объектов предприятия по утвержденному варианту обоснования проектирования и строительства, и выбирается оборудование по техническим или рабочим проектам конкретных его поставщиков. Проект оформляется в виде записки с чертежами и передается заказчику. Проект со сводной сметой после его утверждения заказчиком и согласования в установленном порядке в соответствующих инстанциях является основанием для разработки рабочей документации, финансирования, планирования и материально-технического снабжения строительства. Рабочая документация Рабочая документация в виде рабочих чертежей и смет разрабатывается в соответствии с утвержденным проектом в детализации, достаточной для заказа материалов, оборудования и осуществления строительно-монтажных работ. На данной стадии проектирования пояснительная записка не представляется, так как технические решения на этой стадии соответствуют принятым на стадии проекта. В отдельных случаях, когда возникает необходимость строительства небольшого объекта в составе производственного цеха или вне его, используются исключения из традиционной стадийности проектирования. На первой стадии в этом случае разрабатываются, главным образом, мероприятия по размещению вновь устанавливаемого оборудования и связанного с ними сооружений. Такая стадия носит различные наименования. Чаще всего используется терминология ОПП (основные проектные предложения) или ППП (предпроектные проработки). После рассмотрения и утверждения такой стадии проектирования выполняется стадия рабочий проект. Стадия рабочий проект включает в себя разработку рабочих чертежей без выполнения особой стадии проект. Однако в этом случае в составе рабочего проекта, помимо рабочих чертежей и смет, представляются все материалы, предусмотренные стадией проект. Если рабочая документация стадии проект не требует дополнительного согласования, то стадия рабочий проект требует согласования во всех предусмотренных правилами инстанциях. 1.2. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ Основные характеристики объекта по производительности и сортаменту готовой продукции совместно с исходными данными по площадке строительства, обеспечению сырьевыми материалами, присоединением намечаемого к строительству предприятия к инженерным сетям и коммуникациям приводятся в задании на проектирование. Задание на проектирование составляет и подписывает заказчик. Однако заказчик, в большинстве случаев, не представляет в полном объёме перечень и полноту исходных данных, необходимых для выполнения проекта, поэтому к разработке задания обычно привлекается проектная организация, имеющая опыт в разработке проектов аналогичных объектов. Обычно на разработку проектной документации объявляется тендер, в котором участвует несколько проектных фирм, имеющих лицензию на такую деятельность. Фирма, предложившая предпочтительные условия по срокам, стоимости и качеству проектных работ, выигрывает тендер, и с ней заказчик заключает контракт на выполнение объёма работ, предусмотренных заданием на проектирование. В качестве примера ниже приведено задание на проектирование реконструкции сталеплавильного производства на действующем металлургическом предприятии. Курсивом выделены наименования основных пунктов задания, ниже изложено их содержание. Основание для проектирования. Улучшение структуры и технико-экономических показателей предприятия. Вид строительства. Реконструкция действующего мартеновского цеха в электросталеплавильный цех (ЭСПЦ) и новое строительство. Стадийность проектирования. Основные проектные предложения (ОПП). Требования по вариантной разработке. Размещение нового электросталеплавильного цеха рассмотреть в двух вариантах: с использованием здания и части оборудования и сооружений существующего мартеновского цеха; на площадке демонтируемого здания прокатного цеха. Проектная фирма может предложить и другие варианты размещения нового цеха на территории предприятия по её усмотрению. Источник финансирования. Кредитные средства. Особые условия строительства. Строительство в условиях действующего предприятия. Основные технико-экономические показатели объекта, в том числе производительность, производственная программа. Годовое производство стали — 400 тыс. тонн литых заготовок. Марочный состав выплавляемых сталей: сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005); сталь арматурная (ГОСТ 5781-82). Литая квадратная заготовка сечением 150x150 мм и 200x200 мм. В составе объектов нового строительства необходимо предусмотреть: отделение переработки металлического лома; установку ковш-печь; установку вакуумирования стали; МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок) с холодильником; склад литой заготовки. Исходные данные по оборудованию. Принять по аналогам, согласовав их с Заказчиком. Требования к качеству, конкурентоспособности и экологическим параметрам продукции. В составе ОПП должны быть разработаны технические решения, обеспечивающие достижение технико-экономических показателей работы реконструируемого производства на уровне мировых аналогов, позволяющие повысить производительность и снизить себестоимость продукции, а также уменьшить влияние на окружающую среду. Требования к технологии. Режим предприятия. На первом этапе строительства сооружается только отделение непрерывной разливки стали (ОНРС). Жидкая сталь будет поступать в ОНРС от мартеновских печей в существующих сталеразливочных ковшах. Объекты комплекса нового цеха должны быть разработаны с учетом их дальнейшего расширения. Режим работы предприятия — трёхсменный четырёхбригадный, 365 суток в году по непрерывному графику. Основные требования к конструктивным решениям и материалам несущих и ограждающих конструкций. При использовании в составе нового цеха существующего здания или его части металлоконструкции должны быть проверены на возможность применения с учетом физического состояния и требований нормативной документации с разработкой решений по приведению в соответствие нормам. Основные требования к инженерному и технологическому оборудованию. Определить виды и объёмы необходимых энергоносителей, сырьевых материалов для проектируемых объектов, разработать технические решения по объектам комплекса с учетом использования на предприятии существующих мощностей и при необходимости разработать варианты их реконструкции или строительства новых. Выделение очередей и пусковых комплексов, требования по перспективному расширению предприятия. этап — строительство отделения непрерывной разливки стали с агрегатами внепечной обработки металла. этап — завершение строительства ЭСПЦ. Требования и условия к разработке природоохранных мер и мероприятий. В соответствии с требованиями действующих нормативных документов Российской Федерации. Требования по ассимиляции производства. Планируется на последующих этапах реконструкции предприятия. Требования по разработке инженерно-технических мероприятий гражданской обороны и мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций. Не требуется. Требования к выполнению экономической части ОПП и определению сметной стоимости строительства. Экономическая часть проекта выполняется заказчиком. В составе ОПП приводятся необходимые данные для расчета себестоимости продукции и экономической эффективности принимаемых технических решений. Стоимость строительства принимается по аналогам. Объем работ по проектным предложениям. Пояснительная записка в составе: исходные данные; объем производства и сортамент продукции; технологические решения по сталеплавильному производству для каждого этапа реконструкции; оценка стоимости строительства по вариантам, сравнение капитальных затрат; архитектурно-строительные решения; технико-экономические показатели; основные решения по генплану и транспорту; основные решения по объектам комплекса, инженерным сетям и сооружениям; основные решения по защите окружающей среды; объемы строительно-монтажных работ; технологические чертежи ЭСПЦ и генплан. Границы проектирования. ОПП разрабатываются в пределах площадки предприятия. Требования о необходимости выполнения демонстрационных материалов. Не требуется. Задание на проектирования содержит в своём составе несколько приложений. Например, для рассматриваемого случая прилагаются: чертежи районов генерального плана предприятия, на территории которых намечается размещение вновь сооружаемых объектов; чертежи зданий, оборудования и сооружений, намечаемых к реконструкции или демонтажу: химический состав, температура и способ доставки жидкого чугуна из доменного цеха, химический состав и характеристика всех используемых на предприятии шихтовых материалов; технические условия на присоединение к источникам снабжения, инженерным сетям и коммуникациям, а также другие материалы с исходными данными, необходимыми для осуществления проектных работ. СОСТАВ ПРОЕКТНОЙ документации 1. Технологическая часть проекта является основной при проектирования объекта. В этой части определяются первоначальные параметры проектируемого объекта: выбираются варианты технологических процессов, объёмно-планировочные решения, состав, количество и характеристики основного технологического и подъёмно-транспортного оборудования; выполняются технологические расчеты, на основе которых выдаются задания на разработку остальных частей проекта. Размещение дополнительного оборудования, сооружений и коммуникаций различного назначения, определяемых другими участниками проектирования, осуществляется только по согласованию с ведущим технологом объекта. Строительная часть. В строительной части проекта выполняются расчеты и чертежи: железобетонных конструкций (КЖ) с определением их объёма, металлических конструкций (КМ) с определением их видов и массы, а также объёмы земляных работ. Энергетическая часть. Энергетическая часть проекта включает следующие составляющие: электрохозяйство, газовое хозяйство, теплосиловое хозяйство, водоснабжение и канализация. Электрохозяйство. В этой части проекта определяются потребляемые объектом электрические мощности, выбор и месторасположения электрических подстанций и решений по передаче электрической энергии от внешних электросетей до подстанции и дальнейшей её передачи от подстанции к проектируемому объекту. Определяется необходимость в сооружении компенсирующих фликкер-эффект устройств. Если такая необходимость имеет место, разрабатывается проектная документация на сооружение такого устройства. В составе проекта разрабатываются мероприятия, обеспечивающие бесперебойное снабжение электрической энергией объектов и оборудования с непрерывным циклом работы, остановка которых может привести к аварийным ситуациям с оборудованием и человеческими жертвами. В составе электрической части проекта разрабатываются технические решения по обеспечению электроэнергией всех электроприёмников проектируемого объекта. Газовое хозяйство. В соответствии с потребностями проектируемого объекта в газовых энергоносителях определяются внешние или проектируются внутренние источники обеспечения его работы. Чаще всего потребности объекта в природном газе обеспечивается от внешнего источника, а потребности в кислороде, азоте и аргоне — от проектируемой кислородной станции (если существующая станция не обеспечивает возросших потребностей в этих газах). В составе проекта разрабатываются трубопроводные системы подвода газов от источников снабжения к участкам его потребления. Теплосиловое хозяйство. В состав теплосилового хозяйства входят системы обеспечения объекта сжатым воздухом и паром. Водоснабжение и канализация. Все вновь проектируемые объекты обязаны обеспечиваться бессточными замкнутыми системами оборотного водоснабжения с сооружением при необходимости нескольких оборотных циклов. Отводимые сточные воды подвергаются обязательной очистке. Отопление и вентиляция. Системы отопления зданий и помещений должны обеспечить в них температуру, предусмотренную санитарными нормами. Вентиляционные системы должны обеспечивать обмен воздухом в соответствии с санитарными нормами условий микроклимата на рабочих местах. Генеральный план и транспорт. На выделенной площадке строительства производится размещение всего комплекса проектируемых объектов по заданным исполнителями других частей проекта габаритным чертежам. Проектируемые объекты должны располагаться в соответствии с технологической схемой производства. В составе внутрицехового и межцехового транспорта используется железнодорожный, автомобильный, конвейерный транспорт. Проектирование транспорта включает расчет объёма грузооборота и выбор вида транспорта с определением количества всех видов транспортных средств. Организация строительства. В этой части проекта разрабатываются мероприятия по организации строительных работ, и представляются предложения по срокам строительства. На основании объёмов строительно-монтажных работ определяется потребность в основных строительных материалах и конструкциях, строительных машинах и механизмах. Охрана окружающей среды. В этой части проекта приводятся основные мероприятия по охране окружающей среды, предотвращению загрязнения воздушного бассейна, почвы и водоёмов. Представляются характеристики и объёмы сточных вод и вредных выбросов, размеры санитарно-защитной зоны. Автоматизация. В этой части проекта разрабатываются автоматизированные системы управления производством (АСУП) и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Охрана труда и техника безопасности. Основной целью этой части проекта является обеспечение здоровых и безопасных условий труда, предупреждения возникновения профессиональных заболеваний и производственных травм. Сметная часть. В составе проекта представляется оценка стоимости строительства в соответствии с требованиями государственных стандартов Российской Федерации. Стоимость оборудования на стадии рабочей документации принимается по цене поставщика. Стоимость строительно-монтажных работ принимается по единым расценкам и ценникам на монтаж оборудования в ценах года намечаемого строительства с поправкой на стесненные условия (если они имеют место). Численность трудящихся. Численность персонала по комплексу строительства объекта определяется исходя из производственной программы, состава и режима работы предприятия, уровня механизации и автоматизации технологических процессов с учетом возможного совмещения профессий и расширения зоны обслуживания. Экономическая часть. В экономической части проекта приводятся основные экономические показатели строительства и эксплуатации объекта, такие как удельные капитальные затраты, стоимость основных производственных фондов, себестоимость продукции, стоимость передела, отпускная стоимость продукции, размер прибыли, срок окупаемости капитальных вложений и др. |