Больше воздуха!

 16 ноября 2010

/Rusmet.ru, Ольга Фомина/ Воздухоразделительные установки (ВРУ) для производства технического кислорода широко применяются в черной металлургии. Однако к настоящему времени большинство из работающих в Украине, да и в целом в странах СНГ ВРУ уже давно выработали свой ресурс и морально устарели. Глубокая модернизация или полная замена воздухоразделительных установок, работающих на отечественных метпредприятиях, с учетом применения современного технического и технологического уровня их проектирования – одна из основных задач отрасли. Однако всем ли металлургическим заводам Украины это под силу?

Реконструкция или новое строительство?

Воздухоразделительные установки предназначены для получения технического кислорода, который применяется для интенсификации различных окислительных процессов. Существует несколько видов ВРУ: мембранные, адсорбционные и криогенные. Однако лидирующие позиции на рынке ВРУ занимают криогенные установки, так как они обеспечивают поставки газа в постоянном стабильном режиме, что совершенно необходимо для металлургических комбинатов, где приостановка подачи газа может привести к полной остановке предприятия.

Основным разработчиком и поставщиком криогенных установок на постсоветском пространстве является широко известное предприятие ОАО «Криогенмаш» (г. Балашиха, Россия). За более полувека его деятельности на нем было изготовлено свыше 600 ВРУ, из которых более 140 поставлено на экспорт.

К настоящему времени в черной металлургии Украины используется около 30 криогенных ВРУ производства этой компании. Однако практически все они давно выработали свой ресурс и значительно уступают аналогичным современным установкам по удельным энергозатратам, глубине комплексного разделения воздуха и уровню амортизации. Все это заставляет украинских металлургов рассматривать варианты модернизации действующих и существующих установок либо строительства новых ВРУ аналогичной производительности.

В целом модернизация может быть выполнена в двух вариантах: упрощенном или углубленном. В ходе упрощенной модернизации установке придается современный вид: все морально и физически устаревшее оборудование заменяется на новое, более эффективное и производительное. В частности, в типовых ВРУ производства «Криогенмаш» узел регенераторов заменяется на блок комплексной очистки воздуха и узел пластинчато-ребристых теплообменников, а турбодетандерные агрегаты – на турбодетандерно-компрессорные агрегаты. Значительная часть оборудования сохраняется (прежде всего, это ректификационные колонны), некоторое оборудование исключается (петлевые адсорберы, адсорберы кубовой жидкости). Установка оснащается новой современной системой контроля и управления на базе микропроцессорной техники (СКУ). Улучшается техническая характеристика установки. Обновленной установке срок службы продлевается на 10-15 лет.

В ходе углубленной модернизации в установке помимо придания современного вида существенно улучшаются ее технико-экономические показатели. Видоизменяются не только узлы очистки и охлаждения воздуха (как в варианте упрощенной модернизации), но в значительной степени и узел ректификации. Как правило, заменяется верхняя колонна, принципиально новой становится технологическая схема. Установка оснащается также современной СКУ. Срок службы установки после углубленной модернизации назначается такой же, как и для новых современных ВРУ – 20 лет.

Строительство нового производства разделения воздуха представляет собой наиболее дорогой и сложный для реализации проект. Для сравнения, капитальные вложения при углубленной модернизации составляют не более 60-70% от общих затрат на строительство новой установки аналогичной производительности.

Успели сделать

В Украине в последнее время в основном внедряются наименее затратные проекты, предусматривающие модернизацию отработавших свой ресурс ВРУ. Из наиболее значимых проектов текущего десятилетия можно отметить поэтапную замену ВРУ на ОАО «Арселор Миттал Кривой Рог», начатую еще в 2002 году. На первом этапе была проведена глубокая модернизация ВРУ Кар-30 № 7, успешно закончившаяся в конце февраля 2004 года. Во время модернизации на установке было заменено практически все оборудование, т.е. фактически была демонтирована старая установка и сооружена новая. Новая ВРУ была оснащена автоматизированной системой контроля управления на основе микропроцессорного комплекса компания Allen Bradley (США). Ее мощность достигла 32-34 тыс. куб м кислорода в час. Основным поставщиком оборудования выступила компания «Криогенмаш». Общая стоимость работ по модернизации составила 94 млн. грн.

На втором этапе, начиная с ноября 2007 года, осуществлялось строительство новой ВРУ АКАр 40/35, производства «Криогенмаша» на месте демонтированной ВРУ БР-2М № 2. Производительность установки составляет 35 тыс. куб. м/ч технического кислорода и 40 тыс. куб. м/ч сухого азота. С вводом новой ВРУ увеличился объем выпускаемого жидкого кислорода, жидкого азота, аргона, криптоноксенонового концентрата и неоногелиевой смеси. Помимо этого значительно повысилась стабильность в обеспечении азотом коксохимического производства и доменных печей № 8 и № 9. Задачи по контролю и управлению оборудованием новой ВРУ решаются с помощью автоматизированной системы контроля и управления качеством (АСКУ), контроль и управление вспомогательным оборудованием и выдача данных в корпоративную сеть – с помощью системы контроля и управления (СКУ-О). Обе системы построены на технической базе средств фирмы Allen Bradley.

Аналогичная ВРУ АКАр 40/35 («Криогенмаш») была введена в эксплуатацию в кислородно-конвертерном цехе ОАО «Днепровский металлургический комбинат им. Дзержинского» (корпорация «ИСД») в 2007 году. Монтаж установки проводился в условиях действующего цеха и был выполнен в рекордно короткие сроки. Весь процесс от подписания договора до получения первой продукции занял 18 месяцев (это в среднем на полгода-год быстрее, чем сложившаяся общемировая практика). Сегодня установка позволяет получать 35 тыс. куб. м/ч газообразного кислорода и 40 тыс. куб. м/ч газообразного азота, жидкий кислород и азот в количестве до 1000 кг/ч, жидкий и газообразный аргон. Также возможно получение криптоноксенонового концентрата и неоногелиевой смеси.

На еще одном металлургическом предприятии, входящем в корпорацию «ИСД», ОАО «Алчевский металлургический комбинат», в рамках комплексной программы инвестиционных проектов технического перевооружения на месте трех существовавших ВРУ были смонтированы новые более современные воздухоразделительные установки. Руководство АМК понимало, что существующее производство продуктов разделения воздуха себя исчерпало и нуждается в поэтапной замене. Это не удивительно, ведь на тот момент крупному металлургическому комплексу было все труднее было обеспечивать себя кислородом с помощью трех ВРУ КтК-35 выпуска 1974, 1976 и 1977 годов. В 2006 году был сдан в эксплуатацию новый блок ВРУ КтА-40/30 от «Криогенмаша» производительностью 40 тыс. куб. м/ч кислорода. В 2008 и 2009 годах были запущены новые ВРУ КААР-60 № 7 и КААР-60 № 8 на 60 тыс. куб. м/ч кислорода каждая. Поставку оборудования на этот раз осуществила французская компания Air Liquide. Кстати, этот проект был одним из немногих в металлургической отрасли Украины, чья реализация не остановилась во время кризиса.

В конце 2007 года на МК «Азовсталь» группы «Метинвест» для обеспечения объектов предприятия кислородом и другими газами была введена в эксплуатацию новая крупнотоннажная ВРУ-60 от Air Liquide. Производительность установки составляет 40 тыс. куб. м/ч кислорода высокого давления и 20 тыс. куб. м/ч кислорода низкого давления. Новая ВРУ благодаря возможности работы в четырех различных режимах позволяет гибко варьировать нагрузку на кислородно-конвертерное производство. Помимо кислорода, она выпускает и другие продукты разделения воздуха.

В том же 2007 году и на ОАО «Запорожсталь» было открыто новое здание ВРУ-60 кислородного цеха. Еще в августе 2004 года предприятие заключило договор с Air Liquide на проектирование и внедрение ВРУ-60 взамен старых двух блоков. Стоимость новой установки составила 304 млн. грн., из которых 200 млн. грн. – стоимость оборудования, а 63 млн. грн. – монтажно-строительные работы, к которым были привлечены ОАО «Запорожстальстрой-1» и еще несколько монтажных и пусконаладочных организаций. Уже в 2008 году был получен значительный экономический эффект от работы новой установки в размере 93 млн. грн. При этом, энергопотребление цеха после ввода ВРУ-60 снизилось в 2 раза.

Последним до кризиса успел МК им.Ильича, где в 2008 году был возведен новый воздухоразделительный комплекс с аналогичной ВРУ-60 производства Air Liquide. На момент пуска это была крупнейшая ВРУ на металлургических предприятиях СНГ и Восточной Европы. Она включала не только здание, в котором размещена сама воздухоразделительная установка, но и здания подстанций, участка заправки баллонов, АБК, более 20 км наружных трубных промпроводок, переходных галерей и других инфраструктурных объектов.

Планы на будущее

В последнее время комбинаты прекратили строительство ВРУ за счет собственных или заемных средств, так как это не всегда экономически оправданно, а бесконечно обновлять работающие с советских времен установки – тоже не выход, ведь многие из них работают уже до сорока лет. Поэтому не так давно ведущие производители крупных воздухоразделительных установок начали предлагать новую форму сотрудничества, основанную на сдаче «в аренду» построенного на площадях покупателя оборудования. Другими словами, производитель оборудования получает право построить собственное производство на основном объекте. Заказчик, при этом, обеспечивает его землей и инженерной инфраструктурой, но не претендует на право владения и лишь покупает производимую продукцию (в данном случае, технические газы). Это так называемые on-site-проекты, которые, что вполне очевидно, значительно сокращают капитальные и эксплуатационные затраты заказчика.

Сегодня данная форма сотрудничества (промышленный аутсорсинг) широко используется во всем мире, однако для Украины это пока скорее новшество, чем обыденность.

Так, к настоящему времени на украинских меткомбинатах не была внедрена ни одна ВРУ по проекту on-site. Пока лишь ведутся переговоры между Air Liquide и «Метинвестом». Холдинг планирует провести замену старых ВРУ и увеличить производство технических газов путем строительства по одной новой ВРУ на Енакиевском металлургическом заводе и «Азовстали» с возможностью строительства еще одной новой ВРУ на «Азовстали» в будущем. Для этого компании Air Liquide необходимо будет приобрести у «Метинвеста» существующие активы по производству промышленных газов (главным образом 1 ВРУ на ЕМЗ и 2 ВРУ на комбинате «Азовсталь») примерно за 100 млн. евро, а затем осуществить перевод сотрудников из «Метинвеста» в Air Liquide около 100 работников на ЕМЗ и около 200 работников на «Азовстали».

В целом проект планируется осуществить в самые сжатые сроки. В первую очередь предлагается как можно скорее запустить новую ВРУ на ЕМЗ (поскольку потребности в кислороде прежде всего возрастут на этом предприятии) – в первом квартале 2013 года. Параллельно с этим компании будут проводить работу по передаче существующих мощностей ЕМЗ компании Air Liquide и переводу сотрудников. Начало этого процесса намечено на первый квартал 2011 года. На «Азовстали» планируется применить аналогичный подход: пуск новой ВРУ осуществить в 2014 году, а передать существующие мощности по производству газов и перевести сотрудников – в 2012-том.

«Метинвест» заинтересован в полном аутсорсинге производства промышленных газов для своих предприятий – «Азовстали» и ЕМЗ. Однако для внедрения данного проекта компании Air Liquide придется очень тесно сотрудничать с украинскими административными органами с целью обеспечения полного соблюдения всех действующих правил и законов. В частности, в ходе строительства и эксплуатации новых установок и переданных мощностей необходимо будет получить ряд разрешений и лицензий на проектирование, строительство и эксплуатацию, осуществить таможенную чистку импортируемого оборудования, арендовать земли для новых установок и др.