Актуальность темы
: Черная металлургия, одна из крупнейших отраслей — потребителей энергоресурсов — расходует около 16% всего потребляемого в промышленности топлива, порядка 16% электроэнергии. При этом, наряду с общей высокой энергоемкостью, металлургия в силу технологических ограничений использует дорогостоящие и дефицитные виды топливных ресурсов, такие например, как коксующиеся угли. Коксующиеся угли составляют свыше 35% от добытого каменного угля и потребляются практически полностью в металлургическом комплексе. В то же время лишь 12% углей относятся к категории коксующихся. В ближайшей перспективе можно ожидать рост дефицита кокса и кризиса производства в технологиях, основанных на его использовании, в частности в аглококсодоменной (АКД) схеме, доля мирового производства первичного железа по которой составляет сегодня около 94%.
Актуальность проблемы топливоэнергопотребления в черной металлургии в значительной степени обусловлена экономическими аспектами. Доля топливно-энергетических затрат в себестоимости продукции ведущих мировых производителей металла составляет до 30%. В России удельная энергоемкость продукции предприятий черной металлургии в среднем на 32% выше, чем в промышленно развитых странах мира. Поэтому проблема снижения потребления первичных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) тем более актуальна. Хотя в России уровень цен на энергоносители значительно ниже чем развитых странах мира, условия рыночной экономики рано или поздно нивелируют данные диспропорции и могут со временем сделать продукцию российских предприятий не конкурентоспособной. То есть можно говорить о том, что у черной металлургии России есть некоторый временной запас для реорганизации своей структуры, направленной на повышение экономической эффективности путем оптимизации топливоэнергопотребления в основных отраслевых производствах.
Задача повышения экономической эффективности использования ТЭР решаются двумя способами: переориентацией производств на использование наиболее дешевых видов энергии, и снижением удельных энергозатрат на производство конечной продукции. Для этого необходимо вести работу в следующих направлениях: совершенствование существующие металлургические технологии и оборудование, совершенствовать энергобаланс отрасли, сокращать выход или повышать степень использования вторичных энергоресурсов (ВЭР) и внедрять новые технологические схемы производства и оборудование. Первые три направления изучены уже достаточно полно и их потенциал в значительной степени исчерпан. Поэтому достижение кардинальных прогрессивных сдвигов на пути оптимизации экономики топливоэнергопотребления здесь достигнуть сложно. С другой стороны, появившиеся новые разработки, могут коренным образом изменить дальнейшее развитие металлургии и экономику энергопотребления в отрасли.
К разработкам такого типа относятся процессы внедоменной металлургии железа, позволяющие получать первичное железо без применения кокса, использования богатых железом руд и/или их сложной предварительной подготовки. В технологических схемах производства стали свыше 80% стоимостных затрат на энергоресурсы возникает в переделах подготовки сырья и материалов, а также получения первичного железа. Поэтому максимальной экономии можно достигнуть именно на данной стадии производства.
Некоторые из таких технологий уже реализованы в промышленном масштабе и эксплуатируются в ряде стран мира. Другие находятся в стадии разработки и опытно-промышленного освоения. Эти технологии предоставляют новый спектр возможностей по видам и свойствам перерабатываемого сырья, используемым энергоресурсам и свойствам производимого металла. Этот фактор, а также значительные различия в технологических принципах альтернативных технологий получения железа, требуют осуществления сравнительного анализа энергоемкости и в первую очередь экономики энергопотребления в различных процессах как между собой, так и с классической аглококсодоменной схемой. Это в свою очередь обуславливает необходимость адаптации методов и разработки алгоритмов определения энергоемкости применительно к конкретным задачам, позволяющих оценить энергетическую и экономическую эффективность использования энергоресурсов по каждому из этих процессов и выявить оптимальную технологию применительно к тем или иным геополитическим условиям эксплуатации.
Цели и задачи исследования: Целью исследования является разработка методики определения экономических показателей использования топливно-энергетических ресурсов в технологических схемах производства стали, базирующихся на различных технологиях получения первичного железа. На основании полученных данных провести анализ сравнительной экономической эффективности топливоэнергопотребления по данным схемам. Исходя из этой цели, поставлены и решены следующие задачи:
— изучены методические основы определения энергоемкости и стоимостных затрат на энергоресурсы, используемые в настоящее время в научно-исследовательских организациях и на металлургических предприятиях, обоснованы критериальные показатели и методические подходы к определению экономической эффективности использования ТЭР, в соответствии с поставленными условиями исследования;
— проведен анализ существующих технологий получения первичного железа (альтернативных доменному производству) и выявлены, экономически наиболее перспективные из них;
— разработана экономическая модель определения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в различных схемах производства сталиопределены условия исследования, обоснована исходная технико-экономическая информация, необходимая для проведения расчетов и анализа результатов исследованиявыполнены расчеты и проведен анализ экономики топливоэнергопотребления в различных схемах производства стали;
Предмет и объект исследования: Предметом исследования является экономика топливоэнергопотребления в производстве стали по технологическим схемам, базирующимся на различных технологиях получения первичного железа.
Объектами исследования являются технологические схемы производства стали, базирующиеся на различных технологиях получения первичного железа: АКД схема, процессы: Согех, Ромелт, М1с1гех.
Научная новизна: Научная новизна работы заключается в адаптации методики определения стоимостных затрат на энергоресурсы применительно к условиям исследования и разработке алгоритма определения экономической эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, с учетом их качества и прогрессивности, а так же качества и степени утилизации ВЭР, при производстве металлопродукции по технологическим схемам, использующим новые процессы получения первичного железа. Характерной особенностью методики является возможность анализа экономики топливо-энергопотребления в выделенных технологических схемах производства, условно изолированных от структуры общезаводского хозяйства (ОЗХ).
В разработке методики определения рыночной цены на продукцию из ВЭР, основой определения которой является эксергетическая ценность продукции в сравнении с существующей на рынке.
Теоретическая и практическая ценность диссертации: определены экономические показатели эффективного использования топливно-энергетических ресурсов при производстве стали с использованием новых технологий получения первичного железапредложенные принципы определения цены на продукцию из вторичных энергетических ресурсов развивают методику ценообразования на продукцию черной металлургии. Разработанные методики и полученные, при расчетах по ним, результаты исследования могут быть использованы для принятия решений по сооружению металлургических предприятий, базирующихся на внедоменном получении железа.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, и заключения, изложена на 139 страницах машинописного текста, включая 38 таблиц, 22 рисунка, перечня литературы из 77 наименований, а также 4 приложения на 36 стр.
Выводы.
1. Расчет рыночных цен на продукцию из тепловых и газообразных топливных ВЭР, основанный на принципах соответствия эксергетической ценности по отношению к товарам субститутам, подтвердил предположение об ошибочности практики оценки ВЭР, действующей на металлургических предприятиях России. Анализ показал, что уровень существующих цен занижен по различным ВЭР в полтора — два раза.
2. Расчет комплексных стоимостных затрат на топливно-энергетические ресурсы, потребляемые при производстве стали, по анализируемым технологическим схемам, в ценах, характерных для России в 1999 г., указывает на значительное преимущество технологической схемы Ро-мелт-ДСП — 392,58 руб./т стали, по схемам на базе технологий АКД, Согех и Midrex этот показатель выше на 26%, 76% и 44,7%), соответственно. Данное преимущество технологической схемы Ромелт-ДСП обусловлено низкой комплексной энергоемкостью, использованием в качестве технологического топлива энергетического угля, выработкой из ВЭР значительных объемов попутной продукции — электроэнергии. Экономия стоимостных затрат за счет реализации продукции из ВЭР по схеме на базе технологии Ромелт составляет 21%, по схемам АКД-ДСП, Согех-ДСП и Midrex-ДСП: 13,3%, 10% и 0,62%, соответственно.
3. Расчет комплексных стоимостных затрат в среднеевропейских ценах на энергоресурсы, отражающих их перспективную долгосрочную структуру, показывает, что экономически наиболее эффективной, с точки зрения топливоэнергопотребления, является технологическая схема Ромелт-ДСП — 54,19 долл. США/т стали. Данный факт определяется теми же причинами, что и при оценке в российских ценах, однако высокие цены на коксующийся уголь, природный газ и электроэнергию обуславливают еще большее преимущество схемы Ромелт-ДСП перед схемами на базе технологий АКД, Согех и Midrex, которое составляет: 54,2%, 72,8% и 125%, соответственно. Экономия стоимостных затрат на энергоресурсы за счет реализации продукции из ВЭР составляет: АКД-ДСП — 19,8%, Согех-ДСП — 18,5%, Ромелт-ДСП — 31% и Midrex-ДСП — 0,4%.
4. Рассчитанная по каждой из анализируем схем, стоимость единицы условного топлива — выступающая в роли критерия прогрессивности структуры топливоэнергопотребления, оказалась в значительной мере различной, в зависимости от режима цен, в котором она определялась российские и европейские цены на энергоресурсы). Если принять стоимость т у.т. по схеме АКД-ДСП за 100%, то по схемам Согех-ДСП,.
Ромелт-ДСП и Midrex-ДСП, данная величина составляет: IIA/0.
104%' 93%'.
138%,российскихценахнаэнергоресзрсы На формирование 176% в европейских ценах на энергоресурсы величины стоимости единицы условного топлива решающее значение оказывают дорогостоящие производные энергоносители, обладающие низкой энергетической ценностью — технический и технологический кислород и электроэнергия, вследствие чего технологии, использующие в значительных объемах эти энергоносители (Согех, Ромелт и Midrex-ДСП) оказываются в менее выгодном положении. При этом абсолютная величина стоимостных затрат может быть невысокой (Ромелт).
На наш взгляд, и это подтверждается расчетами, основным направлением дальнейшего развития мировой черной металлургии могут стать одностадийные процессы жидкофазного восстановления железа. Предпосылки к этому, с точки зрения энергопотребления, заключаются в следующем: возможность использования широко распространенных энергетических углейвозможность переработки пылевидных железных руд и концентратов в широком диапазоне содержания железа без затрат на обогащение и окомкованиевозможность высокоэффективной утилизации вторичных энергетических ресурсов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
1. С переходом на рыночные условия хозяйствования проблема повышения эффективности использования ТЭР не исчезла, а приобрела еще более важное значение для всех экономических субъектов. Анализ себестоимости металлопродукции показывает, что значительную ее часть (до 32%) составляют затраты на энергетические ресурсы. Наиболее перспективным направлением их снижения в настоящее время являются мероприятия, направленные разработку и внедрение новых технологий способных работать с использованием менее дефицитных и более дешевых, экологически чистых видах топлива.
2. В результате анализа технологий производства металла, с точки зрения экономической эффективности топливоэнергопотребления, выявлены основные недостатки существующих технологий и определены наиболее перспективные новые, исходя из степени их научной изученности технической и технологической проработанности и степени практического внедрения. Такими технологиями являются являются процессы Согех, Мь ёгех и Ромелт, которые и приняты к исследованию в работе.
В диссертации разработана методика определения экономической эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, потребляемых при производстве стали, на основе адаптированной к условиям и задачам матричной модели определения энергоемкости металлопродукции. Методика основана на определении прямых и комплексных стоимостных затрат на энергоресурсы (руб./т стали) при производстве стали по различным технологическим схемам. Характерной особенностью которой является то, что она приспособлена для расчетов по сравнительно узким технологическим схемам, т. е. не учитывает связи с производствами, технологически не находящимися в зависимости с исследуемой схемой. Такой подход позволяет более объективно оценить экономическую эффективность использования энергоресурсов по конкретной технологии или технологической цепочки ее включающей. В качестве критерия прогрессивности структуры потребляемых ТЭР, предложен показатель стоимости единицы условного топлива, рассчитываемый по каждой технологической схеме.
В работе предложена методика определения рыночной цены на продукцию из вторичных энергетических ресурсов. Методика базируется на определении рыночной цены, рассчитываемой на основе сформировавшейся рыночной цены на замещаемое природное топливо или производные энергоносители в соответствии с ценностью продукции из ВЭР. Для определения стартовой рыночной цены на продукцию из ВЭР проводится позиционирование их минимальной цены относительно цен на предлагаемые товарысубституты, представленные на рынке. Для определения качества продукции из ВЭР предлагается проводить их технологическую оценку, определяемую исходя из их эксергетической ценности.
В исследования все условия и параметры эксплуатации данных процессов приведены в сопоставимый вид по таким параметрам как: используемое сырье и топливо, конечная продукция, объемы производства, структура учитываемых затрат, структура цен. В качестве исходной базы для сравнения всех рассматриваемых схем приняты — переработка железорудных концентратов ОАО «ЛГОК» с использованием коксующихся и энергетических углей Кузнецкого бассейна в условиях Центра России.
3. Расчет рыночных цен на продукцию из тепловых и газообразных топливных ВЭР, основанный на принципах соответствия эксергетической ценности по отношению к товарам субститутам, подтвердил предположение об ошибочности практики оценки ВЭР, действующей на металлургических предприятиях России. Анализ показал, что уровень существующих цен занижен по различным ВЭР в полтора — два раза.
4. Стоимостные затраты на топливно-энергетические ресурсы, потребляемые в процессе производства стали рассчитывались в двух режимах цен:
— в реальных ценах действующих на территории Российской Федерации в.
1999 финансовом году;
— в ценах, характерных для условий Центральной Европы в 1999 году, в долларовом эквиваленте;
Расчет комплексных стоимостных затрат на топливно-энергетические ресурсы, потребляемые при производстве стали, по анализируемым технологическим схемам, в ценах, характерных для России в 1999 г., указывает на значительное преимущество технологической схемы Ромелт-ДСП -392,58 руб./т стали, по схемам на базе технологий АКД, Согех и М1с1гех этот показатель выше на 26%, 76% и 44,7%, соответственно. Данное преимущество технологической схемы Ромелт-ДСП обусловлено низкой комплексной энергоемкостью, использованием в качестве технологического топлива энергетического угля, выработкой из ВЭР значительных объемов попутной продукции — электроэнергии. Экономия стоимостных затрат за счет реализации продукции из ВЭР по схеме на базе технологии Ромелт составляет 21%, по схемам АКД-ДСП, Согех-ДСП и М1ёгех-ДСП: 13,3%, 10% и 0,62%, соответственно.
5. Расчет комплексных стоимостных затрат в среднеевропейских ценах на энергоресурсы, отражающих их перспективную долгосрочную структуру, что экономически наиболее эффективной, с точки зрения топливоэнергопотребления, является технологическая схема Ромелт-ДСП — 54,19 долл. США/т стали. Данный факт определяется теми же причинами, что и при оценке в российских ценах, однако высокие цены на коксующийся уголь, природный газ и электроэнергию обуславливают еще большее преимущество схемы Ромелт-ДСП перед схемами на базе технологий АКД, Согех и М1с1гех, которое составляет: 54,2%, 72,8% и 125%, соответственно. Экономия стоимостных затрат на энергоресурсы за счет реализации продукции из ВЭР составляет: АКД-ДСП — 19,8%, Согех-ДСП — 18,5%, Ромелт-ДСП — 31% и М1с1гех-ДСП — 0,4%.
6. Рассчитанная по каждой из анализируем схем, стоимость единицы условного топлива — выступающая в роли критерия прогрессивности структуры топливоэнергопотребления, оказалась в значительной мере различной, в зависимости от режима цен, в котором она определялась (российские и европейские цены на энергоресурсы). Если принять стоимость т у.т. по схеме АКД-ДСП за 100%, то по схемам Согех-ДСП, Ромелт-ДСП и ММгех-ДСП, данная величина составляет:
130% 113% 138% в российских ценах на энергоресурсы.
104%' 93%' 176%' в европейских ценах на энергоресурсы.
На формирование величины стоимости единицы условного топлива решающее значение оказывают дорогостоящие производные энергоносители, обладающие низкой энергетической ценностью — технический и технологический кислород и электроэнергия, вследствие чего технологии, использующие в значительных объемах эти энергоносители (Согех, Ромелт и МЫгех-ДСП) оказываются в менее выгодном положении. При этом абсолютная величина стоимостных затрат может быть невысокой (Ромелт). 7. Анализ стоимостных показателей указывает на несовершенство процессов ценообразования на первичные энергоносители и методики ценообразования на вторичные энергоресурсы на предприятиях черной металлургии России. Прослеживаются диспропорции цен, как на первичные, так и на производные энергоносители. Вследствие чего такие технологии как АКД и Мидрекс, использующие, уже становящиеся дефицитными, коксующийся уголь и природный газ, в стоимостном выражении затрат энергоресурсов оказываются более выгодными, чем технологии использующие в качестве энергоносителей ресурсы, мировые запасы которых на порядок выше. Все это подтверждается результатами расчетов стоимостных затрат на ТЭР в ценах, характерных для Центральной Европы, где ощущается острый дефицит природного газа и коксующихся углей. В этих условиях наглядно прослеживается преимущество технологий Ромелт и Корекс, причем как в абсолютном выражении, так и по удельным стоимостным показателям.
8. На наш взгляд, и это подтверждается расчетами, основным направлением дальнейшего развития мировой черной металлургии могут стать одностадийные процессы жидкофазного восстановления железа. Предпосылки к этому, с точки зрения экономики энергопотребления, заключаются в следующем:
— возможность использования широко распространенных дешевых энергетических углей;
— возможность экономически эффективной переработки пылевидных железных руд и концентратов в широком диапазоне содержания железа без затрат на обогащение и окомкование;
— возможность эффективной утилизации вторичных энергетических ресурсов, с производством на их основе высоколиквидной продукцииэлектроэнергии.