Index of /rozprawy2/11059

Pełen tekst

(1)Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. AKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie. WYDZIAŁ ENERGETYKI I PALIW KATEDRA TECHNOLOGII PALIW. Rozprawa Doktorska Imię i nazwisko:. mgr inż. Piotr Żarczyński. Kierunek studiów:. Technologia Chemiczna. Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Technological and economic evaluation of the pre-drying operation of the coal charge in Zdzieszowice Coking Plant. Opiekun rozprawy doktorskiej:. Dr hab. inż. Andrzej Strugała – prof. AGH. Kraków, 4 grudnia 2015 r. 1.

(2) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Oświadczam, świadomy odpowiedzialności karnej za poświadczenie nieprawdy, że niniejszą pracę doktorską wykonałem osobiście i samodzielnie i że nie korzystałem ze źródeł innych niż wymienione w pracy. Kraków, dnia 4 grudnia 2015 r.. ……………………………………………………. podpis autora pracy. 2.

(3) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Szanownym Panom Prof. dr hab. inż. Andrzejowi Strugale i Dr inż. Krzysztofowi Kwaśniewskiemu składam serdeczne podziękowania za życzliwość, cenne wskazówki oraz poświęcony czas.. 3.

(4) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Praca wykonana w ramach projektu kluczowego nr POIG.01.01.02-24-017/08 "Inteligentna koksownia spełniająca wymagania najlepszej dostępnej techniki" dofinansowanego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. 4.

(5) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Spis treści Spis treści ................................................................................................................................5 Spis tabel ................................................................................................................................7 Spis rysunków ..............................................................................................................................10 Spis załączników ..........................................................................................................................11 Wykaz głównych oznaczeń i symboli ..........................................................................................15 1 Wprowadzenie ......................................................................................................17 2 Cel i zakres pracy ..................................................................................................21 Część literaturowa .......................................................................................................................25 3 Baza węglowa do produkcji koksu .......................................................................25 4 Wymagania jakościowe dotyczące produkcji koksu.............................................28 5 Termiczna preparacja mieszanki węglowej do produkcji koksu ..........................32 5.1 Badania termicznej preparacji wsadu w skali laboratoryjnej i półtechnicznej – przegląd dotychczasowych rezultatów...............................................................34 5.2 Półtechniczna instalacja doświadczalna w CPM ..................................................37 5.3 Przegląd dotychczasowych doświadczeń przemysłowych w zakresie stosowania termicznej preparacji wsadu oraz suchego chłodzenia koksu ............40 5.3.1 Doświadczenia przemysłowe w zakresie termicznej preparacji wsadu.............. 40 5.3.2 Doświadczenia przemysłowe w zakresie suchego chłodzenia koksu ................ 47 5.4 Przegląd rozwiązań urządzeń do podsuszania wsadu ...........................................49 5.4.1 Przeponowe urządzenia do podsuszania wsadu............................................... 50 5.4.2 Bezprzeponowe urządzenia do podsuszania mieszanek węglowych ................. 53 5.4.3 Niekonwencjonalne urządzenia do podsuszania mieszanek węglowych. .......... 57 6 Techniczno-technologiczne aspekty wdrożenia operacji podsuszania wsadu w koksowni ...........................................................................................................58 7 Metodyka oceny efektywności projektu inwestycyjnego w zakresie podsuszania wsadu ................................................................................................61 7.1 Tradycyjne metody oceny efektywności procesu inwestycyjnego .......................63 7.2 Metoda opcji rzeczowych .....................................................................................70 7.2.1 Geneza i podstawowe rodzaje opcji rzeczowych ............................................. 71 7.2.2 Etapy procesu oceny efektywności finansowej przedsięwzięć inwestycyjnych metodą opcji rzeczowych ...................................................... 73 7.2.3 Podstawowe modele wyceny opcji rzeczowych .............................................. 75 7.2.4 Przykłady możliwości wykorzystania opcji rzeczowych w koksownictwie ....... 80 7.3 Podsumowanie – wytyczne dla wyboru metodyki oceny ekonomicznej zastosowania operacji podsuszania wsadu w Koksowni Zdzieszowice................81 Część doświadczalno-analityczna ................................................................................................83 8 Ocena technologiczna wpływu podsuszania na przebieg i jakość produktów procesu koksowania ..............................................................................................83 8.1 Cel i program badań ..............................................................................................83 8.2 Metodyka badań i analiz .......................................................................................84 8.2.1 Analiza węgla i koksu .................................................................................. 84 8.2.2 Metodyka badań w instalacji doświadczalnej Karbotest .................................. 85 8.2.3 Metodyka komorowych prób koksowania w bat. typu PWR-63 ....................... 87 8.2.4 Metodyka badań w piecu testowym (400 kg) z ruchomą ścianą CPM............... 88 8.3 Charakterystyka obecnej i przewidywanej bazy węglowej dla produkcji koksu w Koksowni Zdzieszowice .........................................................................89 8.4 Wybór komponentów i ustalenie receptur mieszanek węglowych do badań nad procesem ich wstępnego podsuszania ............................................................91 8.5 Weryfikacja wybranych receptur mieszanek oraz wstępna ocena wpływu ich podsuszania w instalacji doświadczalnej Karbotest..............................................92 8.6 Testy koksowania w piecu CPM z ruchomą ścianą ..............................................96 8.6.1 Cel i program badań w piecu testowym w CPM ............................................. 96. 5.

(6) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice 8.6.2 8.6.3 8.6.4 8.7 8.8 9 10 10.1 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.2. 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.3 10.3.1 10.3.2 10.3.3 10.3.3.1 10.3.3.2 10.3.4 10.3.4.1 10.3.4.2 10.3.5 10.3.6 10.3.7 10.4 11 12 Literatura Załączniki. Zastawienie wyników testów koksowania w piecu z ruchomą ścianą ............... 97 Analiza wyników testów w piecu CPM .......................................................... 97 Podsumowanie wyników badań w instalacji testowej CPM ........................... 104 Wyniki komorowych prób koksowania w baterii koksowniczej PWR-63 ........106 Podsumowanie – propozycja koncepcji technologii podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice ...............................................................109 Podstawowe założenia procesowo-technologiczne dla zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice ...............................114 Analiza efektywności ekonomicznej zastosowania podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice ...............................................................122 Ocena efektywności realizacji projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z wykorzystaniem suszarki II generacji CMC ........................................123 Metodyka analizy metodami tradycyjnymi ................................................... 123 Założenia i dane wejściowe do analizy ........................................................ 123 Wyniki analizy i ich interpretacja ................................................................ 128 Wnioski z oceny efektywności ekonomicznej inwestycji IWPW z wykorzystaniem suszarki II generacji CMC ............................................... 133 Ocena zasadności ekonomicznej prowadzenia dalszych badań przemysłowych nad procesem podsuszania wsadu w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................134 Metodyka analizy z wykorzystaniem drzewa decyzyjnego ............................ 135 Założenia i dane wejściowe do analizy ........................................................ 135 Wyniki analizy i ich interpretacja ................................................................ 138 Wnioski dotyczące efektywności ekonomicznej prowadzenia badań przemysłowych nad wielostrumieniową suszarką wirową ............................. 141 Ocena ekonomiczna opcji związanych z realizacją inwestycji wstępnego podsuszania wsadu metodą opcji rzeczowych ....................................................141 Metodyka analizy metodą opcji rzeczowych ................................................ 142 Ocena zmienności wartości projektu  oraz stopa wolna od ryzyka r ............. 142 Opcja na skojarzenie technologiczne Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu ............................................ 143 Założenia i dane wejściowe do analizy skojarzenia technologicznego IWPW i ISChK .144 Wyniki analizy opcji skojarzenia technologicznego IWPW i ISChK oraz ich interpretacja .150 Opcja na skojarzenie technologiczne Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu z Instalacją Wstępnego Podsuszania Wsadu ................................................. 153 Założenia i dane wejściowe do analizy skojarzenia technologicznego ISChK i IWPW .153 Wyniki analizy opcji skojarzenia technologicznego ISChK i IWPW oraz ich interpretacja .155 Opcja rozszerzenia Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z jednego zespołu baterii koksowniczych na dwa zespoły ............................................ 157 Opcja rozszerzenia skojarzonych technologicznie IWPW i ISChK z jednego zespołu baterii koksowniczych na dwa zespoły ............................................ 159 Wnioski z analizy opcji związanych z projektem podsuszania wsadu ............. 161 Wnioski wypływające z oceny efektywności ekonomicznej zastosowania wstępnego podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice .............161 Wnioski dotyczące przyszłych badań .................................................................165 Podsumowanie ....................................................................................................166 ............................................................................................................................173 ............................................................................................................................178. 6.

(7) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Spis tabel Tabela 3.1 Tabela 3.2 Tabela 4.1 Tabela 4.2 Tabela 5.1 Tabela 5.2 Tabela 5.3 Tabela 5.4 Tabela 5.5. Tabela 5.6 Tabela 5.7 Tabela 8.1 Tabela 8.2 Tabela 8.3 Tabela 8.4 Tabela 8.5 Tabela 8.6. Tabela 8.7 Tabela 8.8. Tabela 8.9. Tabela 8.10 Tabela 9.1. Tabela 10.1. Tabela 10.2. Tabela 10.3. Krajowe zasoby węgli według typów. ..................................................................25 Krajowa baza surowcowa węgli koksowych. .......................................................25 Podstawowe parametry oceny właściwości mechanicznych koksu metoda Micum i Irsid.........................................................................................................30 Porównanie średniej jakości koksu produkowanego w Polsce i oczekiwań odbiorców koksu. ..................................................................................................31 Wymagania dla mieszanki węglowej przeznaczonej do testów koksowania w piecu z ruchomą ścianą w CPM. .......................................................................38 Parametry procesu oraz wyniki prób koksowania mieszanki polskich węgli w instalacji BCRA w Brookhouse. .......................................................................43 Porównanie różnych generacji instalacji CMC. ....................................................46 Porównanie wyników jakościowych dla koksu chłodzonego mokro i sucho dla krajowych koksowni stosujących tę technologię na podstawie. ....................48 Skład mieszanek węglowych wykorzystanych do badań jakości koksów produkowanych w Hucie im. T. Sendzimira w zależności od technologii ich chłodzenia. ............................................................................................................49 Parametry obrotowych przeponowych suszarek bębnowych I i II generacji CMC......................................................................................................................52 Porównanie wymagań lokalizacyjnych dla obrotowych przeponowych suszarek bębnowych I i II generacji CMC. ...........................................................52 Zestawienie norm stosowanych do oznaczania parametrów jakościowych węgla i koksu. .......................................................................................................84 Charakterystyka baterii koksowniczych typu PWR-63 oraz parametry technologiczne procesu koksowania. ....................................................................87 Parametry procesu koksowania mieszanek węglowych w bateriach PWR-63 oraz piecu testowym CPM. ...................................................................................89 Składy mieszanek pierwszej grupy (wyłącznie z węgli krajowych). ....................91 Składy mieszanek drugiej grupy (węgle krajowe i zagraniczne). .........................92 Porównanie wskaźników charakteryzujących wydajność i jakość produkowanego koksu oraz ciśnienia generowanego w trakcie koksowania dla wybranych mieszanek. ..................................................................................105 Statystyczna ocena istotności zmian parametrów jakościowych koksu z mieszanek podsuszonych w porównaniu z mieszanką bazową. .......................105 Zestawienie współczynników przeliczeniowych do obliczania prognozowanej wartości CRI i CSR na podstawie wyników uzyskanych dla koksu produkowanego w Karboteście. ...............................................................107 Porównanie wskaźników CRI i CSR dla koksów z I i II grupy mieszanek wilgotnych uzyskanych w Karboteście, prognozowane wartości tych wskaźników oraz oznaczone podczas prób komorowych. ..................................108 Charakterystyka podstawowego potencjału produkcyjnego Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................109 Wskaźniki zużycia i uzysku wykorzystane do opracowania bilansów materiałów, surowców i produktów dla projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. .............................117 Charakterystyka podstawowych parametrów dla wariantu bazowego (bez podsuszania) oraz inwestycji wstępnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem suszarki II generacji CMC w warunkach Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................124 Bilans surowców, materiałów oraz produktów dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz czterech scenariuszy realizacji projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu w Koksowni Zdzieszowice..............................125 Przyrostowa produkcja głównych produktów odniesieniu do stanu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz czterech scenariuszy realizacji projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu w Koksowni Zdzieszowice. .............125. 7.

(8) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice Bilans zużycia energii dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz czterech scenariuszy projektu instalacji wstępnego podsuszania wsadu w Koksowni Zdzieszowice. ................................................................................126 Tabela 10.5 Koszty i ceny jednostkowe dla surowców, materiałów, procesów i produktów wykorzystane do sporządzenia oceny efektywności ekonomicznej projektu budowy instalacji wstępnego podsuszania wsadu w Koksowni Zdzieszowice. ................................................................................127 Tabela 10.6 Średni ważony koszt kapitału WACC do dyskontowania wolnych przepływów pieniężnych inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................128 Tabela 10.7 Wyniki oceny efektywności ekonomicznej projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice z wykorzystaniem rachunku dyskontowego metodą FCFF. ........128 Tabela 10.8 Graniczne wartości parametrów projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice, przy których NPV wynosi 0. .......................................................129 Tabela 10.9 Charakterystyka podstawowych parametrów dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ..............................................................136 Tabela 10.10 Bilans surowców i materiałów oraz produktów dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice. ................................................................................137 Tabela 10.11 Przyrostowa produkcja głównych produktów dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice. ................................................................................137 Tabela 10.12 Bilans zużycia energii dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................138 Tabela 10.13 Średni ważony koszt kapitału WACC do dyskontowania wolnych przepływów pieniężnych projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice. ................................................................................139 Tabela 10.14 Wyniki oceny efektywności ekonomicznej projektu budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniową suszarką wirową konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice z wykorzystaniem rachunku dyskontowego metodą FCFF. .............................................................139 Tabela 10.15 Kalkulacja NPV dla poszczególnych gałęzi drzewa decyzyjnego projektu wdrożenia wstępnego podsuszania wsadu w Koksowni. ....................................140 Tabela 10.16 Wartość oczekiwana E(NPV) dla projektu prowadzenia badań przemysłowych nad rozwojem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w porównaniu z NPV dla projektu budowy IWPW z natychmiastową decyzją o wyborze urządzania do podsuszania. ....................141 Tabela 10.17 Zmienność historyczna średnich cen koksu w latach 2008-2014 obliczona metodą logarytmicznych stóp zwrotu z przepływów pieniężnych lub cen akcji LCFR/LSPR. ..............................................................................................143 Tabela 10.18 Zmienność historyczna średnich cen węgla koksowego w latach 2008-2014 obliczona metodą logarytmicznych stóp zwrotu z przepływów pieniężnych lub cen akcji LCFR/LSPR. .................................................................................143 Tabela 10.19 Planowane zużycie mediów w ISChK w Koksowni Zdzieszowice ....................146 Tabela 10.4. 8.

(9) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice Tabela 10.20 Charakterystyka podstawowych parametrów dla wariantu bazowego oraz projektu budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacja CMC) w skojarzeniu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ....................................................................................147 Tabela 10.21 Bilans surowców i materiałów oraz produktów dla wariantu bazowego oraz projektu budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacja CMC) w skojarzeniu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ....................................................................................148 Tabela 10.22 Przyrostowa produkcja głównych produktów dla wariantu bazowego oraz projektu budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacja CMC) w skojarzeniu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ....................................................................................148 Tabela 10.23 Bilans zużycia energii dla wariantu bazowego oraz projektu budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacja CMC) w skojarzeniu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................149 Tabela 10.24 Koszty i ceny jednostkowe dla surowców, materiałów, procesów i produktów wykorzystane do sporządzenia oceny efektywności ekonomicznej projektu budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacja CMC) w skojarzeniu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ..............................................................150 Tabela 10.25 Średni ważony koszt kapitału WACC do dyskontowania wolnych przepływów pieniężnych projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacja CMC) w skojarzeniu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ..............................................................151 Tabela 10.26 Wyniki oceny efektywności ekonomicznej projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacja CMC) w skojarzeniu z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice z wykorzystaniem rachunku dyskontowego metodą FCFF. .............................................................151 Tabela 10.27 Założenia, obliczenia i wyniki wyceny wartości opcyjnej rozważanego projektu budowy ISChK w skojarzeniu z IWPW w koksowni Zdzieszowice. ...152 Tabela 10.28 Charakterystyka podstawowych parametrów dla wariantu bazowego oraz projektu budowy Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ....................................................................................153 Tabela 10.29 Bilans surowców, materiałów oraz produktów dla wariantu bazowego oraz projektu Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................154 Tabela 10.30 Przyrostowa produkcja głównych produktów dla wariantu bazowego oraz projektu budowy Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ....................................................................................155 Tabela 10.31 Średni ważony koszt kapitału WACC do dyskontowania wolnych przepływów pieniężnych projektu inwestycyjnego Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ...............................155 Tabela 10.32 Wyniki oceny efektywności ekonomicznej projektu budowy Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w warunkach Koksowni Zdzieszowice z wykorzystaniem rachunku dyskontowego metodą FCFF. ...............................156 Tabela 10.33 Założenia, obliczenia i wyniki wyceny wartości opcyjnej rozważanego projektu IWPW w skojarzeniu ISChK w koksowni Zdzieszowice.....................157 Tabela 10.34 Wyniki oceny efektywności ekonomicznej projektu IWPW (II generacja CMC) dla zespołu 2 baterii koksowniczych w warunkach Koksowni Zdzieszowice z wykorzystaniem rachunku dyskontowego metodą FCFF. .......158 Tabela 10.35 Założenia, obliczenia i wyniki wyceny wartości opcyjnej rozważanego projektu etapowej budowy IWPW w koksowni Zdzieszowice...........................159. 9.

(10) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice Tabela 10.36 Wyniki oceny efektywności ekonomicznej projektu budowy IWPW (II generacja CMC) w skojarzeniu z ISChK dla zespołu 2 baterii koksowniczych w warunkach Koksowni Zdzieszowice. ....................................160 Tabela 10.37 Założenia, obliczenia i wyniki wyceny wartości opcyjnej rozważanego projektu budowy ISChK w skojarzeniu z IWPW w koksowni Zdzieszowice. ...161. Spis rysunków Rys. 2.1 Rys. 3.1 Rys. 4.1 Rys. 5.1 Rys. 5.2 Rys. 5.3 Rys. 5.4 Rys. 5.5 Rys. 5.6 Rys. 5.7 Rys. 5.8 Rys. 5.9 Rys. 5.10 Rys. 5.11. Rys. 5.12 Rys. 5.13 Rys. 5.14 Rys. 5.15 Rys. 5.16 Rys. 5.17 Rys. 7.1 Rys. 7.2 Rys. 7.3 Rys. 7.4 Rys. 7.5 Rys. 8.1 Rys. 8.2 Rys. 8.3 Rys. 8.4 Rys. 8.5 Rys. 8.6 Rys. 8.7 Rys. 8.8. Koncepcja i schemat realizacyjny pracy. ............................................................. 24 Ceny węgli typu 34 i 35 na rynku krajowym w latach 2010-2014. ..................... 27 Produkcja oraz eksport koksu w Polsce w latach 2006-2014. ............................. 28 Schemat pieca z ruchomą ścianą .......................................................................... 37 Piec testowy CPM z ruchomą ścianą – widok od strony maszynowej. ............... 38 Schemat ogólny podstawowych czynności wykonywanych podczas koksowania w piecu testowym CPM z ruchomą ścianą. ......................................39 Schemat suszarki wirowo-uderzeniowej .............................................................. 44 Schemat układu technologicznego instalacji doświadczalnej do podsuszania i podgrzewania wsadu w Koksowni Zdzieszowice ...............................................44 Analiza wpływu technologii chłodzenia koksu na jego wytrzymałość M40 ....... 47 Wyniki badań jakości koksu produkowanych w Hucie im. T. Sendzimira chłodzonych metodą mokrą (m) i suchą (s) na podstawie. ...................................49 Schemat działania suszarki bębnowej z pośrednią wymianą ciepła konstrukcji NSC ....................................................................................................50 Przekrój suszarki bębnowej typu: a) „para w rurze” STD, b) „węgiel w rurze” CIT .........................................................................................................50 Schemat konstrukcji suszarki bębnowej typu: a) STD, b) CIT. ........................... 51 Schemat instalacji podsuszania mieszanki wsadowej złożony z dwóch obrotowych suszarek bębnowych II generacji CMC z wydmuchem wyparów do atmosfery..........................................................................................................53 Schemat działania suszarki fluidalnej ................................................................ 54 Suszarka fluidalna konstrukcji Kawasaki .......................................................... 54 Schemat budowy wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW. .... 55 Schemat instalacji podsuszania wsadu z suszarką wirowo-uderzeniową konstrukcji IChPW................................................................................................55 Schemat działania suszarki konstrukcji Chińskiego Instytutu Badania Węgla.... 56 Schemat działania suszarki mikrofalowej DRYCOL .......................................... 57 Tradycyjne techniki budżetowania kapitałów...................................................... 63 Przykład drzewa decyzyjnego .............................................................................. 68 Zakres wykorzystania opcji rzeczowych ............................................................. 71 Rodzaje opcji finansowych .................................................................................. 71 Drzewo dwumianowe multiplikatywne ............................................................... 77 Schemat instalacji doświadczalnego koksowania Karbotest. .............................. 86 Instalacja doświadczalnego koksowania Karbotest w Laboratorium Koksowni Zdzieszowice. ......................................................................................87 Struktura dostaw węgli koksowych do Koksowni Zdzieszowice w latach 2006-2014. ............................................................................................................89 Kształtowanie się wytrzymałości poreakcyjnej koksu CSR wraz ze wzrostem udziału węgla typu 34 w mieszance ......................................................................94 Zmiany reakcyjności koksu CRI wraz ze wzrostem udziału węgla typu 34 w mieszance ..........................................................................................................95 Kształtowanie się gęstości nasypowej w zależności od stanu mieszanki węglowej ...............................................................................................................95 Wpływ podsuszania wsadu na wskaźnik uzysku koksu z tony wsadu dla obu grup badanych mieszanek węglowych. .................................................................95 Wpływy operacji podsuszania wsadu na uzysk koksu z 1 m3 komory koksowniczej dla obu grup badanych mieszanek węglowych ..............................96. 10.

(11) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice Rys. 8.9 Rys. 8.10 Rys. 8.11 Rys. 8.12 Rys. 8.13 Rys. 8.14 Rys. 8.15 Rys. 8.16 Rys. 8.17 Rys. 8.18 Rys. 8.19. Rys. 8.20. Rys. 8.21. Rys. 8.22 Rys. 8.23 Rys. 8.24. Wpływ podsuszania wsadu na gęstość nasypową wsadu dla obu grup badanych mieszanek węglowych ..........................................................................98 Wpływ podsuszania wsadu na wskaźnik uzysku koksu z tony wsadu dla obu grup badanych mieszanek węglowych ..................................................................98 Wpływy operacji podsuszania wsadu na wskaźnik uzysku koksu z 1 m3 komory koksowniczej dla obu grup badanych mieszanek węglowych.................99 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wskaźnik M40 otrzymanego koksu - wyniki dla obu grup badanych mieszanek. .......................................................100 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wskaźnik I40 otrzymanego koksu – wyniki dla obu grup badanych mieszanek. ......................................................100 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wskaźnik M10 otrzymanego koksu - wyniki dla obu grup badanych mieszanek. .......................................................101 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wskaźnik I10 otrzymanego koksu - wyniki dla obu grup badanych mieszanek. .......................................................101 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wskaźnik CRI otrzymanego koksu - wyniki dla obu grup badanych mieszanek. .......................................................101 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wskaźnik CSR otrzymanego koksu - wyniki dla obu grup badanych mieszanek. .......................................................102 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wartość maksymalnego ciśnienia wywieranego na ściany komory dla obu grup badanych mieszanek. .................103 Wpływ operacji podsuszania wsadu na wartość jednostkowego zużycia energii elektrycznej w procesie koksowania dla obu grup badanych mieszanek. ...........................................................................................................104 Porównanie wskaźników CRI i CSR dla koksu uzyskiwanego w Karboteście oraz w bateriach koksowniczych typu PWR-63 w Koksowni Zdzieszowice – próby wykonane dla różnych mieszanek w latach 2014-2015...........................107 Przykłady wyników średnich parametrów jakościowych koksu uzyskiwanego w piecu badawczym z ruchomą ścianą oraz w warunkach przemysłowych dla wybranych koksowni. .........................................................109 Schemat rozmieszczenia podstawowych obiektów technologicznych Koksowni Zdzieszowice. ....................................................................................110 Schemat zabudowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................113 Plan Koksowni Zdzieszowice z zaznaczonym miejscem zabudowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu. .........................................................................113. Spis załączników Charakterystyka krajowych węgli gazowo-koksowych (typ 34). .......................178 Charakterystyka krajowych węgli orto-koksowych (typ 35). .............................178 Charakterystyka węgli orto-koksowych z Czech (typ 35). .................................178 Charakterystyka węgli zamorskich stosowanych do produkcji koksu. ...............178 Charakterystyka komponentów węglowych mieszanek pierwszej grupy (węgle krajowe) oraz mieszanek z nich skomponowanych. ...............................179 Tabela Z. 6 Charakterystyka komponentów węglowych mieszanek drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych) oraz mieszanek z nich skomponowanych. ...179 Tabela Z. 7 Skład ziarnowy komponentów węglowych mieszanek pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe) oraz mieszanek z nich skomponowanych. ..............179 Tabela Z. 8 Skład ziarnowy komponentów węglowych mieszanek drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych) oraz mieszanek z nich skomponowanych. ...180 Tabela Z. 9 Podstawowe własności mieszanek węglowych pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe) oraz parametry jakościowe otrzymanych koksów w instalacji Karbotest. ............................................................................................................180 Tabela Z. 10 Podstawowe własności mieszanek węglowych drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych) oraz parametry jakościowe otrzymanych koksów w instalacji Karbotest. .........................................................................................180 Tabela Z. 1 Tabela Z. 2 Tabela Z. 3 Tabela Z. 4 Tabela Z. 5. 11.

(12) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice Tabela Z. 11 Podstawowe parametry jakościowe koksów otrzymanych podczas prób komorowych z mieszanek węglowych pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe). .............................................................................................................181 Tabela Z. 12 Podstawowe parametry jakościowe koksów otrzymanych podczas prób komorowych z mieszanek węglowych drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych). ...................................................................................................181 Tabela Z. 13 Składy ziarnowe koksu otrzymanego podczas prób komorowych z mieszanek węglowych pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe). ..............181 Tabela Z. 14 Składy ziarnowe koksów otrzymanych podczas prób komorowych z mieszanek węglowych drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych). .......182 Tabela Z. 15 Charakterystyka komponentów mieszanek pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe) stosowanych w testach koksowania w CPM. ............................182 Tabela Z. 16 Charakterystyka komponentów mieszanek drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych) stosowanych w testach koksowania w CPM. ............................182 Tabela Z. 17 Charakterystyka mieszanek węglowych pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe) stosowanych w testach koksowania w CPM. ......................................182 Tabela Z. 18 Charakterystyka mieszanek węglowych drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych) stosowanych w testach koksowania w CPM. ............................183 Tabela Z. 19 Skład ziarnowy mieszanek węglowych pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe) stosowanych w testach koksowania w CPM. ......................................183 Tabela Z. 20 Skład ziarnowy mieszanek węglowych drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych) stosowanych w testach koksowania w CPM. ............................183 Tabela Z. 21 Parametry procesu koksowania mieszanek węglowych pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe) oraz charakterystyka otrzymanego koksu w instalacji CPM. ................................................................................................184 Tabela Z. 22 Parametry procesu koksowania mieszanek węglowych drugiej grupy (z udziałem węgli zagranicznych) i charakterystyka koksu otrzymanego w instalacji CPM. ................................................................................................184 Tabela Z. 23 Zużycie energii elektrycznej w piecu testowym CPM w procesie koksowania mieszanek węglowych pierwszej grupy (wyłącznie węgle krajowe)..................185 Tabela Z. 24 Zużycie energii elektrycznej w piecu testowym CPM w procesie koksowania mieszanek węglowych drugiej grupy (węgle krajowe i zagraniczne).................185 Tabela Z. 25 Planowane nakłady inwestycyjne na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................186 Tabela Z. 26 Plan amortyzacji Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ....................................186 Tabela Z. 27 Obsługa zadłużenia dla kredytu na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................186 Tabela Z. 28 Plan remontów Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ....................................186 Tabela Z. 29 Rachunek zysków i strat dla scenariusza skrajnie pesymistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ....................................187 Tabela Z. 30 Rachunek zysków i strat dla scenariusza pesymistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ....................................188 Tabela Z. 31 Rachunek zysków i strat dla scenariusza realistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ...................................................189 Tabela Z. 32 Rachunek zysków i strat dla scenariusza optymistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ....................................190. 12.

(13) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice Tabela Z. 33 Kalkulacja NPV dla scenariusza skrajnie pesymistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ....................................191 Tabela Z. 34 Kalkulacja NPV dla scenariusza pesymistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ...................................................191 Tabela Z. 35 Kalkulacja NPV dla scenariusza realistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ...................................................192 Tabela Z. 36 Kalkulacja NPV dla scenariusza optymistycznego realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC w Koksowni Zdzieszowice. ...................................................192 Tabela Z. 37 Planowane nakłady inwestycyjne na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice. ................................................193 Tabela Z. 38 Plan amortyzacji Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................193 Tabela Z. 39 Obsługa zadłużenia dla kredytu na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice. ................................................193 Tabela Z. 40 Plan remontów Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................193 Tabela Z. 41 Rachunek zysków i strat realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice. ................................................194 Tabela Z. 42 Kalkulacja NPV inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniową suszarką wirową konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice. ...................................................................195 Tabela Z. 43 Planowane nakłady inwestycyjne na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w skojarzeniu technologicznym z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ................195 Tabela Z. 44 Plan amortyzacji Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ......196 Tabela Z. 45 Obsługa zadłużenia dla kredytu na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ....................................................................196 Tabela Z. 46 Plan remontów Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ......196 Tabela Z. 47 Rachunek zysków i strat realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. .....................................................................197 Tabela Z. 48 Kalkulacja NPV dla inwestycji Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................198 Tabela Z. 49 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV aktywa bazowego (IWPW) dla wyceny opcyjnej wartości projektu budowy w skojarzeniu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ..................................................199 Tabela Z. 50 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV po wykonaniu opcji dla wyceny opcyjnej wartości projektu budowy w skojarzeniu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice ......................................................................199. 13.

(14) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice Tabela Z. 51 Drzewo dwumianowe wartości opcyjnej ROV projektu budowy w skojarzeniu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. .................199 Tabela Z. 52 Rachunek zysków i strat dla inwestycji budowy Instalacji Suchego Chłodzenia dla 4 baterii koksowniczych typu PWR-63 w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................200 Tabela Z. 53 Kalkulacja NPV dla inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC dla zespołu 2 baterii koksowniczych typu PWR-63 w Koksowni Zdzieszowice. ...............................201 Tabela Z. 54 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV aktywa bazowego (ISChk) dla wyceny opcyjnej wartości projektu budowy w skojarzeniu Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu i Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w Koksowni Zdzieszowice..................................................202 Tabela Z. 55 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV po wykonaniu opcji dla wyceny opcyjnej wartości projektu budowy w skojarzeniu Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu i Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w Koksowni Zdzieszowice. .....................................................................202 Tabela Z. 56 Drzewo dwumianowe wartości opcyjnej ROV projektu budowy w skojarzeniu Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu i Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w Koksowni Zdzieszowice. ................202 Tabela Z. 57 Rachunek zysków i strat dla inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC dla zespołu 2 baterii koksowniczych typu PWR-63 w Koksowni Zdzieszowice. .................203 Tabela Z. 58 Kalkulacja NPV dla inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną suszarką II generacji CMC dla zespołu 2 baterii koksowniczych typu PWR-63 w Koksowni Zdzieszowice. ...............................204 Tabela Z. 59 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV aktywa bazowego (IWPW) dla wyceny opcyjnej wartości projektu etapowej budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w Koksowni Zdzieszowice. ................205 Tabela Z. 60 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV po wykonaniu opcji dla wyceny opcyjnej wartości projektu etapowej budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w Koksowni Zdzieszowice. ................205 Tabela Z. 61 Drzewo dwumianowe wartości opcyjnej ROV projektu etapowej budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................205 Tabela Z. 62 Rachunek zysków i strat dla inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (suszarka II generacji CMC) wraz z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu dla zespołu 2 baterii koksowniczych typu PWR-63 w Koksowni Zdzieszowice. ................................................................................206 Tabela Z. 63 Kalkulacja NPV dla inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (suszarka II generacji CMC) wraz z Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu dla zespołu 2 baterii koksowniczych typu PWR-63 w Koksowni Zdzieszowice.......................................................................................................207 Tabela Z. 64 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV aktywa bazowego (IWPW) dla wyceny opcyjnej wartości projektu etapowej budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w skojarzeniu w Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ..................................................208 Tabela Z. 65 Drzewo dwumianowe zmian wartości PV po wykonaniu opcji dla wyceny opcyjnej wartości projektu etapowej budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w skojarzeniu w Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ..................................................208 Tabela Z. 66 Drzewo dwumianowe wartości opcyjnej ROV projektu etapowej budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu (II generacji CMC) w skojarzeniu w Instalacją Suchego Chłodzenia Koksu w Koksowni Zdzieszowice. ...............208. 14.

(15) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Wykaz głównych oznaczeń i symboli Oznaczenia parametrów technicznych: a − wskaźnik kontrakcji, % Ad − popiół w stanie suchym, % b − wskaźnik dylatacji, % bi, bj, bijn − współczynniki wielomianu, Cl − chlor, % CRI − reakcyjność koksu względem ditlenku węgla CSR − wytrzymałość poreakcyjna koksu D10 − mieszanka z węgli krajowych o zawartość węglu typu 34 10% D20 − mieszanka z węgli krajowych o zawartość węglu typu 34 20% D30 − mieszanka z węgli krajowych o zawartość węglu typu 34 30% I10 − ścieralność koksu oznaczona próbą Irsid I40 − wytrzymałość mechaniczna koksu oznaczona próbą Irsid M10 − ścieralność koksu oznaczona próbą Micum M10 − mieszanka z węgli krajowych i zagranicznych o zawartość węglu typu 34 10% M20 − mieszanka z węgli krajowych i zagranicznych o zawartość węglu typu 34 20% M30 − mieszanka z węgli krajowych i zagranicznych o zawartość węglu typu 34 30% M40 − wytrzymałość mechaniczna koksu oznaczona próbą Micum Pd − fosfor, % − gęstość nasypowa węgla przeliczona na stan powietrzno-suchy, kg/m3 ex) RI − zdolność spiekania metodą Rogi, współczynnik przeliczeniowy do obliczania prognozowanej wartości CRI r(CRI) − na podstawie prób w instalacji doświadczalnej Karbotest współczynnik przeliczeniowy do obliczania prognozowanej wartości CSR r(CSR) − na podstawie prób w instalacji doświadczalnej Karbotest SI − wskaźnik wolnego wydymania, Std − siarka całkowita w stanie suchym, % tI − temperatura mięknienia, oC tIII − temperatura dylatacji, oC daf V − części lotne w stanie suchym i bezpopiołowym, % Wa − wilgoć w stanie analitycznym, % Wtr − wilgoć całkowita w stanie roboczym, % x1 − ułamek wagowy frakcji 5 ÷ 12 mm w mieszance, x2 − ułamek wagowy frakcji 3 ÷ 5 mm w mieszance, x3 − ułamek wagowy frakcji 1 ÷ 3 mm w mieszance, x4 − ułamek wagowy frakcji 0,5 ÷ 1 mm w mieszance, x5 − ułamek wagowy frakcji poniżej 0,5 mm w mieszance, Oznaczenia parametrów ekonomicznych: Am – amortyzacja, jednostki pieniężne ARR – księgowa stopa zwrotu, lata CE – równoważnik pewności, jednostki pieniężne CF – wartość strumienia pieniężnego w roku t, jednostki pieniężne wskaźnik spadku wartości aktywa bazowego, z prawdopodobieństwem obiektywnym d – spadku wartości (1-q), D1 – węzeł decyzyjny DI – zdyskontowane nakłady inwestycyjne, jednostki pieniężne DPB – zdyskontowany okres zwrotu, lata EBIT – zysk operacyjny, jednostki pieniężne zysk przedsiębiorstwa przed potrąceniem odsetek od zaciągniętych kredytów, EBITDA – podatków oraz amortyzacji, jednostki pieniężne FCFE – wolne przepływy pieniężne dla właścicieli kapitału własnego, jednostki pieniężne wolne przepływy pieniężne dla właścicieli kapitału własnego i wierzycieli, jednostki FCFF – pieniężne g – neutralne względem ryzyka prawdopodobieństwo spadku, -. 15.

(16) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice G1 I IRR k ki lmin N Nr N(d1), N(d2). – – – – – – – –. NOPAT. –. NPV. –. NPVCE. –. NPVR. –. NPVRADR. –. OP p PB pi ps ps-1. – – – – – –. PV r rs rsr s RADR ROI ROVe t T TA ta to. – – – – – – – – – – – – –. u. –. Vd. –. Vu. –. WACC wi ZN σ D KO t. – – – – – – –.  . –. węzeł losowy wartość początkowego nakładu inwestycyjnego, jednostki pieniężne wewnętrzna stopa zwrotu, % stopa dyskontowa, % koszt kapitału z i-tego źródła, % minimalny okres, dla którego suma strumieni pieniężnych jest nieujemna, lata liczba rozpatrywanych okresów, liczba obserwacji zmian cen instrumentów bazowych w roku, wartość dystrybuanty standaryzowanego rozkładu normalnego dla zmiennych d1 i d2, Średni roczny poziom zysku operacyjnego po opodatkowaniu możliwy do osiągnięcia z danej inwestycji, jednostki pieniężne wartość zaktualizowana netto, jednostki pieniężne wartość zaktualizowana netto z uwzględnieniem równoważnika pewności, jednostki pieniężne wskaźnik wartości zaktualizowanej netto, wartość zaktualizowana netto ze stopą dyskontową uwzględniającą ryzyko, jednostki pieniężne efektywność opcyjna projektu (wartość strategiczna projektu), jednostki pieniężne neutralne względem ryzyka prawdopodobieństwo wzrostu, okres zwrotu, lata prawdopodobieństwo zdarzenia i wartość instrumentu bazowego w okresie s, jednostki pieniężne wartość instrumentu bazowego w okresie poprzedzającym s-1, jednostki pieniężne zaktualizowana wartość przepływów pieniężnych z projektu, jednostki pieniężne stopa procentowa wolna od ryzyka, % logarytmiczna stopa zwrotu z aktywa bazowego w okresie s, średnia logarytmiczna stopa zwrotu z aktywa bazowego, wskaźnik okresu, stopa dyskonta uwzględniająca ryzyko, % stopa zwrotu z zaangażowanego kapitału, % wartości opcji (elastyczności) projektu, premia opcyjna, jednostki pieniężne rok realizacji rozważanej inwestycji ilość zmian wartości aktywa bazowego w ciągu okresu analizy, stopa podatkowa, % okres analizy, jednostka czasu: lata, miesiące, tygodnie czas pozostały do wygaśnięcia opcji rzeczowej, jednostka czasu, zazwyczaj lata wskaźnik wzrostu wartości aktywa bazowego, z prawdopodobieństwem obiektywnym wzrostu wartości q, wartość aktywa bazowego w następnym okresie w przypadku spadku wartości, z prawdopodobieństwem neutralnym względem ryzyka (1 – p), jednostki pieniężne wartość aktywa bazowego w następnym okresie w przypadku wzrostu wartości, z prawdopodobieństwem neutralnym względem ryzyka p, jednostki pieniężne średni ważony koszt kapitału, % udział kapitału z i źródła, zysk netto, jednostki pieniężne zmienność wartości projektu, % przyrost zadłużenia netto, jednostki pieniężne zmiana kapitału obrotowego netto, jednostki pieniężne przedział czasowy analizy, jednostka czasu, najczęściej rok. 16.

(17) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. 1. Wprowadzenie. Polska jest największym producentem koksu w Unii Europejskiej, a w skali świata zajmuje dziewiąte miejsce. W 2014 roku wyprodukowano w kraju 9,1 mln Mg koksu, z czego ca 64% zostało wyeksportowane. Utrzymujący się na stabilnym poziomie udział eksportu (ca 63-66% wolumenu produkcji) w poprzednich latach sprawiał, że do 2013 roku Polska była największym eksporterem tego produktu na świecie. W roku 2014 pierwsze miejsce w obrocie międzynarodowym uzyskały Chiny. Krajowe koksownictwo jest równocześnie konsumentem około 12 mln Mg węgla koksowego wydobywanego w kraju (typu 34 i 35), co stanowi około 17% całości produkowanego węgla kamiennego [Ministerstwo Gospodarki 2015]. Jednocześnie koksownie zapewniają zatrudnienie dla około 8-9 tys. pracowników bezpośrednio w nich zatrudnionych oraz generują podobną ilość miejsc pracy w najbliższym otoczeniu, czyli w przedsiębiorstwach świadczących usługi na rzecz koksowni np. w zakresie utrzymania ruchu, transportu surowców i produktów. Konsumpcja krajowego węgla koksowego zapewnia funkcjonowanie zakładów górniczych, wydobywających ten surowiec, zwłaszcza że charakteryzuje się on wyższą ceną w porównaniu do węgla energetycznego. Brak koksowni oznaczałby istotne ograniczenie wydobycia. Powyższe czynniki sprawiają, że polskie koksownictwo jest liczącą się i ważną gałęzią krajowej gospodarki. Mocną stroną polskiego przemysłu koksowniczego jest relatywnie nowy i nowoczesny potencjał wytwórczy – najmłodszy w Unii Europejskiej oraz jeden z najmłodszych na świecie. Średni ważony wiek eksploatowanych w Polsce baterii koksowniczych wynosi 14 lat wobec średniej światowej wynoszącej około 24 lata [Będkowski W., Jarno M. 2014] [Wenecki T. 2015]. Inwestycje poczynione przez krajowe koksownie na początku XXI wieku, poza odtworzeniem lub budową nowych baterii koksowniczych, objęły także instalacje do oczyszczania gazu koksowniczego i odzysku produktów węglopochodnych oraz układy oczyszczania ścieków przemysłowych. Kolejną mocną stroną krajowego koksownictwa jest bliskość złóż dobrej jakości węgla koksowego, co umożliwia korzystanie z renty geograficznej. Niestety w ostatnich latach obserwuje się niewystarczającą podaż droższego węgla o najlepszych własnościach koksotwórczych typu 35 i nadpodaż tańszego węgla typu 34. Brakująca część bazy surowcowej musi być zatem importowana, co poza wyższymi kosztami wiąże się także z niedogodnościami logistycznymi. W głównej mierze import węgla o najlepszych własnościach koksotwórczych dotyczy Koksowni Zdzieszowice, pozostającej poza grupą węglowo-koksową istniejącą w ramach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. Utrzymująca się różnica w cenach pomiędzy węglem ortokoksowym oraz semikoksowym jest w koksownictwie zasadniczym czynnikiem ekonomicznym uzasadniającym poszukiwanie i wdrażanie technologii pozwalających na zwiększanie udziału tego drugiego, tańszego węgla, co ostatecznie przyczynia się do przyrostu wartości dodanej w procesie konwersji wsadu skomponowanego z tego węgla do koksu. Wysoki udział eksportu krajowego koksu na coraz trudniejsze rynki wymaga od jego producentów spełnienia oczekiwań jakościowych odbiorców. Utrzymująca się w ostatnich latach dekoniunktura w przemyśle stalowniczym, skutkująca spadkiem jego rentowności, w połączeniu z obserwowanym w ostatnich latach wzrostem oczekiwań jakościowych odbiorców koksu stanowi wyzwanie dla jego producentów. W połączeniu z zaostrzającymi się wymaganiami prawnymi, w szczególności w zakresie ochrony środowiska oraz bezpieczeństwa pracy, wymusza na koksowniach dużą aktywność w obszarze techniczno-technologicznym, stanowiącą dla nich szansę na osiągnięcie i utrzymanie trwałej przewagi konkurencyjnej na rynku globalnym. 17.

(18) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Choć polskie koksownictwo posiada solidne podstawy do dalszego funkcjonowania, to jednak aby pozostać liczącym się w świecie producentem, nieustanie musi prowadzić poszukiwania optymalnej ścieżki rozwoju technicznotechnologicznego zorientowane na zapewnienie wymaganej jakości koksu przy konkurencyjnych cenach. Temu działaniu w szczególny sposób może sprzyjać maksymalne wykorzystanie krajowych zasobów, a zwłaszcza większe zastosowanie w mieszankach dostępnych i tańszych węgli typu 34, ale jednocześnie o gorszych własnościach koksotwórczych. Realizacja powyższego celu wymaga prowadzenia prac w zakresie czynników warunkujących jakość koksu, takich jak: jakość surowca węglowego, preparacja mieszanki węglowej, warunki przebiegu procesu pirolizy, obróbka pozapiecowa koksu [Karcz A., Strugała A. 2008]. Znaczącym narzędziem poprawy jakości koksu, w relacji do własności koksotwórczych mieszanki węglowej, są operacje technologiczne w zakresie jej preparacji. Obejmują one: optymalizację składu mieszanki, poprawę homogenizacji mieszanki jak i jej składników, intensyfikację zagęszczenia wsadu w komorze poprzez optymalizację operacji jej przemiału, dodatek oleju, częściowe brykietowanie lub granulowanie a także ubijanie oraz wstępną obróbkę termiczną mieszanki wsadowej przed jej załadunkiem do komory koksowniczej [Czaplicki A. 2007], [Karcz A., Strugała A. 2008], [Czaplicki A. i in. 2012]. W koksowniach krajowych dwa pierwsze działania są dość powszechnie stosowane. Natomiast dwa kolejne, tj. intensyfikacja zagęszczenia wsadu w komorze oraz termiczna preparacja mieszanki węglowej nie są stosowane. Spośród wszystkich operacji technologicznych związanych z preparacją mieszanki węglowej do procesu koksowania na szczególną uwagę zasługuje termiczna preparacja wsadu w jej łagodniejszym wariancie, czyli podsuszanie wsadu. Technologia ta jako jedyna (poza innymi efektami) pozwala na: obniżenie kosztów mieszanki węglowej bez pogorszenia jakości produkowanego koksu (lub poprawę jego jakości przy niezmienionej mieszance), wzrost zdolności produkcyjnej baterii koksowniczej oraz poprawę ogólnej sprawności energetycznej procesu produkcji koksu. Biorąc pod uwagę korzyści związane z technologią wstępnego podsuszania wsadu upatruje się ją jako szczególnie interesującą w obecnych warunkach rynkowych, zwłaszcza w koksownictwie polskim, ponieważ jej zastosowanie może prowadzić do pełniejszego wykorzystania krajowej bazy surowcowej do produkcji koksu, przez zwiększenie wykorzystania dostępnych na rynku i tańszych węgli semikoksowych typu 34. Powiązane jest to także z wyeliminowaniem jednej z zasadniczych słabości krajowego potencjału wytwórczego, jakim jest niska gęstość nasypowa w komorach baterii zasypowego systemu napełniania, także w Koksowni Zdzieszowice. Termiczna preparacja wsadu węglowego polega na jego podsuszeniu lub podsuszeniu i podgrzaniu do temperatury niższej od temperatury początku jego uplastycznienia. Proces wytwarzania koksu wykorzystujący taką operację obejmuje dwa etapy. W etapie pierwszym, przed podaniem wsadu węglowego do komory, następuje jego termiczna obróbka w specjalnie przeznaczonym do tego celu urządzeniu. W drugim etapie, tj. po wprowadzeniu mieszanki wsadowej do komory, przebiega właściwy proces koksowania [Frankl Z., Salcewicz. J., 1961]. W praktyce przemysłowej próby wdrożenia radykalnego wariantu termicznej preparacji wsadu, czyli jego podsuszania i podgrzewania nie przyniosły satysfakcjonujących efektów ze względu na niekorzystne i intensywnie występujące zjawiska, takie jak: nadmierne ciśnienie koksowania, wzmożone unoszenie pyłu węglowego w czasie transportu i napełniania komór oraz odkładanie depozytu grafitowego w komorach. W przypadku wstępnego podsuszania wsadu (wariant łagodny), zjawiska te występują w znacznie 18.

(19) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. mniejszym i dopuszczalnym w warunkach przemysłowych stopniu, a równocześnie uzyskiwane są znaczące korzyści. Podsuszanie wsadu jest obecnie stosowane w krajach Dalekiego Wschodu, takich jak Japonia, Korea Południowa czy Chiny. Głównym celem stosowania tej technologii we wspomnianym obszarze geograficznym jest stabilizacja wilgotności wsadu. W Europie wstępne podsuszanie wsadu jest technologią mniej znaną i dotychczas niestosowaną. Operacja wstępnego podsuszania wsadu może być postrzegana jako technologia dobrze odpowiadająca na wyzwania rynkowe oraz pozwalająca na optymalne wykorzystanie szans wynikających ze specyficznych uwarunkowań działania koksowni w Polsce. Podjęcie decyzji inwestycyjnej w zakresie podsuszania wsadu w Koksowni Zdzieszowice wymaga w pierwszym rzędzie szczegółowej analizy technologicznej. Niezbędne jest uzyskanie wiarygodnych danych o możliwości i efektach zastosowania tej technologii dla istniejących rozwiązań techniczno-technologicznych koksowni, tj. głównie baterii koksowniczych zasypowego systemu napełniania komór typu PWR-63. Wartość aplikacyjna takiej analizy może mieć szerokie zastosowanie, ponieważ te baterie są w polskim koksownictwie dominującymi konstrukcjami, zwłaszcza w części majątku produkcyjnego odtworzonego lub zbudowanego w XXI wieku. Konieczne jest zatem uzyskanie obiektywnych danych dotyczących możliwego zwiększenia udziału węgla typu 34 w mieszance bez pogarszania jakości koksu, zidentyfikowanie wpływu podsuszania wsadu na uzysk i jakość produktów, wydajność i sprawność procesu oraz bezpieczeństwo eksploatacji baterii koksowniczych (ciśnienie koksowania). Potrzebne jest również poznanie zakresu niezbędnych adaptacji i rozbudowy istniejących układów technologicznych. Uzyskanie powyższej wiedzy nie jest możliwe wyłącznie na podstawie informacji o dotychczasowych doświadczeniach przemysłowych oraz danych literaturowych i ofertach dostawców technologii. Informacje te nie uwzględniają specyfiki bazy surowcowej oraz infrastruktury produkcyjnej stosowanej w krajowym koksownictwie. Dopiero przeprowadzenie kompleksowej analizy technologicznej uwzględniającej te czynniki może dostarczyć niezbędnych informacji do zdefiniowania projektu inwestycyjnego. Jej wyniki umożliwią także określenie niezbędnych nakładów inwestycyjnych jak też efektów środowiskowych całego przedsięwzięcia. W tym celu przeprowadzono badania dla dwóch grup mieszanek. Pierwsza z nich była komponowana wyłącznie z węgli polskich, natomiast druga z węgli polskich i zagranicznych, które stanowią najbardziej prawdopodobną bazę węglową dla Koksowni Zdzieszowice na następne lata. Wyniki przeprowadzonych badań oraz analizy technologicznej stały się podstawą do sprecyzowania ram projektu inwestycyjnego oraz założeń procesowo-technologicznych dla zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Analiza ekonomiczna inwestycji przeprowadzona na ich podstawie jest ostatecznym elementem niezbędnym do podjęcia decyzji o jej realizacji. W zakresie analiz ekonomicznych zastosowano dwie metody oceny projektu inwestycyjnego: klasyczną oraz opcje rzeczowe. W pierwszym etapie przeprowadzono ocenę efektywności ekonomicznej dla podstawowego projektu inwestycyjnego zakładającego wdrożenie technologii podsuszania wsadu z wykorzystaniem suszarki II generacji CMC dla 4 baterii koksowniczych zasypowego systemu napełniania komór typu PWR-63 przy wykorzystaniu tradycyjnych technik oceny projektów inwestycyjnych, opartych o rachunek dyskontowy. W celu uwzględniania ryzyka zastosowano analizę scenariuszową, ze względu na zakres możliwego wzrostu udziału węgla typu 34 w mieszance oraz analizę wrażliwości dla kluczowych parametrów. Zakres możliwego wzrostu udziału węgla typu 34 w mieszance jest krytycznym 19.

(20) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. parametrem, decydującym o efektywności ekonomicznej rozważanej inwestycji. Zastosowanie powyższych technik oceny jest powszechnie stosowanym kanonem, zrozumiałym dla interesariuszy projektu. W drugim etapie dokonano oceny zasadności ekonomicznej prowadzenia badań przemysłowych nad procesem podsuszania wsadu z zastosowaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW przy wykorzystaniu modelu drzewa decyzyjnego i w oparciu o rachunek dyskontowy. W trzecim etapie sformułowano opcje rzeczowe związane z wdrożeniem Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu. Ze względu na rozważaną w Koksowni Zdzieszowice inwestycję w Instalację Suchego Chłodzenia Koksu zidentyfikowane opcje dotyczyły wdrożenia Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu. Takie właśnie skojarzone dopełnienie systemu produkcyjnego klasycznej koksowni jest oceniane, jako optymalna ścieżka rozwoju technologicznego. Przy wykorzystaniu rachunku opcji rzeczowych przeanalizowano optymalną kolejność wdrażania tych technologii. Ponadto dla projektu Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu oraz dla projektu skojarzonych technologicznie Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu i Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu przeanalizowano opcje związane z możliwością rozszerzenia ich implementacji z 2 do 4 baterii koksowniczych. Pozwoliło to na wyznaczenie wartości strategicznej i premii opcyjnej dla opcji związanych z rozważanym projektem inwestycyjnym. Reasumując, należy podkreślić, ze zasadniczym celem rozprawy było zbadanie i ocena zasadności technologicznej, a w następstwie również i ekonomicznej wdrożenia operacji podsuszania wsadu w warunkach krajowego koksownictwa oraz przy maksymalizacji wykorzystania krajowych zasobów węgli koksowych na przykładzie Koksowni Zdzieszowice, której podstawowa infrastruktura produkcyjna (baterie koksownicze typu PWR-63) jest reprezentatywna dla polskiego koksownictwa.. 20.

(21) Technologiczna i ekonomiczna ocena zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. 2. Cel i zakres pracy. Niekorzystna struktura krajowej bazy węglowej może stanowić istotny problemem dla dalszego funkcjonowania przemysłu koksowniczego w Polsce. Może zostać on rozwiązany poprzez wdrożenie rozwiązań technologicznych umożliwiających zwiększenie udziału w mieszankach węgla typu 34, w szczególności w zakresie przygotowania wsadu do koksowania a konkretnie jego wstępnego podsuszania. Prezentowane w literaturze wyniki dotychczasowych doświadczeń światowych a także nieliczne próby krajowe wskazują jednoznacznie, że zastosowanie wstępnego podsuszania wsadu korzystnie wpływa na jakość produkowanego koksu. Brak jest natomiast wystarczającej wiedzy, w jakim stopniu w warunkach krajowej koksowni (Zdzieszowice) dla istniejącego już potencjału produkcyjnego (typ baterii koksowniczych) wdrożenie tej operacji może wpłynąć na możliwość zmiany receptur mieszanek wsadowych i jaki będzie efekt ekonomiczny takiego przedsięwzięcia przy aktualnym poziomie cen, kosztów i innych uwarunkowaniach rynkowych. Mając na uwadze powyższe przesłanki autor sformułował następującą tezę: Wdrożenie operacji wstępnego podsuszania wsadu umożliwia zwiększenie udziału w mieszankach węgla typu 34 bez pogorszenia jakości produkowanego koksu i bez stworzenia zagrożenia dla eksploatacji baterii koksowniczych a efekt ekonomiczny takiego przedsięwzięcia inwestycyjnego w warunkach Koksowni Zdzieszowice jest pozytywny. Dla tak sformułowanej tezy pracy autor jako cel pracy przyjął technologiczną i ekonomiczną ocenę zastosowania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice. Dla oceny technologicznej zastosowania operacji podsuszania wsadu zrealizowano następujące zadania szczegółowe: 1. Krytyczna analiza wyników dotychczasowych badań oraz doświadczeń eksploatacyjnych z operacją podsuszania wsadu. 2. Ocena możliwości techniczno-technologicznych wkomponowania Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu w istniejący system produkcji koksu wykorzystujący baterie koksownicze zasypowego systemu napełniania komór typu PWR-63 w warunkach Koksowni Zdzieszowice. 3. Wstępne wyselekcjonowanie składników i mieszanek węglowych do badań nad wpływem podsuszania na jakość koksu i przebieg procesu koksowania na podstawie analizy charakterystyki bazy surowcowej dla koksownictwa oraz jej dostępności w średnim horyzoncie czasowym. 4. Przeprowadzenie kompleksowych badań nad wpływem operacji podsuszania wsadu na przebieg i produkty procesu koksowania z wykorzystaniem instalacji doświadczalnej Karbotest, pieca testowego 400 kg z ruchomą ścianą w Centre de Pyrolyse de Marienau (CPM, Francja) oraz prób komorowych w Koksowni Zdzieszowice. 5. Zdefiniowanie koncepcji instalacji technologicznej podsuszania wsadu dla warunków techniczno-technologicznych i rynkowych Koksowni Zdzieszowice z wykorzystaniem wiedzy o oferowanych technologiach podsuszania wsadu. Główne zadanie, czyli kompleksowe badania nad wpływem operacji podsuszania wsadu na uzysk i jakość produktów oraz przebieg procesu koksowania zrealizowano przy wykorzystaniu opracowanej metodyki oceny, która obejmowała: 21.