Некоторые проекты по энергосбережению на предприятиях различных отраслей промышленности и ЖКХ

Некоторые проекты по энергосбережению на предприятиях различных  отраслей промышленности и ЖКХ

Основные  положения 
        

         Промышленные предприятия являются крупнейшими потребителями энергоресурсов: на их долю приходится до 50% энергопотребления в стране. Средний коэффициент использования энергоресурсов в промышленности составляет около 30%. Это свидетельствует о большом потенциале энергосбережения. 
         Первым и важнейшим шагом к экономии энергоресурсов является организация контроля за их потреблением.  Правильная организация учета энергопотребления позволяет экономить 5-10% энергоресурсов без дополнительных мероприятий. Наилучший результат достигается при организации на предприятии энергоцентра. Рациональное управление энергоресурсами достигается путем:

• выявления внутри предприятия цехов и участков, перерасходующих энергоресурсы;
• детальной проверки счетов, выставляемых предприятию энергоснабжающими организациями;
• выявление наиболее энергетически эффективных режимов работы оборудования и поддержания этих режимов в течение как можно большего отрезка времени;
• строгой количественной оценки эффективности различных энергосберегающих мероприятий в натуральном (ГДж, кВтч и т.п.) и денежном выражении.

        Несмотря  на различия в конструкциях  промышленных установок и способов их эксплуатации, потенциальные возможности энергосбережения в них сходны. Они могут быть сгруппированы в следующие категории:

• стратегия эксплуатации и технического обслуживания;
• стратегия модернизации оборудования и технологических процессов;
• стратегия замены существующего оборудования на новое менее энергоемкое и внедрение новых технологий.

       Последовательность, в которой расположены эти  категории, соответствует возрастанию  требуемых капиталовложений и сроков реализации этих мероприятий. Определив потенциал энергосбережения, можно определить сумму, которую предприятию выгодно истратить на внедрение мероприятий по энергосбережению. Исходя из этого, разрабатывается программа энергосбережения. При разработке мероприятий по энергосбережению на промышленных предприятиях необходимо принимать во внимание, что имеются следующие направления экономии:

• экономия ТЭР путем совершенствования энергоснабжения;
• экономия ТЭР путем совершенствования энергоиспользования.

        Мероприятия по совершенствованию энергоснабжения должны разрабатываться энергетиками. Основными из этих мероприятий являются:

• Уменьшение числа преобразований энергии. Так как каждое преобразование энергии связано с потерями, то чем меньше последовательных преобразований претерпевает энергоноситель, тем выше общий КПД. Экономически, например, более целесообразна замена сжатого воздуха электроэнергией всюду, где это возможно;
• сложный комплекс, в котором взаимозависимы и часто взаимозаменяемы отдельные энергоносители. Разработка комплексной схемы энергоснабжения, увязанной с технологией и учитывающей технологически необходимые параметры всех энергоносителей, раскроет резервы экономии и покажет очередность их реализации;-Разработка рациональных схем энергосбережения. Схема энергосбережения предприятия
• Автоматизация энергоснабжающих установок. К этому типу мероприятий относятся: автоматизация отопительных агрегатов, бойлерных установок, подстанций и внедрение автоматического регулирования параметров энергоносителей.

       Мероприятия по совершенствованию энергоиспользования разрабатываются энергетиками совместно с технологами. Среди них основными являются:

• Внедрение технологических процессов, оборудования, машин и механизмов с улучшенными энерготехнологическими характеристиками;
• Совершенствование действующих технологических процессов, модернизация и реконструкция оборудования;
• Повышение степени использования вторичных энергоресурсов;
• Утилизация низкопотециального тепла;
• Организационнно-технические мероприятия.

Черная  металлургия

 
         На предприятиях черной металлургии  сталь производится по одному  из трех технологических циклов:

• коксовая печь - доменная печь - мартеновская печь;
• коксовая печь - доменная печь - кислородный конвертер;
• лом + окатыши - электрическая печь.

         В большинстве  стран уже отказались от мартеновского  способа производства стали. Основным способом стал второй технологический  цикл. Это объясняется тем, что  производительность конвертеров в 10 раз выше производительности мартеновских печей, а расход энергоресурсов на 1 т стали в конвертерах в 3,3 раза меньше, чем в мартеновских печах. В России мартеновским способом выплавляется 50% стали, по этому одним из направлений по экономии энергоресурсов на предприятиях черной металлургии является переход от мартеновского к конверторному способу производства стали. 
         Следующим шагом к экономии энергоресурсов на предприятиях черной металлургии является развитие сети мини-заводов, которые включают в себя только электросталеплавильное и прокатное производства и работают на металлическом ломе и окатышах. Это позволяет отказаться от коксохимического и доменного производств, которые потребляют 40-50% энергоресурсов. 
         Третьим шагом по экономии энергоресурсов может стать переход к непрерывной разливке стали и отказ от прокатных станов, которые потребляют до 30% энергоресурсов. В России на установках непрерывной разливки стали производится только 17% продукции, а в США, Японии и Франции - до 94%. 
         Кроме указанных выше путей выше путей экономии энергоресурсов, которые связаны с большими капитальными затратами на техперевооружение, имеются мероприятия не требующие больших затрат. 
        При производстве агломерата увеличение слоя шихты до 500 мм и ее комбинированный нагрев позволяют экономить до 12% топлива. Дополнительный нагрев верхнего слоя шихты воздухом или продуктами сгорания от дополнительно установленных горелок до 620-950 С снижает расход коксовой мелочи на 12 кг/т агломерата, а также ее выход на 3-5%. Накатывание топлива и извести на комки шихты дает снижение расхода топлива на 10%. Автоматизация работы агломашины обеспечивает постоянное качество агломерата, оптимальный режим агломерации и снижение расхода топлива на 6-8 кг/т агломерата. Около 35% тепла, необходимого в процессе агломерации, выбрасывается в окружающую среду с охлаждающим воздухом и теплом агломерата. Эффективным мероприятием в этой связи является подогрев шихты воздухом, отходящим от охладителя агломерата, и замена холодного воздуха горения в горне на нагретый. Большое внимание должно уделяться комбинированному нагреву шихты с использованием теплоты внешнего источника. Высокотемпературный нагрев шихты можно осуществить просасыванием через нее горячих нейтральных или слабовосстановительных газов (доменного газа, продуктов сжигания нефти и т.д.). 
С), используемого для горения, на 12-15% путем реконструкции переточной системы сокращает расход природного газа на 8-10%. Оптимизация тепловых режимов путем рационального распределения тепловых и газовых нагрузок по зонам в соответствии с качеством железорудного сырья и требованиями технологии позволяет сэкономить 10-12% топлива.° сокращает расход природного газа на 18%. Увеличение высоты слоя окатышей с 250 до 500 мм повышает производительность на 50% и снижает расход топлива на 5%. Увеличение доли высокотемпературного воздуха (800-900- антрацитового штыба -         При производстве окатышей сжигание природного газа в слое шихты дает снижение расхода топлива на 11%. Ввод в шихту твердого топлива 
С. Для нагрева следует шире использовать отходящие газы  установок сухого тушения кокса или раскаленный кокс, выдаваемый из коксовых печей. Термоподготовка шихты позволяет увеличить производительность коксовых батарей и снизить рас¬ходы тепловой энергии. Автоматизация системы управления процессом горе¬ния топлива при отоплении коксовых печей дает экономию 42 МДж теплоты на 1 т кокса. Более широкое применение установок сухого тушения кокса и по¬лучаемой при этом теплоты для производства пара энергетических параметров. Использование теплоты отходящих от батарей дымовых газов для нагрева во¬ды, отопления и других коммунально-бытовых целей.°         В коксохимическом производстве угольная шихта предварительно нагревается до 150-200 
         В доменном производстве один из основных видов топлива - дорогостоящий кокс. Ниже приведены мероприятия, с помощью которых можно снизить расходы кокса (кг/т):

• повышение содержания железа в шихте - 9-34;
• вывод сырого флюса из доменной шихты - 9-11;
• снижение содержания золы и серы в коксе - 3-9;
• снижение доли литейного чугуна и ферросплавов в общей выплавке - 8-16;
• улучшение качества железорудных материалов - 12-20;
• улучшение физико-технических характеристик кокса - 5-8;
• повышение давления газа на колошнике доменной печи - 4-10;
• применение природного газа и мазута в сочетании с дутьем, обогащенным кислородом - 20-34;
• повышение нагрева дутья - 7-18;
• вдувание измельченного твердого топлива - 6-15;
• применение металлизированного сырья - 4-13;
• применение горячих восстановительных газов - 15.

         В конверторном  производстве эффективное использование котлов охладителей конверторных газов позволяет вырабатывать пар давлением до 4,5 МПа в количестве 0,25 т на 1 т стали, который может расходоваться для производственных нужд и привода турбин компрессоров. Применение непрерывного литья заготовок после конверторов дает сокращение расхода топлива на 30-40 кг и электроэнергии на 20-25 кВт-ч на 1 т стали. 
          В прокатном производстве повышение температуры слитков, подаваемых в нагревательные колодцы, до 800-830 °С и увеличение доли горя¬чего посада до 90-98% сокращают расход топлива на 4-5 кг/т проката. Подача горячего металла в методические печи транзитом от обжимных заготовочных станов уменьшает расход топлива на 15-60% относительно расхода при холодном посаде. До 15-20% теплоты, подаваемой в печь с топливом, отводится системой охлаждения конструктивных элементов печи. Около 90% теплоты, воспринимаемой охлаждаемыми элементами печи, приходится на долю подовых труб (балок). Применение испарительного охлаждения позволяет практически полностью утилизировать эту теплоту. Количество теплоты, воспринимаемой подовыми трубами, может быть сокращено за счет их термоизоляции и умень¬шения площади обогреваемой поверхности. Достичь этого можно увеличением шага между трубами. При оптимальном уменьшении площади поверхности подовых труб снижение удельного расхода топлива на нагрев металла достигает 10%. Термоизоляция подовых труб, выполняемая из огнеупорных волокнистых материалов, позволяет сократить расход топлива на 18-25% и повысить произ¬водительность печи на 15%. 
         Температура отходящих газов нагревательных  печей  достигает 900-1000°С, причем 40-60% теплоты, выделяемой при сгорании топлива, отво¬дится с продуктами сгорания. Для утилизации этой теплоты следует применять нагрев отходящими газами подводимого воздуха для сжигания топлива, нагрев газового топлива, предварительный нагрев металла, загружаемого в печь. При подогреве металла отходящими газами расход топлива может быть сокращен на 15%. Нагрев воздуха, подаваемого в печь, отходящими газами на 100 °С дает экономию топлива 4-5 кг/т проката. Оптимизация работы печей с использованием автоматики позволяет снизить расход топлива на 15-20 кг/т. Внедрение технологии нагрева слитков в нагревательных колодцах слябингов с отоплени¬ем из центра пода с импульсной подачей топлива сокращает расход топлива на 13-16%. Установка теплообменников для утилизации тепла на выходе из радиантных труб повышает степень использования топлива на 25-30%. Применение рекуператоров для использования теплоты после колпаковых печей снижает расход топлива на 16-20%. Физическая теплота отходящих газов нагревательных печей и колодцев должна использоваться для выработки пара в котлах-утилизаторах. 
         В огнеупорном производстве замена печей устаревших конструкций (кольцевых, газокамерных, периодических) современными противоточно-рекуперативными обжиговыми агрегатами (туннельными, вращающимися, шахтными печами) позволяет сократить расход топлива с 370 до 240 кг/т. Совершенствование горелочных устройств печей уменьшает расход топлива на 5-10%. Применение кислорода при сжигании топлива во вращающихся печах снижает расход топлива на 30-35%. Использование отходящих газов для подогрева кусковых материалов дает снижение расходов топлива на 10-20%. Утилизация теплоты в котлах-утилизаторах и водяных экономайзерах уменьшает расход топлива на 10-30%.         

  Цветная металлургия

 
         В свинцовом и медно-цинковом  производстве применение кивцетной  плавки приводит к снижению  удельных расходов топлива на 20-50%. При вне¬дрении автогенной плавки медно-никелевого сырья в агрегате непрерывного действия удельный расход электроэнергии снижается более чем в 2 раза. Бездиафрагменные электролизеры уменьшают удельный расход электроэнергии при получении магния на 8-10%, а закрытые РТП (с оптимизацией режимов плавки в ней) - на 5-7%. Для снижения расходов органического топлива целе¬сообразно повысить долю плавки в электропечах взамен плавки в шахтных и отражательных печах, на которые в настоящее время приходится соответст¬венно 15-25 и 40-50% общего производства. В производстве алюминия переход на электролизеры с обожженными анодами обеспечивает снижение удельного расхода электроэнергии на 5-7%. 
производство глинозема. Для снижения расхода энергоресурсов в этом произ¬водстве рекомендуются следующие мероприятия: перевод печей спекания и кальцинирования на сжигание природного газа, внедрение рекуперативных холодильников (циклонного или "кипящего" слоя), повышение степени регенерации тепловой энергии в автоплавильных установках выщелачивания и обескремнивания, увеличение кратности использования пара в выпарных батареях. внедрение водоподогревателей контактного типа. Выполнение этих мероприя¬тий позволит снизить удельные расходы топлива на 20-25% и тепловой энергии в 1,5-2 раза.-         Один из крупных потребителей тепловой энергии в цветной металлургии          
 

  Химическая промышленность

 
         Отличительной особенностью  предприятий химической промышленности  является то, что большое количество  используемых энергоресурсов позволяет  покрыть 50% собственных нужд в теплоте. Для решения данной проблемы необходима разработка и реализация комбинированных энерготехнологических систем (КЭТС), органически связывающих энергетическую и теплоэнергетиче¬скую системы с целью обеспечения наиболее высокой экономической эффек¬тивности выработки заданных уровней энергетической и технологической про¬дукции. Исходными предпосылками для создания КЭТС служат принципы предельного энергосбережения. Под предельным энергосбережением понима¬ется экономически обоснованное минимально возможное энергопотребление на единицу готовой продукции, т.е. с учетом неизбежных потерь, связанных с необратимостью тех или иных процессов и затрат на создание и эксплуатацию термодинамически совершенных отдельных агрегатов и систем в целом. На ос¬нове термодинамического анализа процессов определяются минимально необ¬ходимые затраты энергии на их реализацию. 
         В химических технологиях многие процессы протекают с выделением или поглощением теплоты, температурный уровень определяет как количество, так и качество получаемого продукта. Поэтому определение количества и качества энергоресурсов, выделяющихся в технологических про¬цессах, является важным шагом для разработки КЭТС. 
это эксплуатационные затраты на догрев и доохлаждение потоков до заданных температур во внешней системе теплооб¬мена. Эти затраты существенно превышают затраты на внутреннюю систему теплообмена. Поэтому системы, синтезированные по максимуму рекуперированной теплоты, оказываются наиболее экономичными. Разработка теплоэнер¬гетических систем производится на основе ЭБ предприятия и определения по¬требностей в различных видах энергоресурсов. Создание теплоэнергетических систем и КЭТС с минимальным энергопотреблением возможно только на базе максимального использования внутренних энергоресурсов теплотехнологий. В системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения непосредственное использование низкопотенциальной теплоты и теплонасосных установок явля¬ется обоснованным, так как энергетическая эффективность таких систем в ряде случаев достаточно высока, особенно при наличии дешевых источников для привода компрессоров. Перспективно использование низкопотенциальной теп¬лоты в системах термического обессоливания воды, получения искусственного холода.-         Синтез теплотехнологических систем целесообразно проводить на основе максимальной рекуперации теплоты в самих системах.