Розова В.И. Экономика промышленной энергетики

Подождите немного. Документ загружается.

100

ской, электрохимической, низко-, средне- и высокотемпературной энергии);

2. преобразованной энергии (электроэнергии, пара, горячей воды, облагоро-

женного топлива и продуктов его переработки);

3. первичных энергоресурсов (органического топлива, гидроэнергии, ядерно-

го и другого топлива).

Изменение расхода конечной энергии возможно путем воздействия на не-

энергетическую часть производительных сил общества. Экономия конечной

энергии делает возможным экономию энергоносителей и первичных энергоре-

сурсов, поэтому означает подлинное энергосбережение и снижение энергоем-

кости экономики. Экономия конечной энергии может быть достигнута за счет:

• Внедрения энергосберегающей техники и технологии;

• Снижения материалоемкости продукции;

• Повышения качества и увеличения сроков службы продукции;

• Энерготехнологического комбинирования;

• Совершенствования межотраслевых связей и размещения предприятий;

• Снижения потерь материальных и энергетических ресурсов;

• Внедрения новых принципов организации технологических процессов.

Следовательно, процесс энергосбережения зависит от к.п.д. переработки и

преобразования (с учетом потерь при распределении) и коэффициента полезно-

го использования первичных энергоресурсов. Энергосберегающая политика,

таким образом, должна проводиться на всех стадиях энергопотребления, начи-

ная с добычи и кончая использованием ТЭР.

Экономия расхода преобразованной энергии происходит за счет:

• Увеличения единичной мощности и параметров электростанций;

• Использования новых установок для получения электрической энергии

(МГД-генераторов) и тепловой (АСТ);

• Электрификации производства;

• Применения комбинированных энерготехнических установок;

• Полной загрузки энергетического оборудования;

• Демонтажа и реконструкции устаревшего оборудования;

• Сокращения потерь и расхода энергии на собственные нужды;

• Повышения качества энергоснабжения;

• Совершенствования структуры энергохозяйства промышленных предпри-

ятий.

101

Экономия первичных энергоресурсов достигается замещением органиче-

ского топлива ядерным и возобновляемыми энергоресурсами, сокращением

прироста потребления жидкого топлива, использованием ВЭР.

Выбор направлений энергосбережения, а следовательно, и конкретных ме-

роприятий, должен определяться существующими технологиями и видами по-

требителей топлива и энергии на предприятиях.

Основные направления энергосбережения на промышленном предприятии

связаны с:

• Структурой энергетических приемников;

• Уровнем организации энергохозяйства;

• Качеством энергоснабжения;

• Состоянием работ по рациональному использованию ТЭР на предприятии.

Работу по энергосбережению целесообразно проводить в два временных

этапа: 1) разработка и реализация мероприятий, не требующих дополнительных

затрат; 2)обоснование и внедрение на предприятии новой энергосберегающей

техники и технологии и других мероприятий, требующих значительных денеж-

ных средств.

Основные пути экономии ТЭР могут быть представлены схемой – рис. 7.1.

Более высокий эффект по энергосбережению может быть получен в результате

изменения технологических факторов, чем при рационализации собственно

энергохозяйства промышленного предприятия. Наибольший же эффект при

формировании и реализации энергосберегающих мероприятий можно получить

на основе программно – целевого метода планирования.

7.2. Экономия ТЭР путем интенсификации технологических

процессов и внедрения прогрессивной технологии

7.2.1. Обработка металлов резанием

Удельный вес машиностроения в общем энергобалансе большой и, хотя

удельный вес энергетической составляющей в себестоимости продукции ма-

шиностроительных заводов составляет всего 3 – 5%, при массовом характере

проводимых мероприятий они могут дать существенную экономию электро-

энергии.

102

Пути экономии топливно – энергетических ресурсов.

Совершенствование технико- Совершенствование организации Совершенствование форм социально-

экономической базы производства экономического развития произ - ва

1. Сокращение расхода ТЭР 1. Повышение эффективности 1. Внедрение прогрессивных норм

- при эксплуатации энерге- использования ТЭР. расхода ТЭР.

тических установок 2. Повышение к.п.д. энерге- 2. Разработка и внедрение системы

- за счет снижения потерь тических установок и премирования за экономию ТЭР.

2. Повышение качества оборудования 3. Мобилизация резервов.

энергии. 3. Сокращение расхода ТЭР 4. Подготовка и переподготовка

3. Замена, реконструкция и на вспомогательные нужды кадров.

модернизация оборудования. 4.Усилие учета и контроля 5. Совершенствование форм

4. Интенсификация технологи- 5. Совершенствование схем социально - экономического

ческих процессов. энергоснабжения. развития коллектива

Рис.7.1. Пути экономии топливно – энергетических ресурсов

103

На долю приемников механических цехов приходится, как правило, до 35

– 50% всей мощности приемников машиностроительного завода и 15 – 20% его

электропотребления. Такой разрыв объясняется низкими показателями исполь-

зования установленной мощности.

Основным оборудованием в этих цехах являются металлорежущие станки,

работа которых отличается крайней неравномерностью и прерывистостью ре-

жимов, а также многообразием технологических процессов. Параметра техно-

логических процессов металлообработки существенно влияют на производи-

тельность станков и, следовательно, на нагрузку оборудования и на энергетиче-

ские показатели процесса. Подавляющее большинство универсальных токар-

ных, фрезерных и сверлильных станков по мощности загружены на 15 – 30%.

Потребляемая ими мощность близка к мощности холостого хода. Экономия

электроэнергии может быть получена за счет:

1) сокращения машинного времени Т

и вспомогательного времени Т

;

2) уменьшения мощности холостого хода станка и электродвигателя.

Потребляемая за машинное время электроэнергия может быть представле-

на в виде нескольких составляющих:

• на покрытие потерь холостого хода в станке или двигателе;

• на покрытие нагрузочных потерь станка или двигателя;

• непосредственно на резание.

Мощность холостого хода при определенных условиях является величиной

постоянной, не зависящей от изменения технологических параметров. Потреб-

ление электроэнергии непосредственно на резание постоянно при определен-

ном материале, определенном припуске на обработку и установившейся техно-

логии.

Сокращение машинного времени приводит, с одной стороны, к сокраще-

нию расхода электроэнергии на преодоление потерь холостого хода или двига-

теля, а с другой стороны, к увеличению расхода электроэнергии на покрытие

нагрузочных потерь.

Рациональным считается только тот технологический режим, при котором

сокращение расхода электроэнергии на потери холостого хода будут больше

увеличения нагрузочных потерь.

Таким образом, экономия электроэнергии при сокращении машинного

времени может быть выражена так:

а) при рационализации на одном и том же станке:

104

∆W=N

хх

(Т

– Т'

)·0,98±∆W

(7.1)

б) при переносе операции на другой станок, с изменением машинного време-

ни и мощности холостого хода станка и двигателя:

∆W=(N

хх

·Т

– N'

хх

·Т'

)·0,98±∆W

(7.2)

где N

хх

– потери холостого хода станка и двигателя;

,Т'

– машинное время при старом и новом технологическом режиме;

0,98 – коэффициент, учитывающий увеличение нагрузочных потерь при со-

кращении машинного времени, т.е. сокращающий экономию электро-

энергии на 2%.

∆W

– изменение расхода энергии на полезную работу.

Приведенные формулы позволяют определить энергетическую рентабель-

ность проектируемого технологического режима.

В практических условиях машинное время, затрачиваемое на обработку

металла резанием может сокращаться:

а) при неизменном потреблении электроэнергии на полезную работу – со-

вмещением нескольких операций на одном станке, многорезцовой обработкой

одного изделия, одновременной обработкой нескольких изделий, помещаемых

в групповых приспособлениях;

б) при изменении потребления электроэнергии на полезную работу – из-

менением параметров резания и способов обработки деталей.

в) за счет использования заготовок, приближающихся по размерам, форме

и чистоте поверхности к готовым изделиям, а так же за счет облегчения самих

деталей путем конструктивного их улучшения.

г) за счет улучшения структуры парка металлорежущих станков с про-

граммным управлением, в том числе типа ''обрабатывающий центр'', повы-

шающих производительность труда в 1,5 – 2 раза.

д) за счет широкого применения электроплазменной обработки металлов.

е) за счет дальнейшего развития комплексной механизации и автоматиза-

ции производственных процессов.

7.2.2. Обработка металлов давлением

На машиностроительных заводах металлы обрабатываются как в горячем

(кузнечный цех), так и в холодном состоянии (прессовый, калибровочный и вы-

садочный цехи). Наиболее крупными потребителями электроэнергии являются

105

кузнечный и прессовый цехи, удельный вес которых в общезаводском электро-

потреблении составляет 9 –10%.

Полезный расход электроэнергии на технологические нужды кузнечного

цеха составляет 40% общего цехового расхода. Нагрев заготовок под штампов-

ку производится в пламенных печах с подачей воздуха от воздуходувки, поэто-

му крупным потребителем энергии являются воздуходувки, суммарное потреб-

ление которых (полезный расход плюс потери) составляет до 35%. Характерной

чертой технологического оборудования этих производств (прессов, ножниц,

ковочных машин и молотов) является наличие больших маховых масс, не по-

зволяющих часто останавливать приводные двигатели и требующих их непре-

рывной работы. Это приводит к необходимости добиваться максимальной за-

грузки оборудования во времени и по мощности.

Увеличение загрузки оборудования может быть достигнуто:

• применением штамповки деталей большими партиями;

• улучшением подготовки производства;

• обеспечением современной подачи металла в необходимом количестве;

• правильным планированием очередности изготовления деталей;

• комплексной механизацией и автоматизацией вспомогательных работ.

Рациональная загрузка по мощности кузнечно – прессорного оборудования

достигается правильным распределением штампуемых деталей между машина-

ми и выбором машин в зависимости от размера деталей.

Более 60% общего расхода электроэнергии на прокатку расходуется на

приводы прокатных станов. К.п.д. главного привода для блюминга – 45%, а

сортового стана – 39%, т.е. на полезную работу затрачивается меньше полови-

ны потребляемой энергии. Расход энергии на прокатку определяется темпера-

турой и химическим составом стали, углом захвата, скоростью прокатки, натя-

жением и другими факторами.

В кузнечно – прессовом производстве экономия ТЭР возможна при:

• замене устаревших ковочных прессов на современные ковочные комплекты;

• переводе отдельно действующих прессов с парогидравлического режима на

гидравлический и оснащение их быстродействующими манипуляторами и

высоко эффективными пламенными печами;

• комплексной реконструкции пламенных печей;

• технической перевооруженности энергетического хозяйства.

106

Внедрение высокопроизводительных уникальных комплексов ''пресс – ма-

нипулятор'', оснащенных быстроходными манипуляторами с автоматизирован-

ным управлением повысит производительность в 2 раза, чем при свободной

ковке.

Дополнительная экономия топлива и энергии при термической и механи-

ческой обработке может быть получена за счет значительного сокращения при-

пусков у крупнотоннажных поковок.

7.2.3. Электротехнологические процессы

Электросварка. Объем сварки увеличивается с каждым годом. При про-

изводстве сварки потери составляют более 60%. Эти потери можно снизить за

счет уменьшения длительности процесса и увеличения концентрации энергии.

Расход электроэнергии при электронно – лучевой сварке составляет 1/70

расхода при дуговой сварке, а концентрация энергии выше в 10

раз. Примене-

ние лазера обеспечивает еще большее снижение удельного расхода энергии.

Электрометаллургия. Экономное расходование электроэнергии в ду-

говых печах достигается правильным выбором и соблюдением технологическо-

го режима, содержанием оборудования в надлежащем состоянии и организаци-

онными мероприятиями, направленными на обеспечение непрерывной работы

печей с оптимальной нагрузкой.

Рациональному использованию электроэнергии во многом способствует

улучшение технико – экономического состояния печей. Снижение потерь теп-

лоты и повышение сроков службы футеровки достигается применением высо-

кокачественных теплоизоляционных и огнеупорных материалов и тщательным

проведением планово – предупредительных ремонтов. Только улучшение теп-

лоизоляции дает экономию от 0,7 до 9,5% потребляемой электроэнергии.

Снижению расходов ТЭР печами способствует: совершенствование конст-

рукций печей, оснащение их рекуператорами и системами автоматического ре-

гулирования температурного режима, переоснащение высокоэффективными

горелочными устройствами, использование современных футеровочных мате-

риалов, реконструкция существующих печей и замена устаревших электропла-

вильных печей новыми, более совершенными, проведение балансовых испыта-

ний, реконструкция действующих печей с использованием огнеупорных мате-

риалов (замена в печах сопротивления шамотного кирпича волокнистыми огне-

упорными плитами снижает удельный расход топлива и энергии на 15 – 20%

107

каждой печи, масса футеровки снижается в 8 – 10 раз, трудозатраты на футе-

ровку и ее ремонт – более чем в 2 раза, продолжительность термообработки на

10 – 15%).

В металлургическом переделе машиностроительных заводов предполага-

ется заменить мартеновские печи мощными сталеплавильными печами, вагран-

ки – индукционными плавильными печами, увеличить мощности печных

трансформаторов на действующих дуговых печах, освоить технологии выплав-

ки стали с использованием металлизированных окатышей и другие.

Электротермия. Большую экономию электроэнергии даст переход на

более совершенные и экономические методы нагрева, в первую очередь на ин-

дукционный нагрев, при котором расход электроэнергии сокращается в не-

сколько раз. Использование индукционного нагрева позволит использовать

большие плотности тока и высокие скорости нагрева, что приведет к сокраще-

нию времени нагрева, а так же увеличению производительности и к.п.д. уста-

новок, уменьшению образования окалины, т.е. даст экономию металла.

С 1981 г. на Подольском машиностроительном заводе им. Серго Орджони-

кидзе успешно работает первый в отрасли современно оснащенный чугуноли-

тейный цех с индукционными печами.

Прочие (электрохимия, электролиз, гальванические процессы).

На долю производства алюминия приходится 50% энергозатрат в цветной

металлургии. Основными путями экономии электроэнергии являются:

• внедрение и освоение работы мощных электролизеров;

• унификация и модернизация электролизеров с боковым токоподводом и

оптимизация их режимов работы;

• усиление ошиновок электролизеров до оптимальной плотности тока.

Основными путями экономии топлива являются:

• освоение и сооружение печей кипящего слоя для кальцинации гидрокси-

да алюминия;

• освоение производства малопрокаленного глинозема;

• интенсификация работы действующих печей глиноземного производства.

Основными путями экономии тепловой энергии являются:

• реконструкция автоклавных батарей повышенной единичной мощности и

перевод действующих выпарных батарей на 4-х кратное и 5-ти кратное

использование пара.

108

Реализация всех указанных путей позволит получить экономию в алюми-

ниевой подотрасли в размере 60 – 80 % прироста потребности.

В гальванических процессах, для снижения энергоемкости процессов по-

крытия, необходимо использовать:

• скоростное осаждение металлов при периодическом изменении тока;

• непрерывную работу с максимальной производительностью (за счет лучшего

использования рабочего объема установок, применения более совершенного

электролита и других мероприятий).

7.3. Классификация и направления использования

вторичных энергетических ресурсов ВЭР

Основной целью при использовании ВЭР является экономия затрат обще-

ственного труда и топлива.

Под ВЭР понимается энергетический потенциал продукции, отходов по-

бочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрега-

тах, установках, процессах, которые не используются в самом агрегате, но мо-

гут быть частично или полностью использованы для энергоснабжения других

агрегатов. К ВЭР не относятся энергетические отходы, которые используются в

самом агрегате – источнике ВЭР за счет регенерации теплоты.

Под энергетическим потенциалом понимается наличие в

указанном про-

дукте определенного запаса энергии (химически связанной теплоты, физиче-

ской теплоты, потенциальной энергии избыточного давления).

ВЭР по своим техническим характеристикам и ценностной значимости мо-

гут быть разделены на три основные группы:

горючие (топливные)—это химическая энергия газообразных, жидких

или твердых отходов, непригодных для дальнейшей технологической перера-

ботки, технологических агрегатов металлургической, нефтеперерабатывающей,

химической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности; в ка-

честве горючих ВЭР в настоящее время используются доменный и коксовый

газы, отходящий газ сажевых печей, окись-углеродная фракция в производстве

аммиака, горючие газы нефтехимической и химической отраслей, пыль пыле-

угольных брикетов, древесная пыль, упаренный сульфатный щелок, сжигаемый

в содорегенерационных котлах целлюлозно-бумажной отрасли и др.;

тепловые — физическая теплота отходящих газов технологических агре-

гатов; физическая теплота основной, побочной, промежуточной продукции и

109

отходов основного производства; теплота рабочих тел систем принудительного

охлаждения технологических агрегатов и установок; теплота горячей воды и

пара, отработанных в технологических и силовых установках; сюда же отно-

сится попутная выработка теплоты в виде пара и горячей воды в технологиче-

ских и энерготехнологических агрегатах; к тепловым ВЭР относят уходящие

газы печей, котлоагрегатов, теплоту раскаленного кокса, нагрева металлов; те-

плоту отработанного пара в прессах, молотах и другое; тепловые ВЭР могут

быть разделены на низко- и высокопотенциальные; низкопотенциальные ВЭР

имеются практически на всех предприятиях, высокопотенциальные ВЭР харак-

терны, в основном, для энергоемких отраслей;

избыточного давления — это потенциальная энергия газов и жидко-

стей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, которое

необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих газов и

жидкостей или при выбросе их в окружающую среду; к этим ВЭР относят сжа-

тые колошниковые газы доменных печей, газы, уходящие из регенераторов ка-

талитического крекинга и термокомпактного коксования.

ВЭР каждой из этих групп могут быть классифицированы по источникам

их образования. Например, теплота уходящих газов от мартеновских печей, на-

гревательных печей, трубчатых печей нефтепереработки и т. д.

В зависимости от вида и параметров ВЭР различают следующие направ-

ления их использования:

топливное — непосредственное использование горючих ВЭР в качестве

топлива;

тепловое—использование теплоты, получаемой, в качестве ВЭР или вы-

рабатываемой за счет ВЭР в утилизационных установках; выработка холода;

силовое — использование механической и электрической энергии, выра-

батываемой в утилизационных установках (или станциях);

комбинированное — получение электрической и тепловой энергии од-

новременно за счет использования ВЭР в утилизационных установках или ТЭЦ

по теплофикационному циклу.

Использование горючих (топливных) ВЭР в настоящее время составляет

90—95%. Значительная их часть применяется в качестве котельно-печного топ-

лива, сжигается в технологических установках, используется для получения

электрической и тепловой энергии в котельных и электростанциях предпри-

ятий. Однако для их использования необходима разработка специальных горе-

лочных устройств для сжигания низкокалорийных и забалластированных горю-