Резервы повышения эффективности учета и использования энергии на предприятии

• Неэнергетические затраты при переходе с одного энергоносителя на другой практически остаются неизменными. 
Металлургический завод является крупным потребителем пара различных параметров для технологических и силовых нужд и теплоты для отопления и вентиляции производственных и бытовых помещений. В ряде случаев для этих целей возможно также непосредственное использование топлива, например в процессах сушки, привода газовых турбин и т. п. 
Поскольку электроснабжение завода осуществляется, как правило, от электроэнергетических систем, то можно считать, что промышленная ТЭЦ работает по тепловому графику. При этом потребно е заводу количество электроэнергии сверх вырабатываемой на тепловом потреблении, обеспечивается энергосистемой. На рис. 7-4 дана принципиальная схема теплоснабжения и силового привода оборудования металлургического завода, которая отражена в модели. 
Для выбора рационального варианта теплоснабжения завода немаловажную роль играет учет производства пара не только по параметрам, но и по источникам. В модели следует выделять: 
пар утилизационных установок от котлов-утилизаторов (КУ) конверторного цеха, мартеновских печей, прокатных печей, установок сухого тушения кокса (УСТК), испарительного охлаждения (ИО) доменных, мартеновских и прокатных печей; 
пар из отборов турбин (противодавленческих типа Р с одним и двумя отборами пара, типов Т и ПТ); 
острый пар через РОУ (ТЭЦ, промышленной котельной, утилизационных установок). 
Для покрытия пиковой части теплофикационного графика нагрузки завода могут использоваться также пиковые водогрейные котлы.

 
Рис. 7-4. Принципиальная схема теплоснабжения и силового привода оборудования металлургического завода.

Для механического привода рабочих  машин предприятия, допускающих  по условиям технологии и технического исполнения применение различных видов  энергии, рассмотрены следующие  варианты: доменные компрессоры —  привод от турбин типа К (Кв-12-90, Кв-14, Кв-18, Кв-22, Кв-25); нагнетатели коксохимического цеха — паровой привод от турбин типа Р (Р-1-35) и электрический привод от асинхронных электродвигателей типа ДАЗ (ДАЗ-1610-4); компрессоры для производства сжатого воздуха — паровой привод от турбин типа К (Кв-0) и электрический привод от синхронных электродвигателей типа СТМ (СТМ-6000-2). 
В качестве источников теплоснабжения рассматриваются следующие варианты: ТЭЦ [р=9,8 МПа (100 кгс/см2), <=540°С]; промышленная котельная [р=3,9 МПа (40 кгс/см2); <=450°С]; котлы- утилизаторы конверторов, мартеновских и прокатных печей и установки сухого тушения кокса [р=3,9 МПа (40 ата), /=450°С]; испарительное охлаждение мартеновских и прокатных печей [р= = 3,9 МПа (40 ата), f=450°C], доменных печей [р=245 кПа (2,5 ата)]; пиковые водогрейные котлы. 
Выбор экономически рационального варианта покрытия средне- и низкотемпературных тепловых нагрузок и механического привода требует сопоставимости показателей по часовой и годовой тепловой производительности, по выработке электроэнергии и располагаемой электрической мощности. За основу приведения вариантов к сопоставимому виду были приняты их максимальные значения. Приведение вариантов к сопоставимому виду требует учета дополнительных затрат на производство энергии, покрывающей разницу между максимальным и рассматриваемым вариантами.

Задача  оптимизации энергетического баланса  металлургического завода была решена по обоим рекомендованным выше критериям  оптимальности: минимуму проведенных  затрат и минимуму расхода топлива. В зависимости от принятого критерия оптимальные варианты энергоснабжения  завода заметно разнятся (табл. 7-5). 
Таблица 7-5 
Сравнение значений целевой функции при различных критериях оптимизации

Это указывает на возможность и необходимость  разных решений по рационализации энергоснабжения  завода, определяемых целями, сроками  планирования, условиями реконструкции  энергетического хозяйства. В случае, когда вариант рационального  энергоснабжения должен отвечать сразу  нескольким целевым требованиям, например удовлетворять в наибольшей степени обоим приведенным выше критериям оптимальности, задача оптимизации существенно усложняется [64]. Однако здесь может быть получено решение, практически ценное по ряду соображений. Для рассматриваемого примера наилучший вариант по двум критериям оптимальности отвечает 172 млн. руб. (107%) по переменной части приведенных затрат и 215,6-10® ГДж (105%) по переменной части расхода условного топлива. Этот компромиссный вариант имеет определенные преимущества по сравнению с однокритериальными решениями. 
На рис. 7-5 приведен оптимальный вариант энергоснабжения рассматриваемого металлургического завода, определенного по критерию минимума приведенных затрат. Как видно из схемы, сталеплавильный и прокатный цехи являются основными потребителями коксового (61%) и природного (55%) газа. Остальная часть природного газа расходуется на вдувание в доменные печи (34%) и другими потребителями, коксовый газ (99%) в смеси с доменным газом идет (8%) на обогрев коксовых батарей. Доменный газ в основном используется для обогрева воздухоподогревателей доменных печей (48,3%), а также для зажигания шихты при спекании ее в агломерационных машинах (4,5%), в пиковых водоподогревателях и для поддержания стабильности параметров утилизационного пара (10,2%). Остальная часть доменного газа (19%) сжигается на ТЭЦ.

 
Рис. 7-5. Оптимальный вариант энергоснабжения  металлургического завода.

Тепловые  нагрузки завода и силовой привод обеспечиваются следующим образом. Привод доменных воздуходувок осуществляется от турбин типа Кв-18 или Кв-22, работающих на паре р= = 8,8 МПа (90 ата) и г1=540°С от котлов ТЭЦ. Для привода нагнетателей коксохимического цеха следует применять турбины типа Р-1-35 с последующим использованием пара из противодавления турбин для технологических нужд. Пар для привода турбин Р-1,5-35 поступает из противодавления предвключенных турбин типа Р-25-90. Компрессоры для производства сжатого воздуха следует ориентировать на паровой привод от турбин типа Кв-9, также работающих на паре из противодавления предвключенных турбин Р-25-90. 
Обеспечение технологической загрузки оказалось целесообразным из различных источников: противодавления турбин нагнетателей коксохимического цеха (19,1%); противодавления турбин Р-25-90 (18,2%); турбин Р-6-35, работающих на паре котлов-утилизаторов прокатных цехов и испарительного охлаждения мартеновских и прокатных печей (48,4%); отборов турбин ПР-6-35, работающих на паре котлов- утилизаторов мартеновского цеха и испарительного охлаждения (14,3%). 
Для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения завода используется теплота испарительного охлаждения доменных печей (15,9%), противодавления турбин типов Р-6-35 и ПР-6-35, работающих на паре котлов-утилизаторов мартеновских печей и испарительного охлаждения (70%). Пиковая часть графика тепловой нагрузки покрывается главным образом за счет установки пиковых водогрейных котлов (92,6%). 
Неиспользованными в энергобалансе завода в рассматриваемом варианте остались пар установок сухого тушения кокса и отходы углеобогащения. Эти энергоресурсы могут быть поставлены внешним потребителям без изменения энергобаланса металлургического завода. 
Установленная мощность ТЭЦ завода на тепловом потреблении составила 267 МВт при годовой выработке электроэнергии около 1700 млн. кВт-ч. 
Рассмотренный пример показывает принципиальную возможность и целесообразность разработки энергетических балансов промышленных предприятий с помощью математической модели. Особенно важно проведение таких расчетов при проектировании новых или реконструкции действующих промышленных предприятий, когда возникает задача выбора источников топливоснабжения и схемы теплоснабжения предприятия. 
По предложенной методике оптимизации энергетических балансов промышленного предприятия промышленным производственно-техническим объединением Союзхимпромэнерго были проведены расчеты для Винницкого химического комбината им. Я. М. Свердлова [65]. Рассмотрены различные варианты энергоснабжения комбината, из числа которых выбрана схема развития и реконструкции его энергетического хозяйства. Экономический эффект оптимизации составил несколько сотен тысяч рублей.

Разработка  отчетного энергетического баланса  предприятия - Управление энергетикой  предприятия

Энергетический баланс предприятия  разрабатывается в соответствии с общими методологическими принципами, изложенными в предыдущем параграфе. Втабп. 5-1 приведен пример энергетического баланса предприятия (в натуральном выражении). 
В энергетическом балансе на начало года (строка 1) и конец года (строка 24) показываются остатки всех видов топлива у потребителей и поставщиков, находящиеся на складах, в резервуарах и других местах хранения (своих и арендованных), включая цеховые склады, бункера, приемные и расходные емкости. Сюда же относят остатки топлива на строительных площадках, на коммунальных, культурно-бытовых и других объектах, состоящих на балансе предприятия (организации),

Таблица 5-1

Энергетический  баланс промышленного предприятия (в натуральном выражении  а также остатки, принадлежащие данному предприятию, но хранящиеся по каким-либо причинам на другом предприятии. 
Предприятия —потребители энергетических ресурсов, являющиеся одновременно производителями топлива, а также сбытовые организации— поставщики топлива записывают вое остатки топлива—потребительские, т. е. остатки, предназначенные для собственных нужд предприятий или сбытовых организаций, и товарные (остатки, подлежащие сдаче сбытовым организациям или непосредственной поставке потребителям по выделенным им фондам, но по каким-либо причинам не принятые сбытовой организацией или ;не отгруженные потребителям на начало или конец отчетного года). Остатки нефти и нефтепродуктов в магистральных трубопроводах, а также государственные резервы в этих остатках не показываются. Потребители топлива не должны включать в остатки количество автобензина, дизельного топлива и другие светлые нефтепродукты, не выбранные по выданным им единым талонам. 
В строке 2 записывается собственная добыча (по дровам— вывозка) каждого вида топлива (включая содержащиеся в них породу, воду, соль), осуществляемая предприятием на территории только своей области. Предприятия, добывающие топливо, показывают в строке 2 все количество добываемого и заготовляемого ими топлива на территории своей области, как предназначенного для собственных нужд, так и подлежащего сдаче сбытовым организациям или непосредственной поставке потребителям по выделенным им фондам или лимитам. Лесхозы и леспромхозы в общее количество вывозимых драв включают также дрова, полученные от санитарных рубок и заготовленные населением по выданным лесорубочным билетам. 
Строительные организации в строку 2 включают попутную добычу угля и сланцев при строительстве шахт и разрезов, дрова, заготовленные гари вырубке леса на затопляемых площадях или на других строительных объектах. 
Если предприятие производит добычу или заготовку топлива также на территории других областей (краев, республик), то размер добычи или заготовки в строке 2 не учитывается, а участок или контора этого предприятия, производящие такую добычу или заготовку, составляют по указанию предприятия отдельный баланс по аналогичной форме и представляют его статистическому управлению области (края, (республики) по месту своего нахождения. 
В строке 3 записывается производство топлива на топливоперерабатывающих предприятиях. Сюда относятся все продукты переработки топлива в соответствии с разделом «Продукты переработки топлива». 
В строке 4 в графе «Электроэнергия» записывается выработка (брутто) электроэнергии всеми стационарными электростанциями независимо от мощности (кроме стационарных электростанций мощностью до 2 кВт включительно, находящихся при кинотеатрах, школах, детских домах, домах инвалидов, больницах и банях) и передвижными электростанциями мощностью 5 кВт и выше (за исключением электростанций, обслуживающих плавучие консервные заводы, краболовные и китобойные флотилии, траулеры и другие рыболовецкие суда). Не учитывается выработка электроэнергии электростанциями, входящими в состав транспортных средств, всех видов киноустановок, электросварочных аппаратов, установок для зарядки аккумуляторов, электродоильных и других аппаратов, с которыми они составляют единый агрегат. 
По исключенным электростанциям указывается только расход топлива на выработку электроэнергии в строке 19. 
В графе «Тепловая энергия» учитывается вся тепловая энергия, полезно отпущенная электростанциями предприятия. Для этого следует из количества тепловой энергии, отпущенной электростанциями, (исключить количество теплоты, возвращенное с конденсатом, мятым паром и обратной сетевой водой. 
В графе «Сжатый воздух» указывается выработка сжатого воздуха заводскими ТЭЦ—ПВС. Производство сжатого воздуха компрессорными станциями учитывается в строке 8. 
В строке 5 учитывается полезный отпуск тепловой энергии своими промышленно-производственными котельными. Для этого из количества тепловой энергии, отпущенной котельными, следует исключить количество теплоты, возвращаемое с конденсатом, мятым паром и обратной сетевой водой.