Основные мероприятия по снижению энергопотребления в высокотемпературных теплотехнологиях.

В тепловом балансе коксовой батареи количество теплоты, уносимой раскаленным коксом, достигает 45-50 % от количества теплоты, поступающей на обогрев печи.Для быстрого охлаждения кокса на предотвращения его угара ранее широко применялось мокрое тушение. При этом физическая теплота кокса теряется полностью, ухудшается качество кокса, так как возрастает выход мелких фракций из-за растрескивания. Применение вместо охлаждения кокса водой сухого тушения кокса инертными газами с использованием их для получения пара позволяет повысить экономические показатели коксового производства и достичь значительной экономки топлива.

Сухое тушение кокса имеет преимущества перед мокрым тушением, а именно:

· обеспечивается более высокая твердость кокса и увеличивается на 10-15 % выход крупных фракций;

· повышается теплота сгорания за счет снижениясодержаниявлаги до 1-2 % по сравнению с 5-10 % при мокром тушении;

· экономится около 40 кг условного топлива на 1 т кокса за счет получения 400 кг пара энергетических параметров;

· себестоимость 1 т пара, полученного на установке сухого тушения кокса, в 2, 5 - 3 раза меньше себестоимости пара, вырабатываемого обычными котельными коксохимических заводов, а установка окупается примерно за 2, 5 года.

Сухое тушение кокса при всех его неоспоримых достоинствах имеет существенный недостаток, выражающийся в том, что при использовании этого метода охлаждения выход кокса снижается. Это явление получило название «угара» кокса, который может составлять от 0, 5 до 1, 6 % на плохо работающих установках. Угар кокса происходит по следующим причинам. В камере тушения может происходить реакция СО₂+С=2СО-Q. Кроме того, часть кокса выгорает при соприкосновении с кислородом воздуха, который может увлекаться в камеру тушения при загрузках, поступать в систему через неплотности. При реакции кокса с водяными парами, которые могут попадать в систему с воздухом и при неплотностях труб котла-утилизатора, образуется оксид углерода и водород: Н₂О+С=СО+Н₂.

Котлы-утилизаторы сталеплавильных конвертеров

При кислородно-конвертерном процессе продувка чугуна проводится через водоохлаждаемую фурму техническим кислородом (98-99, 5 %). Конвертерные газы состоят в основном из оксида углерода (СО = 90-95 %) имеют высокую температуру (более 1700 °С) и содержат значительное количество уноса (до 150 г/м³). Выход конвертерных газов цикличный, отличается большой неравномерностью. Продувка конвертера продолжается около 20 мин, длительность межпродувочного периода - до 40 мин. Среднечасовой выход газа для конвертера 300 т составляет 18× 10 м³/ч, а максимальный расход 150× 10 м³/ч. Выброс СО в таких количествах невозможен, поэтому их дожигание и охлаждение является технологической необходимостью. От конвертеров емкостью не более 150 т металла конвертерные газы направляются в радиационно-конвективный газоотводящий тракт охладителя, в полости которого происходят дожигание окиси углерода и использование тепловой энергии продуктов сгорания.

Исследование процесса сжигания конвертерных газов в полости охладителя позволило установить, что за время продувки конвертера кислородом содержание оксида углерода в газах, покидающих конвертер, сначала возрастает, достигает максимума и затем падает.

Котел ОКГ-100-ЗА — однобарабанный, вертикально-водотрубный, с многократной принудительной циркуляцией, имеет П-образную компоновку.

Подъемный газоход (камин) состоит из наклонной и вертикальной части.Между конвертером и камином котла поддерживается разрежение 30-40 Па, обеспечивающее отсос всех газов из конвертера и подсос из атмосферы воздуха, необходимого для их сжигания. В период продувки конвертера пар вырабатывается в охладителе за счет теплоты, выделяющейся отсжигания конвертерных газов, а в межпродувочный период в котле сжигается смесь коксового и доменного газов, т. е. охладитель работает как энергетический котел. В период продувок через нижнее сечение камина подсасывается 50—90 тыс. м³ воздуха. Процесс перемешивания подсосанного воздуха с газами интенсифицируется острым дутьем от специальной воздуходувки. Расход воздуха через сопла острого дутья составляет 14-16 тыс. м³/ч. Струи воздуха пронизывают поток конвертерных газов. Чем равномернее распределены струи по сечению камеры, тем интенсивнее протекает процесс перемешивания газа с воздухом.

8. Соотношение экономии единицы энергии у потребителей энергетических ресурсов к её экономии при производстве и распределении.

Нормирование потребления энергоресурсов в промышленности

Для промышленных потребителей топливно-энергетических ресурсов разрабатываются нормы расхода топлива, тепловой и электрической энер­гии, воды, сжатого воздуха и других газов на производство продукции. Сум­марное потребление ТЭР нормируется в виде обобщенного удельного пока­зателя, представляющего собой потребление энергоресурсов, выраженное в условном топливе на единицу продукции (т у.т. на единицу продук­ции). Производство продукции может быть представлено в физических единицах (шт., т, м и др.) или в денежном исчислении (руб.). Используется также такой показатель, как доля финансовых затрат на потребленные энер­горесурсы в себестоимости продукции (руб/руб.). Нормы расхода должны:

- разрабатываться на всех уровнях планирования по видам продукции и видам работ, согласованных с вышестоящей организацией;

- учитывать условия производства, достижения научно-технического про­гресса, планы проведения организационно-технических мероприятий, пре­дусматривающие рациональное и эффективное использование топлива, теп­ловой и электрической энергии;

- систематически пересматриваться с учетом планируемого и технического развития производства, достигнутых наиболее экономичных показателей использования ТЭР;

- способствовать максимальной мобилизации внутренних резервов эконо­мии топлива, тепловой и электрической энергии, выполнению плановых заданий и достижению высоких экономических показателей производства.

Нормы расхода топлива, тепловой и электрической энергии в производ­стве классифицируются по следующим основным признакам: по степени агрегации — индивидуальные и групповые; по составу расходов — технологические и общепроизводственные; по периоду действия —- годовые, квартальные и месячные. Индивидуальной называется норма расхода топлива, тепловой и электри­ческой энергии на производство единицы продукции, которая устанавлива­ется по типам или отдельным топливо- и энергопотребляющим агрегатам, установкам, машинам (паровые и водогрейные котлы, печи и др.), техноло­гическим схемам применительно к определенным условиям производства продукции (работы) на уровне предприятия.

Групповой называется норма расхода топлива, тепловой и электрической энергии на производство планируемого объема одноименной продукции.

Технологической называется норма расхода топлива, тепловой и электри­ческой энергии, которая учитывает их расход в основных и вспомогатель­ных технологических процессах производства данного вида продукции (работы), расход на поддержание технологических агрегатов в горячем резерве, на их разогрев и пуск после текущих ремонтов и холодных простоев, а также технически неизбежные потери энергии при работе оборудо­вания, технологических агрегатов и установок.

Общепроизводственной называется норма расхода тепловой и электри­ческой энергии, которая учитывает расходы на проведение основных и вспомо­гательных технологических процессов, на вспомогательные нужды производ­ства (общепроизводственное цеховое и заводское потребление на отопление, вентиляцию, освещение и др.), а также технически неизбежные потери энер­гии в тепловых и электрических сетях предприятия (цеха), которые отно­сятся к производству данной продукции (работы).

В нормы расхода топлива, тепловой и электрической энергии не должны включаться затраты этих ресурсов, вызванные отступлением от принятой технологии, режимов работы, несоблюдением требований к качеству сырья и материалов, и другие нерациональные затраты.

Системой норм предусмотрена разработка нормативов предельного рас­хода ТЭР, которые должны способствовать реализации достижений научно- технического прогресса при проектировании и разработке машин, агрегатов и оборудования, а также при стандартизации энергоемкого оборудования. Норматив предельного расхода ТЭР является расчетным показателем рас­хода топлива, тепловой и электрической энергии на единицу продукции (работы), производимой машинами, агрегатами и оборудованием с учетом лучших мировых достижений научно-технического прогресса.

Широкое распространение получили два разных способа разработки норм расхода ТЭР: прямым счетом для планируемых условий производства и расчетом расхода ТЭР от фактически достигнутого уровня. Последний способ получил широкое распространение при планировании «сверху вниз».

Нормы расхода ТЭР разрабатываются расчетно-аналитическим, опытным или расчетно-статистическим методом [10].

Основным методом разработки норм является расчетно-аналитический. Он предусматривает определение норм расхода топлива, тепловой и элект­рической энергии расчетным путем по статьям расхода на основе прогрес­сивных показателей использования этих ресурсов в производстве.

Опытный метод разработки норм заключается в определении удельных затрат топлива, тепловой и электрической энергии по данным, полученным в результате испытаний (эксперимента). Он применяется для разработки индивидуальных норм. При этом оборудование должно быть в технически исправном состоянии и отлажено, а технологический процесс должен осу­ществляться в режимах, предусмотренных технологическими регламентами или инструкциями.

В тех случаях, когда не представляется возможным использовать для раз­работки норм расчетно-аналитический и опытный методы, применяется рас- четно-статистический метод на основе анализа статистических данных за ряд предшествующих лет о фактических удельных расходах топлива, тепло­вой и электрической энергии и факторов, влияющих на их изменение.

При разработке индивидуальных норм расхода ТЭР возможно одновре­менное применение опытного и расчетных методов, при определении груп­повых норм совместно применяются расчетно-аналитический и расчетно-статистический методы.

Расчетно-аналитический метод является наиболее прогрессивным мето­дом определения норм, обеспечивающих логическую осмысленность, науч­ную обоснованность и необходимую точность расчетов. При определении норм расчет ведется по статьям расхода, которые обусловлены в основном технологическим процессом производства данного вида продукции или работы. Это дает возможность достаточно хорошо учесть очевидные про­цессы производства, но не всегда позволяет выявить глубинные связи, кото­рые обусловливают расходы энергоресурсов. Поэтому данному методу дол­жен предшествовать теоретический анализ производственных процессов в целях выявления основных факторов и зависимостей, обусловливающих определенный уровень использования энергоресурса.

Расчетно-статистический метод применяется при определении норм рас­хода ТЭР с ограничениями, установленными директивными документами. Эти ограничения вызваны тем, что сам метод не дает возможности непо­средственно управлять потреблением ресурсов и часто применяется негра­мотно, без анализа всех возможностей по снижению норм. Однако этот метод должен обязательно использоваться при разработке групповых норм и может быть полезным при создании индивидуальных норм. Разработка норм расхода ТЭР осуществляется в условиях неполной определенности. Вероят­ностный характер этой задачи, обусловленный тем, что норма расхода фор­мируется под воздействием большого числа факторов, многие из которых нельзя учесть, определяет необходимость использования для ее решения методов прогнозирования, в частности формальных методов экономико-статистического прогнозирования.

Основными исходными данными для определения норм расхода ТЭР являются:

- данные первичной технической и технологической документации;

- сведения из технологических регламентов и инструкций, результаты экспе­риментально проверенных энергобалансов и нормативные характеристики энергетического и технологического оборудования, сырья, паспортные дан­ные оборудования, нормативные показатели, характеризующие наиболее рациональные и эффективные условия производства;

- данные об объемах и структуре производства продукции;

- данные о плановых и фактических удельных расходах ТЭР за прошедшие годы;

- данные по удельным расходам передовых отечественных и зарубежных предприятий;

- сведения, содержащиеся в плане организационно-технических мероприя­тий по экономии ТЭР.

Виды энергетических обследований согласно Правилам проведения энергетических обследований организаций, их содержание. Цели, задачи и уровни энергоаудита.

Энергоаудиту и энергетическому обследованию подлежат все предприятия, организации и фирмы независимо от организационно-правовых форм и форм собственности не реже одного раза в 5 лет, а по их результатам составляется или обновляется энергетический паспорт.

Затраты на проведение энергоаудита бюджетных, муниципальных предприятий и унитарных предприятий и организаций оплачиваются за счет средств, выделяемых из федерального бюджета, бюджета области или бюджета органов самоуправления.

Энергоаудиторские фирмы должны обладать правами юридического лица, иметь лицензию на право проведения энергетических обследований, необходимое метрологическое (инструментальное), приборное и методологическое оборудование, опыт выполнения работ, располагать квалифицированным и аттестованным персоналом. Однако энергоаудит и энергетические обследования не вошли в перечень видов деятельности, на осуществление которых требуется лицензия (закон «О лицензировании отдельных видов деятельности»).

В настоящее время нет конкретных требований, какое минимально необходимое метрологическое (инструментальное) и методическое обеспечение должно быть в энергоаудиторской фирме для того, чтобы она имела право проводить энергетические обследования; какую квалификацию должен иметь персонал и кем он должен быть аттестован; какой опыт должен иметь персонал для выполнения работ.

К настоящему времени энергоаудиторские фирмы реализуют на практике, как правило, свои методики проведения обследования энергетического хозяйства в целом и его отдельных систем, участков, агрегатов (топлива, тепловой и электрической энергии, горячей и холодной воды, воздуха, пара, холода). Правила проведения энергетических обследований организаций предполагают шесть видов: предпусковое и первичное (перед эксплуатацией); периодическое (повторное); внеочередное; локальное; экспресс-обследование. Однако практика проведения энергоаудита в нашей стране и за рубежом показала, что при решении проблем энергосбережения и лимита потребления энергоресурсов, энергоаудит достаточно проводить в два этапа: экспресс-обследование и углубленные энергетические обследования.

Предварительно составляется программа энергоаудита, для чего собирают основные характеристики обследуемого предприятия: общие сведения, организационная структура; схема и состав основных потребителей (зданий) по видам энергоресурсов; установленные мощности подразделений, ассортимент выпускаемой или продаваемой продукции (пара, электроэнергии, горячей воды); цены (тарифы) на энергоресурсы. В оценке степени достоверности информации на предварительном этапе участвуют обследующая организация и предприятие.

Источниками информации являются:

• беседы с руководством и техническим персоналом;

• схемы энергосбережения и учета энергоресурсов;

• отчетная документация и счета по учету энергоресурсов;

• суточные, недельные и месячные графики нагрузки;

• данные по объему произведенной продукции, ценам и тарифам;

• техническая документация на технологическое и вспомогательное оборудование (технологические схемы, спецификации, режимные карты, регламенты и т.д.);

• отчетная документация по ремонтным, наладочным, испытательным и энергосберегающим мероприятиям;

• перспективные программы энергосбережения, проектная документация на технологические или организационные усовершенствования, планы развития предприятия.

Предприятие должно предоставить энергоаудиторам всю имеющуюся документальную информацию за последний год (или 24 месяца) и должно отвечать за достоверность предоставленной информации.

В конце предварительного этапа составляется программа основного этапа энергоаудита, которая согласовывается с руководством предприятия и подписывается двумя сторонами. При составлении программы учитывается мнение обследуемого предприятия о порядке и приоритетности проведения работ на различных объектах.

По результатам экспресс-обследования определяют состояние энергетического хозяйства предприятия и нерациональные потери энергии, оценивают по укрупненным показателям энергетический баланс предприятия, определяют основные направления снижения энергетических затрат.

При проведении углубленных обследований помимо указанного выше проводят сравнение фактических и нормируемых затрат энергии на технологию, отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, собственные нужды, оценивают возможный потенциал энергосбережения при использовании различных энергосберегающих мероприятий.