6 страница. 6. Для какого энергооборудования используются показателе рсмонтосложпости.

6. Для какого энергооборудования используются показателе рсмонтосложпости.

7. РЕЗЕРВЫ И ПУТИ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВНО - ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ (ТЭР)

7.1. Резервы и пути экономии

Основным направлением развития энергетики промышленных пред­приятий является интенсификация энергетического хозяйства и совершен­ствование управления им, экономия ТЭР.

Дальнейший рост добычи и производства топлива и энергии сопрово­ждается все большими расходами материальных, трудовых и денежных ресурсов. Это связано с ухудшением условий добычи топлива, исчерпани­ем наиболее эффективных его месторождений (прежде всего - нефти и га­за). большим вниманием к социальным и экологическим вопросам при ос­воении запасов и производстве эпсргоресурсов. Поэтому энергосбереже­ние. как и экономия материальных ресурсов, на современном этапе разви­тия энергетики страны стало объективной необходимостью.

Экономия ТЭР в промышленности может осуществляться двумя пу­тями:

• Снижением расходов ТЭР в самом технологическом агрегате повыше­нием его КПД за счет улучшения технологических процессов и режимов работы агрегатов, сокращения непроизводственных потерь, улучшения изоляции, совершенствования процесса сжигания топлива, применения систем рекуперации, регенерации, промежуточного перегрева, модерниза­ции и реконструкции технологических процессов

* I (енользованием вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) для удовле­творения потребностей в топливе, теплоте, электрической и механической энергии других агрегатов и процессов (т.е. утилизацией ВЭР).

В период плановой экономики 2/3 прямой экономии ТЭР было полу­чено за счет технического перевооружения всего двух отраслей железно­дорожного транспорта и электроэнергетики.

Как правило, первый путь характеризуется более высоким энергети­ческим и экономическим эффектом.

Целью всех мероприятий по совершенствованию энергопотребления в "Фаслях экономики является сокращение потребления ТЭР за счет сниже-

расходов:

1.конечной энергии, т.е. энергии, получаемой после преобразования энсргорссурсов и используемой в различных процессах у потребителей (электрической, электрохимической, низко-, средне- и высокотемпсратур. ной энергии);

2. преобразованной энергии (электроэнергии, пара, горячей воды, обла­гороженного топлива и продуктов его переработки);

3. первичных эпсргоресурсов (органического топлива, гидроэнергии, ядерного и другого топлива).

Изменение расхода конечной энергии возможно путем воздействия на неэнергетическую часть производительных сил общества. 'Экономия ко­нечной энергии делает возможным экономию энергоносителей и первич­ных энсргорссурсов, поэтому означает подлинное энергосбережение и снижение энергоемкости экономики. Экономия конечной энергии может быть достигнута за счет:

• Внедрения энергосберегающей техники и технологии; •Снижения материалоемкости продукции;

• Повышения качества и увеличения сроков службы продукции;

• Энсрготехнол оги ческогокомбинироваиня;

• 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 полезного использования первичных энсргорссурсов. Энергосбере­гающая политика, таким образом, должна проводиться на всех стадиях энергопотребления, начиная 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 (ACT);

• Электрификации производства;

• Применения комбинированных эперготехЕшческих установок;

, I |олной загрузки энергетическог о оборудования; , Демонтажа и реконструкции устаревшего оборудования; , С окращения потерь и расхода энергии на собственные нужды; , Повышения качества энергоснабжения;

• Совершенствования структуры энергохозяйства промышленных пред­приятий.

Экономия первичных энсргоресурсов достигается замещением орга­нического топлива ядерным и возобновляемыми энсргорссурсами, сокра­щением прироста потребления жидкого топлива, использованием ВЭР.

Выбор направлений энергосбережения, а следовательно, и конкрет­ных мероприятий, должен определяться существующими технологиями и видами потребителей топлива и энергии на предприятиях.

Основные направления энергосбережения на промышленном пред­приятии связаны с:

• Структурой энергетических приемников;

• Уровнем организации энергохозяйства;

• Качест вом 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 денежных 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 плани­рован пя.

7.2. Экономия ТЭР путем пн генсификацни технологических процессов и внедрении iipoi рессивной технологии

7.2.1. Обработка металлов резанием

Удельный вес машиностроения в общем энергобалансе большой и, хотя удельный вес энергетической составляющей в себестоимости продук­ции машиностроительных заводов составляет всего 3 - 5%, при массовом характере проводимых мероприятий они могут дать существенную эконо­мию электроэнергии.

11а долю приемников механических цехов приходится, как правило, до 35 50% всей мощности приемников машиностроительного завода и 15 20% его элсктропотрсблсния. Такой разрыв объясняется низкими показа­телями использования установленной мощности.

Основным оборудованием в этих цехах являются металлорежущие станки, работа которых отличается крайней неравномерностью и прерыви­стостью режимов, а также многообразием технологических процессов. Па­раметра технологических процессов металлообработки существенно влияют на производительность станков и, следовательно, на нагрузку обо­рудования и на энергетические показатели процесса. Подавляющее боль­шинство универсальных токарных, 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_м и вспомогательного времени т •

¹ в-

2) уменьшения мощности холостого хода станка и электродвигателя.

Потребляемая за машинное время электроэнергия может быть пред­ставлена 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 всли- '"ПЮЙ постоянной, не зависящей от изменения технологических парамет­ров. Потребление электроэнергии непосредственно на резание постоянно при определенном материале, определенном припуске на обработку и у_с. тановнвшейся технологии.

Сокращение машинного времени приводит, с одной стороны, к со­кращению расхода электроэнергии на преодоление потерь холостого хода или двигателя, 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:

AW=N_!l!l{T_M - Т'_Н)-0,98±Д W_e (7.1)

б) при переносе операции на другой станок, с изменением машинного времени и мощности холостого хода станка и двигателя:

AW={N_XX-T_M - N'_SX-T'_M)-0,98±AW_C (7.2)

где N_XK - потери холостого хода станка и двигателя;

Т_и ,Т'_М машинное время при старом и новом технологическом режи­ме;

0,9$ коэффициент, учитывающий увеличение нагрузочных потерь при сокращении машинного времени, т.е. сокращающий экономию электроэнергии па 2%.

Д W_e - изменение расхода энергии на полезную работу.

Приведенные формулы позволяют определить энергетическую рента­бельность проектируемого технологического режима.

В практических условиях машинное время, затрачиваемое па обра­ботку металла резанием может сокращаться:

а) при неизменном потреблении электроэнергии иа полезную работу' совмещением нескольких операций па одном станке, многорезцовой обра­боткой одного изделия, одновременной обработкой нескольких изделий, помещаемых в групповых приспособлениях;

б) при изменении потребления электроэнергии па полезную работу ' изменением параметров резания и способов обработки деталей.

в) ча 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 программным управлением, в том числе типа "обрабатывающий центр", повышающих производительность труда в 1,5-2 раза.

д> за счет широкого применения электроплазменной обработки метал­лов.

с) за счет дальнейшего развития комплексной механизации и автома­тизации 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 высадочный цехи). Наиболее крупными потребителями электро- шергии являются кузнечный и прессовый цехи, удельный вес которых в общезаводском электропотрсбленин составляет 9 -10%.

Полезный расход электроэнергии па технологические пуждЕ.г кузнеч­ного цеха составляет 40% общего цехового расхода. Нагрев заготовок под штамповку производится в пламенных печах с подачей воздуха от возду­ходувки. поэтому крупным потребителем энергии являются воздуходувки, суммарное потребление которых (полезный расход плюс потери) составля­ет до .15%. Характерной чертой технологического оборудования этих про­изводств (прессов, ножниц, ковочных машин и молотов) является наличие больших маховых масс, не позволяющих часто останавливать приводные двигатели и требующих их непрерывной работы. Это приводит к необхо­димости добиваться максимальной загрузки 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 машинами и выбором машин в зависимости от размера деталей.

Более 60% общего расхода электроэнергии на прокатку расходуется па приводы прокатных станов. К.п.д. главного привода для блюминга - 45%, а сортового стана - 39%, т.е. на полезную работу затрачивается меньше половины потребляемой энергии. Расход энергии на прокатку оп­ределяется температурой и химическим составом стали, углом захвата, скоростью прокатки, натяжением и другими факторами.

В кузнечно - прессовом производстве экономия ТЭР возможна при:

• замене устаревших ковочных прессов па 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.

Внедрение высокопроизводительных уникальных комплексов "пресс - манипулятор", оснащенных быстроходными манипуляторами с автомати­зированным управлением повысит производительность в 2 раза, чем при свободной ковке.

Дополнительная экономия топлива и энергии при термической и ме­ханической обработке может быть получена за счет значительного сокра­щения припусков у крупнотоннажных поковок.

7.2.3. Электрогехноло! ические процессы

Электросварка. Объем сварки увеличивается с каждым годом. Пр¹¹ производстве сварки потерн 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 I О⁴ раз. Применение лазера обеспечивает еще большее снижение удсль- наго расхода энергии.

Электрометаллургия. Экономное расходование электроэнергии в дуговых печах достигается правильным выбором и соблюдением техноло­гического режима, содержанием оборудования в надлежащем состоянии и организационными мероприятиями, направленными па обеспечение не­прерывной работы печей с оптимальной Ешгрузкой.

Рациональному использованию электроэнергии во многом способст­вует улучшение техиико - экономического состояния печей. Снижение по­терь теплоты и повышение сроков службы футеровки достигается приме­нением высококачественных теплоизоляционных и огнеупорных материа­лов и тщательным проведением планово - предупредительных ремонтов. Только улучшение теплоизоляции даст экономию от 0,7 до 9,5% потреб­ляемой электроэнергии.

Снижению расходов ТЭР печами способствует: совершенствование конструкций печей, оснащение их рекуператорами и системами автомати­ческого регулирования температурного режима, персоснащенис высоко­эффективными горелочными устройствами, использование современных футеровочных материалов, реконструкция существующих печей и замена устаревших электроплавильных печей новыми, более совершенными, про­ведение балансовых испытаний, реконструкция действующих печей с ис­пользованием огнеупорных материалов (замена в печах сопротивления шамотного кирпича волокнистыми огнеупорными плитами снижает удельный расход топлива и энергии на 15 - 20% каждой печи, масса футе­ровки снижается в 8 - 10 раз, трудозатраты на футеровку и се ремонт бо­лее чем в 2 раза, продолжительность термообработки на 10 - 15%).

В металлургическом переделе машиностроительных заводов предпо­лагается заменить мартеновские печи мощными сталеплавильными печа­ми. вагранки - индукционными плавильными печами, увеличить мощно­сти печных трансформаторов на действующих дуговых печах, освоить технологии выплавки стали с использованием металлизированных окаты- Шеи и другие.

Электротермия. Большую экономию электроэнергии даст переход на более совершенные и экономические методы нагрева, в первую очередь "^а индукционный нагрев, при котором расход электроэнергии сокращается

в несколько раз. Использование индукционного нагрева позволит исполь­зовать большие плотности тока и высокие скорости нагрева, что приведет к сокращению времени нагрева, а так же увеличению производительности и к.п.д. установок, уменьшению образования окалины, т.е. даст экономию металла.

С 1981 г. на Подольском машиностроительном заводе им. Серго Орд. жоникидзе успешно работает первый в отрасли современно оснащенный чугунолитейный 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 токоподво- дом 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 гид- роксида алюминия;

• освоение производства малопрокаленпого 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.

Реализация всех указанных путей позволит получить экономию в алюминиевой подотрасли в размере 60 - 80 % прироста потребности.

В гальванических процессах, для снижения энергоемкости процессов покрытия, необходимо использовать:

• скоростное осаждение металлов при периодическом изменении тока;

• непрерывную работу с максимальной производительностью (за счет лучшего использования рабочего объема установок, применения боле⁶ совершенного электролита и других мероприятий).

и

7.3. Классификации и направления использования вторичных энергетических ресурсов ВЭР

Основной целью при использовании ВЭР является экономия затрат общественного труда и топлива.

Под ВЭР понимается энергетический потенциал продукции, отходов побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах, установках, процессах, которые не используются в самом агре­гате. по могут быть частично или полностью использованы для энерго­снабжения других агрегатов. К ВЭР не относятся энергетические отходы, которые используются в самом агрег ате - источнике ВЭР за счет регенера­ции теплоты.

Под энергетическим потенциалом понимается наличие в указанном продукте определенного запаса энергии (химически связанной теплоты, физической теплоты, потенциальной энергии избыточного давления).

ВЭР по своим техническим характеристикам и ценностной значимо­сти могут быть разделены на три основные группы:

горючие (топливные) это химическая энергия газообразных, жид­ких или твердых отходов, непригодных для дальнейшей технологической переработки, технологических агрегатов металлургической, нефтеперера­батывающей. химической, целлюлозно-бумажной и других отраслей про­мышленности; в качестве горючих ВЭР в настоящее время используются доменный и коксовый газы, отходящий газ сажевых печей, окпсь- углсродная фракция в производстве аммиака, горючие газы нефтехимиче­ской и химической отраслей, пыль пылсугольных брикетов, древесная пыль, упаренный сульфатный щелок, сжигаемый в содорегснсрациониых котлах целлюлозно-бумажной отрасли и др.;

тепловые — физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов; физическая теплота основной, побочной, промежуточной про­дукции и отходов основного производства; теплота рабочих тел систем "Рииудительного охлаждения технологических агрегатов и установок; те­плота горячей воды и пара, отработанных в технологических и силовых Уст ановках; сюда же относится попутная выработка теплоты в виде пара и горячей воды в технологических и энерготехнологических агрегатах; к те-

пловым ВЭР относят уходящие тазы печей, котлоатрегатов, теплоту раска- ленного кокса, нагрева металлов; теплоту отработанного пара в прессах молотах и другое; тепловые ВЭР могут быть разделены на низко- и высо- копотснпиалы 1ыс; низкопотенциальные ВЭР имеются практически на всех предприятиях, высокопотенциальпые ВЭР характерны, в основном, для энергоемких отраслей;

избыточного давления — это потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давле­нием, которое необходимо снижать перед последующей ступенью исполь­зования этих [ азов и жидкостей или при выбросе их в окружающую среду; к этим ВЭР относят сжатые колошниковые газы доменных печей, газы, уходящие из регенераторов каталитического крекинга и термокомпактного коксования.

ВЭР каждой из этих групп могут быть классифицированы по источ­никам их образования. Например, теплота уходящих газов от мартенов­ских печей, нагревательных печей, трубчатых печей нефтепереработки и

т.д.

В зависимости от вида и параметров ВЭР различают следующие на­правления их использования:

топливное — непосредственное использование горючих ВЭР в ка­честве топлива;

тепловое — использование теплоты, получаемой, в качестве B'JP или вырабатываемой за счет ВЭР в утилизационных установках; выработ­ка холода;

силовое — использование механической и электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных установках (или станциях);

комбинированное — получение электрической и тепловой энер­гии одновременно 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 котсльно- печного топлива, сжигается в технологических установках, используется для получения электрической и тепловой энергии в котельных и электро­станциях предприятий. Однако для их использования необходима разра­ботка специальных горелочных усфойств для сжигания низкокалорийных и забалластированных горючих ВЭР. В перспективе потери горючих ВЭР будут па уровне технологически неизбежных.

Использование тепловых ВЭР в настоящее время составляет л сред­нем 30—40% от возможной утилизации тепловых ВЭР, образующихся в промышленности. Низкое использование тепловых ВЭР обусловлено не­достаточным оснащением утилизационным оборудованием, отсутствием на предприятиях потребителей низкопотепциальной теплоты. Использо­вание тепловых ВЭР по отраслям промышленности неодинаково. На 1985 г. использование ВЭР по отраслям промышленности составило:

В целлюлозно-бумажной.............................. 100 %

В химической........................................... 78,4 %

Цветных металлов ........................................ 45 %

Черной металлургии....................................... 38 %

Машиностроении....................................... 30,5 %

Газовой ................................................... 13,3%

Строительных материалов............................. 6,6 %

Увеличение использования низкопотсициальпых тепловых ВЭР воз­можно за счет использования теплоты уходящих газов с температурой, ме­нее 300°С; теплоты вентиляционных выбросов, потери с которыми состав­ляют значительную величину; теплонасосных установок парокомпрессор- ного типа для преобразования низкопотепциальной теплоты окружающей среды в тепловую энергию более высокой температуры. Возможный ко­эффициент утилизации тепловых ВЭР в перспективе составит -67%. Рас­пределение использования ВЭР по основным теплоиспользующим отрас­лям промышленности (млн. т у. т.) приведено в табл.7.1.

Для освоения ВЭР, как правило, требуются большие капитальные вложения, связанные со стоимостью утилизационных установок. Удельные капитальные вложения в эти устройства достигают 40—65 руб/т (в це­нах 1990г.) сэкономленного условного топлива, но они в 2—3 раза ниже Удельных капитальных вложений в добычу и транспорт топлива. Срок окупаемости капитальных вложений в утилизационные установки состав­ляет 2—3 года. Эксплуатационные расходы на производство энергии в Утилизационной установке также ниже, чем в энергетической установке.

7.4. Выход и возможное использование ВЭР

Выход и возможное использование ВЭР могут рассчитываться как удельные, так и полные.

Удельные показатели рассчитываются на единицу продукции основ­ного производства, на единицу времени (1ч) работы агрегата-источника ВЭР, на единицу расхода сырья (топлива) в случае выпуска нескольких видов продукции.

Энергетический потенциал энергоносителя определяется низшей теп­лотой сгорания Qn ^р (для горючих ВЭР), перепадам энтальпий Ai (для те­пловых ВЭР), работой изоэнтроппого расширения I (для ВЭР избыточного давления).

Удельный выход ВЭР определяют по следующим формулам:

Для горючих ВЭР

q'_B._jp=m^r_B)p-Q_H ^г (7.3)