Вопросы экономии всех видов энергии и энергетических ресурсов всегда находились в центре внимания энергетиков промышленности. Учитывая, что поставлены конкретные задачи снижения норм котельно-печного топлива на 3—4°6 и электрической энергии на 5%, а также получения экономии энергоресурсов по сравнению с установленными нормами, вопросы экономии тепловой и электрической энергии, сжатого воздуха, воды, всех видов газов, холода, других видов энергоносителей, повышения эффективности работы вентиляционных систем и установок кондиционирования воздуха получают особое значение.
Пути экономии энергоресурсов разнообразны и определяются в основном технологией данного производства. Изложить их в пределах одного параграфа невозможно. Здесь приводятся лишь отдельные примеры получения экономии не только за счет проведения ставших традиционными мероприятий, но и за счет целеустремленной разработки мероприятий, позволяющих получить наиболее быстрый и значительный эффект.
Составлению плана организационно-технических мероприятий по экономии энергоресурсов должна предшествовать тщательная подготовка. В частности:
1. Проведение анализа стоимости потребляемых энергоресурсов и удельного веса каждого из них в смете затрат на производство продукции по предприятию в целом и по отдельным подразделениям. Такой анализ позволяет судить, какой из видов энергии и энергоносителей имеет наибольшее влияние на экономику предприятия, и именно на изыскании путей снижения затрат данного вида энергоресурсов с учетом его народнохозяйственного значения следует сосредоточить основное внимание коллектива предприятия. Предположим, что в смете затрат предприятия энергетические затраты составляют в процентах:
Электроэнергия 7,1
Технологическое топливо 1,8
Сжатый воздух ... 0,6
Технологические газы ... 0,1
Тепловая энергия 5,7
В том числе:
технологический пар 0,9
отопление и вентиляция ... 4,0
горячее водоснабжение ... 0,8
Вода и канализация ... 9,6
В том числе:
вода артезианская .. 1,1
вода из городского водопровода ... 2,5
вода техническая ... 1,4
вода оборотная - - 2,0
эксплуатация очистных сооружений 2,1
сброс сточных вод 0,5
Отсюда видно, что наибольший удельный вес в смете затрат данного предприятия составляют затраты на оплату воды и связанных с этим расходов на эксплуатацию системы оборотного водоснабжения, очистных сооружений и на сброс сточных вод в городской коллектор; второе место занимает стоимость электроэнергии, третье — тепловой энергии. Именно на экономию воды, электроэнергии и тепловой энергии (стоимость затраченного на производство тепловой энергии топлива входит в ее стоимость) следует в данных конкретных условиях обратить особое внимание. Так как влияние расхода этих энергоресурсов на экономику предприятия существенно, мероприятия по их экономии должны быть кардинальными и достаточно эффективными даже при значительных затратах на их осуществление.
Не следует забывать о необходимости экономии и других видов энергоресурсов.
2. Анализ структуры энергобаланса по каждому основному виду энергии и энергоносителей, как по направлению затрат, так и по распределению общего потребления данного вида энергоресурсов по отдельным цехам и подразделениям предприятия. Это позволяет выбрать основные стратегические направления разработки и внедрения мероприятий, обеспечивающих получение экономии каждого вида энергоресурсов по наиболее энергоемким (для данного вида энергоресурсов) процессам и подразделениям.
Предположим, что затраты электроэнергии на предприятии распределились в первом приближении поровну по трем основным направлениям электропотребления: электротехнология (электротермия, гальванические процессы, электросварка и т. п.), электропривод и электроосвещение. При этом количество токоприемников, определяющих такое распределение электропотребления, находится в соотношении: технологических приемников — сотни, электродвигателей— тысячи и светильников — десятки тысяч. Отсюда ясно, что в плане должны найти отражение в первую очередь мероприятия, направленные на рационализацию электропотребления по основным электротехнологическим процессам и совершенствованию соответствующего оборудования: сокращение времени обработки и токовых нагрузок, замена технологических процессов на менее энергоемкие, повышение эффективности использования электротехнологического оборудования (увеличение полезного рабочего пространства электропечей, выравнивание температурных перепадов между отдельными точками рабочего объема, повышение стабильности заданных значений температур, вакуума, искусственных газовых сред); изменение расположения и схемы включения нагревателей, применение индукционного или терморадиационного нагрева, тиристорных схем питания; стабилизация плотности, электропроводности и химической чистоты электролита в электрохимических процессах; повышение производительности технологических процессов, их автоматизацию, увеличение процента выхода годных изделий и многое другое.
Хорошие результаты для стабилизации температуры электропечей, для улучшения использования их полезного рабочего объема и увеличения выхода годных изделий дают, в частности, такие мероприятия, как:
применение для нагрева печей с температурой до 300— 350°С жидких теплоносителей (масло, кремнеорганическая жидкость), прокачиваемых через наружную рубашку печи;
разделение нагревателей на группы. Разогрев печей производится при включении всех нагревателей, поддержание заданной температуры обеспечивается незначительным количеством нагревателей, достаточным для компенсации тепловых потерь;
размещение дополнительных нагревателей в местах наибольших теплопотерь (фронтальная дверца, задний торец и т. п.);
устройство вторых дверец у камерных электропечей. При работе обе дверцы закрыты. При открывании внутренняя дверца, являющаяся одновременно противовесом, уходит в специально устроенный колодец в нижней части фронтальной кладки печи.
В каждом термическом цехе необходимо иметь достаточно большое и универсальное по объему и мощности семейство электропечей на каждый температурный номинал. Наличие даже лабораторных муфельных электропечей мощностью 1—5 кВт дает возможность при потребности в срочной термообработке мелких партий изделий обходиться без включения более мощных промышленных камерных печей.
Особо следует остановиться на внедрении контроля за эксплуатационным и послеремонтным состоянием тепловой изоляции электропечей по времени и характеру кривой остывания. Этот метод эффективен и практически не требует затрат на свое осуществление.
Относительно малое количество электротехнологических агрегатов при большом в нашем случае удельном весе в электробалансе позволяет совместно с технологами про
анализировать возможности снижения удельных затрата электроэнергии практически на все электротехнологические процессы.
Наибольший эффект экономии электроэнергии, потребляемой электроприводом, дают мероприятия, направленные, не столько на усовершенствование самого привода, сколько) на совершенствование технологии, инструмента и технологического оборудования. Большой эффект дают мероприятия по внедрению многооперационной и групповой обработки деталей, снижению припусков на обработку, замене; процессов резания способами прессовки, штамповки, повышению процента выхода годных изделий. Сюда же могут быть отнесены мероприятия по экономии электроэнергии на производство энергоносителей: воды, воздуха, холода и др. Примером могут служить: применение прямоточных клапанов на компрессорах, внедрение систем централизованного вакуума вместо индивидуальных вакуум-насосов при различных технологических процессах, требующих вакуума (вакуум-пропитка, вакуумное напыление, вакуумные печи, вакуумная сушка и т. п.). Выбор производительности насосов, вентиляторов, компрессоров в соответствии с реальной потребностью в воде, воздухе, газах, в холоде, замена в необходимых случаях соответствующей)" оборудования.
Значительная экономия электроэнергии может быть получена за счет разумного использования вентиляции. Основным направлением здесь должно быть сокращение количества выбрасываемого из помещений воздуха, требующего компенсации организованным и зачастую кондиционированным притоком, на приготовление которого помимо расхода электроэнергии на привод вентиляторов должно быть затрачено соответствующее количество тепла, холода, воды.
Примером оригинального инженерного решения здесь может служить осуществленный на одном из предприятий способ удаления фтористого водорода, образующегося на рабочих местах монтажников при снятии фтористой изоляции с проводников перед их пайкой. Изоляция снимается методом оплавления специальным инструментом — обжигалкой, представляющим собой нихромовую петельку, укрепленную на ручке. При обычном способе устройства местной вытяжной вентиляции требовалось удаление от каждого рабочего места 300 м3 воздуха в час. При наличии 150 рабочих мест общее количество удаляемого воздуха должно было составить 45 тыс. м3 с компенсацией таким же
количеством кондиционированного воздуха. Вместо этого удаление фтористого водорода было осуществлено путем забора его в месте возникновения, т. е. непосредственно от нагревательной спирали через ручку обжигалки в сеть из цельнотянутых труб и на всас к вентилятору высокого давления. При этом количество воздуха, удаляемого с каждого рабочего места, сократилось до 10 м3/ч. При разрежении у спирали в 80—100 мм вод. ст. острый факел всасывания обеспечил удаление фтористого водорода более полное, чем при обычной вентиляции. Надобность в компенсации удаляемого воздуха приточным кондиционированным отпала. Экономия одной только электроэнергии составила 130 МВт * ч в год.
Другим примером может служить получение экономии электроэнергии за счет взаимного резервирования кондиционеров. Установки кондиционирования предназначаются, как правило, для работы на определенную группу помещений. Как видно из рис. 17-4, кондиционер К-2 обслуживает группу помещений А, а кондиционер К-3— группу помещений Б. Резервирование кондиционеров, а также регулирование кратности обмена воздуха обычно не предусматривается. Таким образом, независимо от числа работающих в помещении людей в цех поступает одно и то же количество воздуха.
Для сокращения расхода электрической и тепловой энергии и взаимного резервирования кондиционеров между их воздуховодами, как показано на схеме (рис. 17-4), смонтированы обводные линии-перемычки с шиберами 11 и 12. Это дает возможность во вторую и третью смены, когда количество работающих в цехе незначительно, отключать один кондиционер (электродвигатели и калориферы), снижать без ущерба для работающих кратность обмена воздуха и обслуживать одним кондиционером помещения нескольких зон.
Перевод на такую схему нескольких пар соседних кондиционеров позволил получить годовую экономию электроэнергии свыше 700 МВт-ч при одновременном снижении расхода тепла, холода и воды. Кроме того, это дало возможность взаимного частичного резервирования кондиционеров при выходе одного из них из строя.
Большим резервом экономии электроэнергии, потребляемой электроприводом, является контроль за состоянием не только самого электропривода, но и комплектуемого им оборудования. Качество ремонта, эксплуатационное состояние оборудования непосредственно влияют на к. п. д. системы электропривод — рабочая машина. Одним из наиболее простых и эффективных, но, к сожалению, забытых за последние годы методов оценки состояния станочного, а в принципе любого оснащенного электроприводом оборудования является метод проверки времени выбега, разработанный канд. техн. наук Л. В. Литваком.
Рис. 17-4. Схема взаимного резервирования для двух расположенных рядом кондиционеров (стрелками показано направление воздушных потоков при работе одного кондиционера К-3 на две зоны обслуживания А и В).
А — помещения, обслуживаемые кондиционером K-2; В — помещения, обслуживаемые кондиционером K-3; 1 — приемный клапан; 2 — секции кондиционера К-2; 3 — вентилятор кондиционера K-2; 4 — фильтры тонкой очистки (Лаик); 5 — приточный коллектор; б — приточные воздуховоды; 7 — вытяжные воздуховоды; 8 — вентилятор рециркуляционно-вытяжной системы для помещений зоны А; 9 — клапан вытяжной шахты; 10 — клапан системы рециркуляционно-вытяжной системы; 11 и 12 — клапаны обводных перемычек (при работе одного кондиционера на две зоны — открыты).
Он основан на зависимости времени самоторможения системы после выключения электродвигателя от энергетических затрат на трение. Снижение времени выбега свидетельствует о повышенных потерях на трение и требует сведения их к минимуму путем регулировки необходимых зазоров, ликвидации задиров, чистки, шлифовки, шабровки, смазки трущихся поверхностей, смены подшипников, ликвидации прогибов, вибраций и т. п.
Такой контроль должен осуществляться службой главного механика и с плановой периодичностью включаться в обязательные объемы мероприятий ППР (осмотры, ремонты). Одновременно необходимо шире внедрять диагностическую аппаратуру с выводом на цеховые табло данных о состоянии оборудования. Такой диагностический контроль будет отражать величину не только механических, а в конечном счете и электрических потерь, но бесспорно повысит долговечность самого технологического оборудования, стабильность его точностных параметров.
Мероприятия по экономии электроэнергии, затрачиваемой на освещение, должны быть направлены на автоматизацию включения осветительных установок в зависимости от уровня естественной освещенности, на выбор рациональной системы освещения и рациональных типов светильников.
Крупным источником экономии электроэнергии является также экономия энергоносителей: сжатого воздуха, воды, холода и т. п. На первый план здесь следует поставить борьбу с потерями, которые зависят от плотности трубопроводов, исправности запорной арматуры, выбора оптимального давления, а для тепловой энергии и холода — от состояния изоляции, т. е. в конечном итоге от качества эксплуатации сетевого хозяйства.
В настоящее время особое значение придается использованию воды. Можно показать возможности экономии воды за счет проведения элементарных мероприятий:
принудительное ограничение расхода воды в промывных ваннах гальванического цеха путем установки на подводке водопровода к каждой ванне калиброванных дроссельных шайб, обеспечивающих технологически необходимую кратность обмена воды в каждой ванне;
автоматизация поддержания постоянства давления во внутризаводской водопроводной сети на минимальном уровне, определяемом требованиями технологии и противопожарной безопасности. При этом снижается расход воды в ночное время, когда давление в сети повышается и резко возрастает ее расход через охлаждающие рубашки оборудования (компрессоры, холодильные машины, вакуумнасосы, электропечи и т. п.), точки прямого водоразбора, неплотности системы.
Только эти два мероприятия обеспечили на одном предприятии снижение расхода воды более чем на 30%.
Помимо чисто инженерных мероприятий большой эффект приносит нормирование всех видов энергии и энергоносителей и как первый этап — лимитирование энергопотребления. Оно предполагает:
а) выбор на основе анализа энергетического баланса предприятия наиболее энергоемких цехов и участков, подлежащих обязательному лимитированию; определение рационального для каждой группы цехов вида лимитирования: суточного, недельного, декадного, месячного;
б) организацию учета расхода данного вида энергии (энергоносителя) с изменением в этих целях при необходимости схемы питания отдельных потребителей;
в) накапливание статистических данных о расходе данного вида энергии объектами, подлежащими лимитированию;
г) изучение структуры баланса каждого потребителя, стабильности или перспектив роста программы, а также изменений технологии производства;
д) осуществление инспекторского контроля за рациональным расходом энергии с целью выявления резервов снижения ее потребления по каждому объекту лимитирования;
е) анализ статистических данных, установление зависимости энергопотребления от объемов производства и сезонных факторов;
ж) разработка, утверждение и доведение до потребителей лимитов энергопотребления;
з) контроль за соблюдением лимитов с выдачей предписаний потребителям в случае перерасхода соответствующего вида энергии или энергоносителя.
Следующей более высокой ступенью регулирования энергопотребления является нормирование, к которому при хорошо поставленной работе по лимитированию относительно несложно перейти.
Известны примеры, когда введение внутризаводского лимитирования в сочетании с проведением инженерных мероприятий приводило к прекращению на 1—2 года абсолютного прироста электропотребления при интенсивном росте энерговооруженности.
Экономия электрической и тепловой энергии, всех видов энергоносителей является не только важнейшей народнохозяйственной задачей, но и весомым вкладом в экономику предприятия.
Возможности для экономии энергетических ресурсов есть на каждом предприятии. Их реализация зависит лишь от зрелости энергетической и технологической служб каждого данного предприятия, от качества и целеустремленности планирования этого важнейшего участка работы.
