Энергосбережение: Экономия энергоносителей, преимущества энергосбережения

Экономия энергоносителей — это важный стратегический и современный вопрос, интерес к которому с течением времени только возрастает во всех сферах общества промышленно развитых стран.

Правительства большинства стран озабочены зависимостью зачастую от импортируемых энергоресурсов и вследствие чего должны проводить целый комплекс конкретных мероприятий по реализации энергосберегающей политики во всех отраслях промышленности.

Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан № 164 от 7 августа 2006 г. утверждены «Правила проведения энергетических обследований и экспертиз потребителей топливно-энергетических ресурсов». Успешное внедрение постановления в промышленности требует разработки методики исследования, обеспечивающей более детальное изучение возможности экономии энергии потребителей ТЭР.

Потребитель, стоящий перед лицом растущей цены на энергию, может уменьшить потери, используя, например, некоторые виды изоляции или перейдя на более дешёвое топливо, и расходовать при этом средства на новое оборудование, приемлемое с финансовой точки зрения, рассматривать схемы технологических процессов, анализировать основополагающие потери теплоты а также электроэнергии и пути повышения эффективности их использования, немалое внимание нужно уделить утилизации сбросной теплоты.

Сегодня актуальность экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) возросла, так как основной составляющей расходов наиболее энергоёмких отраслей промышленности стали затраты на энергоресурсы.

В развитых странах 50-60% общего энергопотребления идёт на нужды промышленной отрасли. В условиях мирового экономического кризиса важным фактором устойчивости экономики страны является решение топливно-энергетических проблем. В последнее время большое внимание уделяется вопросам экономии топлива и энергии, которые являются общими для предприятий различных отраслей индустрии.

Более 50% всего энергопотребления в промышленности приходится на химические и предприятия черной металлургии. Остальная часть энергопотребления примерно поровну делится между энергоёмкими (предприятия цветной металлургии, стройматериалов, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности) и неэнергоемкими (машиностроение, металлообработка, радиоэлектронная, легкая и др.) отраслями промышленности.

Инжиниринговая компания «ENCE GmbH» (Швейцария) на протяжении многих лет активно работает с химическими, металлургическими предприятиями, специализируясь на поставках оборудования.

Основываясь на многолетнем опыте работы, компания «ENCE GmbH» готова предложить Вашему вниманию интересные инженерные проекты с использованием передовых технологий в решении вопросов экономии топлива и энергии, что в конечном итоге приводит к снижению себестоимости производимой продукции, повышая при этом ее конкурентно способность на рынке.

Наша компания осуществила модернизацию сортопрокатного производства на АПО «УЗМЕТКОМБИНАТ». В рамках проекта проведена реконструкция печи с шагающими балками сортопрокатного цеха №2. Реализация проекта позволит на 50% сократить энергозатраты на нагрев стальных заготовок и почти на 30% снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду.

Оценка экономической эффективности применения предлагаемого компанией «ENCE GmbH» проекта реконструкции нагревательной шашающей печи АПО «Узметкомбинат» выглядит следующим образом:

Инновации в энергетике: Эффективные изменения для улучшения показателей работы печи

Самые эффективные изменения, которые следует произвести для улучшения технико-экономических показателей работы печи с наименьшим сроком окупаемости, следующие:

• замена стационарных и шагающих балок и опорных стоек новыми с оптимальным расположением, чтобы предотвратить чрезмерный изгиб блюма, с эффективной огнеупорной изоляцией водоохлаждаемых труб и гидрозатворов.
• установка новой системы оптимизации управления и контроля работой печи, системой испарительного охлаждения, котлом-утилизатором или рекуператором;
• установка системы для оптимизации температурного режима работы печи;
• установка новой системы для автоматической/ручной установки положения заготовок перед загрузкой в печь в соответствии с улучшенной расчётной диаграммой загрузки заготовок;
• усовершенствование загрузочной и разгрузочной заслонок;
• установка гидравлической системы для шагающих балок, питающую подъёмные и шагающие цилиндры механизма шагающих балок.

Система оптимизации нагревательных печей была разработана для того, чтобы достигнуть максимальной производительности печи при минимальном потреблении топлива, а также решения технологических задач и проблем, начиная от загрузки в печь до загрузки сортового стана.

Схема системы оптимизации

Ниже приведено описание обмена данными и информационными сигналами, которыми обменивается система с другими объектами по уровням 1,2,3. Обмен данных преимущественно осуществляется по локальной сети ETHERNET / TCP-IP. Более интенсивный обмен данными устанавливается в фазе функционального анализа.

Трубчатая печь конверсии метана I ступени предназначена для подогрева следующих технологических потоков:

• СПГ - смеси парогазовой;
• СПВ - смеси паровоздушной;
• ВК - воды котловой;
• ПН - насыщенного пара;
• ВПД - воды питательной деаэраторной.

В качестве топлива используются природный газ, танковые и продувочные газы. В качестве газогорелочных устройств используются эжекторные горелки. Температура отходящих дымовых газов после печи составляет 240°С при норме не более 220°С. Дымовые газы после печи дымососами поз. 121 А/В через дымовую трубу поз. 122 выбрасываются в атмосферу (схема № 1).

С целью снижения теплопотерь с уходящими газами и интенсификации теплообмена в печи предлагается внести в схему обвязки печи, следующие изменения (схема № 2):

• установить на печи смесительные газовые горелки с принудительной подачей воздуха;
• на линии уходящих дымовых газов установить воздухоподогреватель для снижения температуры дымовых газов до температуры 120°С;
• смонтировать вентиляторы дутьевого воздуха и воздуховоды для подачи воздуха от вентиляторов через воздухоподогреватель к горелке с принудительной подачей воздуха.

Существующая схема обвязки горелок и отходящих дымовых газов печи

Предлагаемая схема обвязки горелок и отходящих дымовых газов печи

Расчёт экономии природного газа при установке воздухоподогревателя на дымовых газах после печи

Потери тепла с уходящими дымовыми газами после печи определяется по формуле:

Q = (VCO₂·CCO₂ + VH₂O CH₂O + VN₂·CN₂ + VO₂·CO₂)·t_у.г., kcal/h

где:
VCO₂, VH₂O, VN₂, VO₂ — объёмные расходы продуктов сгорания СО₂, Н₂О, N₂,O₂, m³/h;
CH₂O, CN₂, CO₂ — средние удельные теплоёмкости продуктов сгорания СО₂, Н₂О, N₂ и О₂, kcal/m³;
t_у.г. — температура уходящих газов, °C. Для t_у.г. = 240°C;

Q_у.г. = (27171·0,434 + 62833·0,366 + 253376·0,311 + 11158·0,321)·240 = 28121040 kcal/h ≈ 28,12 Gcal/h

Потеря тепла с уходящими дымовыми газами после воздухоподогревателя

Для t_у.г. = 120°C

Q_у.г. ^BB = (27171·0,410 + 61833·0,361 + 253376·0,309 + 11158·0,316)·120 = 13877040 kcal/h ≈ 13,88 Gcal/h

Теплоэнергия дымовых газов, направленных на подогрев воздуха в воздухоподогревателе

Q^B = Q_у.г. - Q_у.г. ^BB = 28121040 -13877040 = 14244000 kcal/h ≈ 14,244 Gcal/h

Теплоэнергия полезно-используемая в воздухоподогревателе

Q_П^B = Q^B·K, kcal/h

где:
К — коэффициент полезного действия воздухоподогревателем 0,9

Q_П^B = 14244000·0,9 = 12819600 kcal/h ≈ 12,82 Gcal/h

Максимальная температура воздуха t_Г^B после воздухоподогревателя определяется по формуле:

где:
Q^B_П — теплоэнергия полезно используемая в воздухоподогревателе, kcal/h
V_Ф — фактический расход воздуха, m³/k
С_B — средняя объёмная удельная теплоемкость воздуха, kcal/m³
t_Н — температура наружного воздуха равная 30°C

Часовая экономия природного газа определяется по формуле

Годовая экономия природного газа составит: 1563,4·24·330 = 12382128 m³/h