Глава 18. Энергосбережение на промышленных предприятиях

ры менеджмента, несущей ответственность за информационное обеспечение и разработку необходимых действий.

18.3. Энергетические балансы

Потребление энергоресурсов в промышленности зависит от множества производственных и технологических факторов, большинство из которых в настоящее время не учитываются при анализе, планировании, управлении энергопотоками на всех уровнях. Эффективное управление любым промыш­ленным объектом возможно только в случае, когда основные закономернос­ти, присущие объекту, определены и представлены в виде математических мо­делей. Исходные данные для моделей могут быть взяты из энергетического баланса объекта, которым может быть агрегат, например ДСП, работающая по современной технологии (рис. 18.2), цех, производство, предприятие, отрасль.

Энергобалансы, в зависимости от их функционального назначения, клас­сифицируются по следующим признакам: время разработки, объект энергопо­требления, целевое назначение, совокупность видов анализируемых потоков энергии, способ разработки и форма их составления. Энергобаланс формиру­ется из объемов энергопотребления, производства и утилизации как покуп­ных, так и собственных энергоносителей и топлива для выпуска основной и побочной продукции. Энергетический баланс для Магнитогорского металлур-

Электроэнергия 410 кВтч/т

Энергия газокислородных

горелок

60 КВтч/т (10 %)

630 кВтч/т 100%

_г

Энергия изотермических

реакций

60 КВтч/т (25 %)

Отходящий газ 140 кВтч/т (2 %)

Потери 10 кВтч/т (2

Охлаждение водой 50 кВтч/т (8 %)

Сталь 380 кВтч/т (60 %)

Шлак

50 кВтч/т (8 %)

Рис. 18.2. Энергетический баланс ДСП

18.3. Энергетические балансы

547

Рис. 18.3. Энергетический баланс (%) ММК (конец 70-х годов):

а — электрическая энергия, поступающая от системы; б — природный газ; в — уголь; г — мазут и другое органическое топливо; о — коксохимическое производство; е — доменное производст­во; ж — сталеплавильное производство; з — прокатное производство; и — теплоэнергия, выра­ботанная внутри предприятия; К — электроэнергия, выработанная внутри предприятия; л — от­пуск электро- и теплоэнергии на сторону; м — производство кислорода; я — полезная работа; о — вспомогательные производства, ремонтное и энергетическое хозяйство; п — внутризаводской транспорт и прочие потребители; р — потери при производстве электрической и тепловой энер­гии; с — общие потери

гического комбината приведен для конца 70-х годов на рис. 18.3, конца 90-х — на рис. 18.4.

Энергобаланс по своему целевому назначению обеспечивает анализ раз­личных технологий, производств, отопления, освещения, вентиляции и дру­гих направлений энергопотребления. По совокупности видов энергетических потоков составляют: частные энергобалансы, составными элементами которо­го являются отдельные виды и параметры потребляемых энергоносителей; сводные балансы суммарного потребления топливно-энергетических ресурсов, включая вторичные и выработку собственных энергетических ресурсов. По способам разработки балансы могут быть опытными, расчетными, опытно-рас­четными.

Формы энергобаланса: синтетический, показывающий распределение подве­денных (покупных) и произведенных энергоносителей внутри предприятия; ана­литический, определяющий глубину и характер использования энергоносителей с распределением общего расхода энергии на полезный расход и потери; пер­спективный, играющий важную роль в прогнозируемой оценке энергопотребле­ния и подходах к развитию предприятия, его технической политике в целом.

Собственные

нужды

295

Агло­мерат

Мазут/кокс/кок 3/69/1

Собств нужды (расх

_О

_-f

_Ш7_

1310\

Приро га 68

1^

_JU

829

6

<

Продажа смолы,

бензола

225

Л-

Продажа кокса 628

_Э

U

Кокс

4084 Уголь

2744

931

835

V

Природ­ный газ

Кокс

240.

Окатыши

Чугун расплавл.

з ■ о

353

Сталь расплавл.

КНЦ

_С

К

Утилизация пара 2

Восста-Х новление\ Потери \ тепла \

1228 ^

Домен­ный газ

Вторичные газы

Продажа втор

Эл. эне 1522

УСТК

Коксовый газ

4984

Собственные

нужды

Рис. 18.4. Энергетический баланс (Гкал) ММК (конец 90-х годов)

2159

Утилизация пара

18.3. Энергетические балансы

549

Без согласованных схем стратегического (на годы) и тактического (на бли­жайшие периоды времени технического перевооружения предприятия, его технологий, сырьевых потоков, структурных изменений балансов) нельзя строить политику перспективного развития энергохозяйства. Плановый энергетический баланс обычно составляется на год и нацелен, прежде всего, на определение заявляемых объемов потребления природного газа, электрической энергии, других энергоресурсов, требуемых под заданную про­изводственную программу. Плановый энергобаланс разбивается обычно по кварталам (месяцам). Это правило диктуется, прежде всего, тем, что из-за влияния сезонной составляющей по разным климатическим поясам объемы энергопотребления существенно отличаются друг от друга. Плановый баланс разрабатывается на основе плановых норм и сложившихся удельных расходов энергии и должен учитывать структуру и объемы выпускаемой продукции, объемы сырьевых покупных ресурсов с их энергоэквивалентом, объемы про­изводимых и утилизируемых энергоресурсов, а также весь комплекс техниче­ских мероприятий, реализация которых намечена на планируемый год и ока­жет влияние на структуру и объемы энергопотребления. Он обязан учитывать тенденции ценовой политики на все ресурсы, используемые прямо или кос­венно на предприятии.

На практике часто применяется графический баланс, который пред­ставляет распределение энергетических потоков в единой системе измерения на производство продукции, возвратные потоки утилизируемых энергоресур­сов, потери, энергоэквивалент продажи. Используя графический баланс, мож­но отслеживать положительные или отрицательные отклонения величин по-

21,6 млн Гкал 'i ■' 'Онергия,

Покупная энергия, ■ ■ потребляемая

68 млн Гкал . ч- "Ри производстве

Возврат энергии (ВЭР), 8,6 млн Гкал

Рис. 18.5. Годовой баланс энергии предприятия

550 Глава 18. Энергосбережение на промышленных предприятиях

токов энергоресурсов от фактических параметров и оперативно управлять энергоресурсами в рамках заданного баланса. Такие энергетические балансы могут укрупненно отображать в любых временных рамках энергопотребление предприятия, отдельного производства, цеха, энергоемкого агрегата. В каче­стве примера на рис. 18.5 представлен годовой баланс энергии предприятия. Вертикальное построение формируется исходя из структуры производства и включает в себя законченные по технологии самостоятельные подразделения — цехи и производства, имеющие бухгалтерский учет материальных, сырьевых, энергетических ресурсов. По горизонтали размещаются все виды энергетичес­ких ресурсов, используемые на предприятии: покупные, вырабатываемые, ути­лизируемые. Выработка и утилизация энергоресурсов формируется отдельно от общей группы «потребление энергии» для удобства анализа общих затрат на потребление и оценки эффективности использования собственных энергоре­сурсов. При этом все виды энергоресурсов приводятся к единому показателю энергосодержания — ГДж (или Гкал). Таким образом, энергетический баланс предприятия (Э Гкал) может быть представлен выражением

пр'

! *

э_пр = 1э_п-Цэ_{у +} Еэ_с|, _(18Л)

1-1 V / = 1 1-1

где £Э„ — суммарное потребление энергоресурсов на «-производствах; ХЭ_у — суммарный объем утилизируемых энергоресурсов при т < п\ Z Э_с — сово­купность произведенных собственных энергоресурсов.

Энергозатраты на производство основной продукции (Э_{0 п})

Э_оп = Э„_ок - Э_р, (18.2)

где Э_пок — энергосодержание покупных энергоресурсов; Э_р — энергосодержа­ние реализуемых на сторону энергоресурсов.

Покупные энергоресурсы могут быть представлены как непосредственны­ми энергоносителями Э_пок, так и энергоэквивалентом, содержащимся-в сырье Э„, т. е.

э„_ок = 1э_покэ+1;э_сэ, (18.з)

i 1

где г и j соответственно число покупных видов энергоносителей и сырьевых материалов.

Реализуемые на сторону энергоресурсы для удобства анализа и расчета мо­гут быть разделены на непосредственно продаваемые энергоносители Э_рэ и энергоэквивалент реализуемой побочной продукции с высоким энергосодер­жанием — Э

р.пр

э_р=£э„+£э„. <¹⁸-⁴>

18.3. Энергетические балансы

551

Расчет энергобаланса позволяет перейти от обобщенного абсолютного показателя энергопотребления к частным показателям по переделам произ­водства и удельным затратам как по видам энергии, так и номенклатуре про­дукции. Переход к удельным показателям энергозатрат производится по вы­ражению

*П = Э,Л,/<2_У, (18.5)

где W_v — удельный расход энергии /-го вида на производство у'-го типа про­дукции (технологического передела), ед. энергии/т; Э,_у — затраты энергии /-го вида при производстве у-го типа продукции; Q. — объем производства у-й про­дукции; k_ni — переводной коэффициент в /-й вид энергии.

Объем энергозатрат на производство основной продукции предприятия приводится к обобщенному удельному показателю энергопотребления (УПЭ) через объем производства Q_T (по существу, это энергоемкость). Для металлур­гии это — тонна сырой стали. Такой подход позволяет с высокой степенью достоверности учесть различные технологии и сделать сопоставимыми пока­затели предприятий металлургической промышленности с различной степе­нью интеграции. Он отвечает требованиям базовой методики, рекомендуемой международным институтом чугуна и стали в Брюсселе (IISI).

Обобщенный удельный показатель энергопотребления W (ГДж/т или Гкал/т) на выпуск основной продукции рассчитывают по формуле

W=^-k„ (18.6)

где к, — условный температурный коэффициент.

Существенное влияние на объемы энергопотребления оказывает размеще­ние предприятия в определенной климатической зоне. Если среднегодовая температура окружающей среды составляет +20 °С, то условный температур­ный коэффициент (к) принимается равным 1; при среднегодовой температу­ре +2 °С, когда отопительный сезон длится полгода, k_t = 1,08.

Точная оценка объемов энергопотребления по всем видам энергоресурсов может быть получена при наличии достаточно развитой системы учета, а оценка покупных энергоресурсов — при наличии систем коммерческого уче­та. Такие системы позволяют обеспечить оперативность и достоверность ис­ходных данных, объективность анализа, правильность принимаемых управ­ленческих решений. Например, в металлургии в структуре потребления различные виды энергии располагаются в следующем порядке (рис. 18.6): коксующийся уголь, кокс, природный газ, доменный и коксовые газы, элек­троэнергия, пар. Все прочие виды энергии (кислород, сжатый воздух, дутье и др.) составляют 9 %. В работе по энергосбережению представляет интерес рас­пределение отдельных видов энергоресурсов по технологическим операциям, установкам и агрегатам на уровне отдельного производства или цеха.

552