13.5. Экономия электроэнергии в промышленности

Затраты на мероприятия по экономии топлива и электроэнергии в 2—3 раза ниже затрат на расширение топливно-энергетической базы страны. Экономия электроэнергии может быть достигнута путем применения энергосберегающих технологий и более совершенного оборудования, повышения уровня эксплуатации и технического обслуживания

325

оборудования, производительности рабочих машин и электролитических процессов, уменьшения потерь в системе электроснабжения и электроприемниках, снижения электрических нагрузок в часы максимума нагрузки энергосистемы.

Совершенствование существующих и применение новых технологий является в настоящее время главным резервом экономии электроэнергии в промышленности. Например, удельный расход электроэнергии на производство алюминия сокращается за счет замены электролизеров с самообжигающимися анодами, автоматизированными электролизерами с обожженными анодами. При внедрении автогенной плавки медно-никелевого сырья в агрегате непрерывного действия расход электроэнергии снижается более чем в 2 раза. При производстве магния применение бездиафрагменных электролизеров позволяет уменьшить удельный расход электроэнергии на 8—10%.

В химической промышленности значительное снижение удельных расходов электроэнергии связано с применением менее электроемких технологических процессов при производстве метанола, синтетических смол, слабой азотной кислоты и т. д. Выработка метанола переводится на природный газ и синтез-газ, внедряются новые бесконверсивные схемы с агрегатами единичной производительностью 750 тыс. т продукта в год. Это позволит уменьшить удельный расход энергии в 2,6 раза по сравнению с традиционной технологией.

Электроснабжение и электрооборудование, основные решения по которым принимаются на стадии проектирования предприятия, в значительной степени определяют эффективность использования электроэнергии в производственном процессе. Эффективность работы системы электроснабжения зависит от правильного определения расчетных нагрузок на различных ее уровнях и выбора номинальных напряжений внешнего и внутреннего электроснабжения, числа трансформаций электроэнергии, количества и мощности силовых трансформаторов на подстанциях, способов передачи электроэнергии, построения схем электрических сетей, уровня компенсации реактивной мощности и степени автоматизации учета и контроля расхода электроэнергии.

Так, например, для завода азотных удобрений с максимумом нагрузки 29 МВт при проектировании рассматривалось два варианта номинального напряжения распределительной электрической сети 6 и 10 кВ. Расчеты показали, что напряжение 10 кВ позволяет снизить годовые потери электроэнергии в распределительной сети на 1,13 ГВтч.

Снижение потерь электроэнергии в действующих системах электроснабжения может быть достигнуто, например, путем управления режимами электропотребления, регулирования напряжения, ограничения холостого хода электроприемников и т. п.

Рассматривая процесс передачи электроэнергии от источников питания к электроприемникам с дальнейшим использованием ее в технологическом процессе производства, весь расход можно подразделить на

326

полезно используемый и потери. Потери электроэнергии можно представить в виде составляющих: 1) в элементах системы электроснабжения (генераторах, трансформаторах, распределительной сети, цеховой электрической сети); 2) в электроприемниках (электродвигателях, нагревателях и других преобразователях электроэнергии); 3) в технологических аппаратах и установках.

К потерям приводит также неэффективное использование электро­приемников в технологическом процессе или в отдельных подразделениях предприятия. Это потребление электроэнергии малозагруженными электроприемниками, которые можно отключить без ущерба для тех­нологического процесса, работа электроприемников на холостом ходу, трансферт торов с малой нагрузкой.

Составляющие потерь электроэнергии классифицируются следующим образом: 1) номинальные потери, зависящие только от паспортных данных и параметров самих элементов; 2) эксплуатационные потери, обусловленные режимами работы источника питания и электроприемников, качеством электроэнергии, схемой электроснабжения, а также отклонениями технологического процесса от оптимального режима (нарушение оптимального режима плавки, сушки, перекачки и т.п.).

Нормирование электропотребления является первичной технической базой планирования электропотребления. Электропотребление нормируется в виде удельных расходов электроэнергии на единицу выполненной работы. Под нормой удельного расхода электроэнергии понимают расход электроэнергии, необходимый и достаточный для выработки единицы продукции или для выполнения единицы работы в планируемых условиях производства и эксплуатации. Экономия электроэнергии является реальной только в тех случаях, когда фактический удельный ее расход соизмерим с прогрессивными нормами, разработанными на основе внедрения в производстве новой техники и технологии, рациональной эксплуатации технологического оборудования и электроустановок.

Прогрессивные нормы удельных расходов электроэнергии определяются расчетными и экспериментальными методами технического нормирования, которые базируются на глубоком знании технологии и организации производства и учете достижений научно-технического прогресса. Широкая номенклатура выпускаемой продукции, многообразие технологических процессов в промышленности, разнотипность оборудования, различие в организационных структурах управления электрическим хозяйством предприятий приводят к тому, что для нормирования электроэнергии применяются натуральные, условные и стоимостные показатели.

Для энергоемких предприятий с небольшой номенклатурой выпускаемой продукции нормирование электропотребления осуществляется путем отнесения расхода электроэнергии к 1 т готовой продукции или к единице ее объема. Так делается при производстве алюминия, чугуна, стали, химических удобрений, кормовых дрожжей и другой про-

327

дукции. Значительно труднее нормировать электропотребление на машиностроительных предприятиях, которые характеризуются очень широкой номенклатурой выпускаемых изделий, требующих в процессе производства большого числа операций на различном станочном оборудовании. Для механических цехов использовались самые разнообразные единицы, к которым относился расход электроэнергии: 1 кг снятой стружки, 1 станко-час, 1 нормо-час и др. В настоящее время для предприятий с широкой номенклатурой выпускаемой продукции удельные расходы электроэнергии нормируются на рубль продукции. Фактические удельные расходы-нормы на один и тот же вид продукции в рамках одной отрасли различны. Анализируя данные удельного расхода электроэнергии на производство, например, кордной ткани, можно отметить, что расход электроэнергии предприятиями раз­личается более чем в 3 раза (при близком объеме выпускаемой продукции).

Различие удельных расходов электроэнергии определяется многими первичными параметрами технологического процесса и операций, отражая техноценологические свойства электрики. К числу показателей отдельной операции, влияющих на удельный расход, относятся физико-химические, геометрические и весовые характеристики сырья, материалов и полуфабрикатов, используемых в производстве, и аналогичные характеристики продукции, получаемой в результате этой операции. Удельный расход электроэнергии зависит также от выхода годной продукции, размеров брака, объема незавершенного производства, загрузки оборудования и режима его работы.

Нормирование электропотребления предполагает наличие на предприятиях систем учета и контроля расхода электроэнергии. Такой учет и контроль должен быть дифференцирован по технологическим агрегатам, линиям, участкам цеха, цеха в целом и т. д. Это требует оснащения достаточным количеством контрольно-измерительных приборов и рационального размещения их в системе электроснабжения.

Мероприятия по экономии электроэнергии разрабатываются на каждом предприятии и направлены на интенсификацию работы электрического хозяйства и совершенствование управления им. Работа по рациональному использованию электроэнергии на действующих предприятиях будет эффективной только в том случае, если она подчинена определенной системе: учет и контроль расхода электроэнергии; нормирование электропотребления; разработка и реализация конкретных мероприятий по рациональному использованию электроэнергии и ее экономии. Обязательными элементами такой системы являются проведение разъяснительной работы среди рабочих и ИТР об основных путях экономии электроэнергии на данном предприятии, оценка деятельности отдельных подразделений предприятия в работе по экономии, премирование передовиков.

328

Эффективность использования электроэнергии зависит от характера технологического процесса, поэтому мероприятия по экономии электроэнергии на каждом предприятии имеют свою специфику. Однако можно указать общие этапы реализации требований энергосберегающей политики, присущие всем предприятиям. Начать эту работу нужно с целевых обследований участков и цехов, которые осуществляются комиссией содействия экономии электроэнергии, создаваемой в цехе или на предприятии. Контроль за рациональным использованием электроэнергии осуществляется отделом главного энергетика, руководителями участков, цехов, предприятия.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы назначение, организация, виды учета и расхода электроэнергии?

2. Обоснуйте необходимость анализа статистики по измерению пара­ метров электропотребления для реализации энергосбережения в промышленности.

3. Какие счетчики электроэнергии и информационно-измерительные системы применяются в системах электроснабжения?

4. Сформулируйте задачу регулирования режимов электропотреб­ ления по уровням системы электроснабжения.

5. Рассмотрите механизм уплотнения графиков нагрузки и системную оценку результатов регулирования параметров электропотребления.

6. Назовите критерии оптимизации напряжения в цеховых электрических сетях.

7. Какие основные формы отчетности по расходам электроэнергии применяются в промышленности?

8. Расскажите о принципах составления энергобаланса (электро­ баланса) предприятия.

9. Почему экономия электроэнергии и энергосбережение становятся важнейшими направлениями, решающими энергообеспечение страны?

10. Каковы потери электрической энергии в действующих системах электроснабжения и как они определяются?

11. Назовите и интерпретируйте ценологические ограничения на нормирование и лимитирование электроэнергии.

329