Потребление энергоресурсов и их стоимость

Таблица 12.4

Энергоресурс	Потребление	Энерго­содержание, 1 ГДж/единицу энергоресурса	Энергетический эквивалент, тыс. ГДж	Доля от общего энергопотреб­ления, %	Стоимость, тыс. руб.	Относительная стоимость, %	Стоимость единицы энергоресурса, тыс. руб/ГДж
Электроэнергия	97 514 400 кВт • ч	0,0036	351,052	35,7	247 589,1	64,6	705,3
Природный газ	1 832 900 м^3	0,0382	70,017	7,1	5150,5	1,3	73,6
Дизельное	2 692 900 л	0,0401	107,985	11,0	47 390,9	12,4	436,7
топливо
Мазут	8 584 480 л	0,0411	352,884	35,9	60 007,9	15,7	170,1
Сжиженный газ	286 100 кг	0,0495	14,162	1,4	7020,9	1,8	497,5
Кокс	3 038 600 кг	0,02875	87,360	8,9	16 190,9	4,2	185,3
Всего	—	—	983,411	100,0	383 350,2	100,0	—

Рис. 12.2. Структура энергопотребления целлюлозно-бумажного комбината по основным цехам

Полезную информацию можно получить, если графически представить структуру потребления энергии по основным цехам предприятия (рис. 12.2).

Как видно из рис. 12.2, основные усилия энергоаудиторов, особенно на уровне экспресс-обследования, могут не касаться цехов аэрофонтанной сушки (АФС) каустизации и регенерации извести (ЦКРИ). Составляющие фактического топливно-энергетического баланса предприятия можно распре­делить по направлениям использования: технология, производство теплоты и электроэнергии, отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, обеспе­чение энергией социальной сферы предприятия, отпуск энергии сторонним потребителям, прочие энергозатраты и непроизводительные затраты энер­гии как небаланс между всей потребляемой энергией и суммой потребления энергии по перечисленным направлениям.

Упорядочению всех статей энергобаланса способствует схема энергети­ческих потоков. Принципиальная схема энергоснабжения предприятия, име­ющего технологическую нагрузку, затраты энергии на коммунально-быто- вые нужды, на отпуск энергии сторонним потребителям и прочие затраты (на освещение, собственные нужды и т.п.) показана на рис. 12.3.

При анализе структуры приходной и расходной частей энергетического баланса можно установить специфику энергопотребления и эффективность энергоиспользования по сравнению с аналогичными предприятиями и наме­тить пути изменения структуры энергетического баланса.

Анализ структуры потребления подведённых и вырабатываемых на пред­приятии энергоносителей, а также их стоимости" позволяет оценить долю каждого из них на стадии конечного использования и сделать вывод о необ­ходимости акцентировать внимание на анализе использования того или иного энергоносителя.

Анализ структуры энергопотребления по производственно-территориаль­ному признаку даёт возможность определить для каждого объекта на пред­приятии долю, как по суммарному энергопотреблению, так и по потребле­нию отдельных видов энергоносителей (рис. 12.3 —12.7).

Рис. 12.3. Принципиальная схема энергетических потоков предприятия

Рис. 12.4. Структура годового энергопотребления

Рис. 12.5. Использование природного газа на предприятии

Рис. 12.6. Структура распределения тепловой энергии

Рис. 12.7. Структура энергопотребления в цехе варки

Анализ структуры энергопотребления по целевому назначению даёт воз­можность найти: долю энергопотребления по различным направлениям (тех­нологические и силовые нужды, отопление и др.) как в цехах, так и по пред­приятию в целом; долю энергопотребления различных потребителей по каждому направлению; распределение отдельных видов энергоносителей по направлениям использования и потребителям.

Для ориентировочной оценки потенциала энергосбережения, имеюще­гося на предприятии, без реализации целенаправленных энергосберегающих мероприятий и косвенной проверки достоверности отчётных данных используют сведения по удельным расходам энергии на выпуск продукции (рис. 12.8).

Если привести удельные затраты тепловой и электрической энергии к одной единице измерения (т у.т/единицу продукции) и построить зависи­мостьq= f(П), где П — выпуск продукции за месяц, то можно оценить минимальный потенциал энергосбережения только вследствие обеспечения ритмичной работы участка, цеха, предприятия (рис. 12.9 и 12.10).

Рис. 12.8. Удельные расходы теплоты (линия 1) и электроэнергии (линии 2) на варку целлюлозы

Рис. 12.9. Зависимость удельного расхода энергии на технологические нужды от выпуска продукции в цехе варки

Рис. 12.10. Удельное теплопотребление в зависимости от выпуска продукции за месяц

При сравнении месячных значений потребления энергоресурсов пред­приятием за основу принимают минимальный удельный расход их в конк­ретном технологическом цикле или на предприятии, реализованный за отчётный период. Потенциал энергосбережения рассчитывают как совокуп­ные годовые потери энергоресурсов из-за увеличения удельных показателей вследствие негативных производственных факторов:

где q_i, q_факт,q_min— удельные расходы соответственно за отдельный месяц, среднеарифметический за отчётный период и минимальный за рассматрива­емый период; П, Э — выпуск продукции и потребление энергоресурсов за месяц; П, Э — выпуск продукции и потребление энергии за год.

Относительный потенциал энергосбережения, %, вычисляют по соотно­шению

Рис. 12.11. Зависимость удельного расхода электроэнергии от выпуска продукции в цехе выпарки щелока

Проверить достоверность отчётных данных можно, например, по гра­фику, представленному на рис. 12.11. Очевидно, что с увеличением произво­дительности сокращается доля непроизводительных затрат энергии на пуск и останов оборудования и соответственно удельный расход должен сни­жаться. Таким образом, данные, приведённые на рис. 12.11, не являются досто­верными и требуется дополнительный анализ.

При проведении углублённого энергоаудита следует определять не только фактические энергозатраты, но и нормативные и составлять рас-чётно-нормативный баланс.

12.5. Энергоаудит системы воздухоснабжения

Рассмотрим пример проведения энергоаудита отдельной части обследуе­мого предприятия, данные которого должны входить в окончательный отчёт.

Целью энергетического обследования компрессорного оборудования, систем распределения и потребления сжатого воздуха на предприятии явля­ются анализ затрат в основном электрической энергии на его производство, а также оценка непроизводительных потерь сжатого воздуха и эффективности его использования у потребителей.

Система воздухоснабжения (СВС) промышленного предприятия является одним из самых энергоёмких потребителей, поскольку сжатый воздух отно­сится к числу распространённых энергоносителей, а его производство — к числу низкоэффективных процессов использования энергии. Анализ энер­гопотребления в реальных системах централизованного производства и рас­пределения сжатого воздуха показывает, что потребители со сжатым возду­хом используют не более 10 % подаваемой в компрессор энергии, а 80—90 % потребляемой мощности выделяется в виде теплоты и теряется при ее отводе.

Структурно СВС (рис. 12.12) состоит из компрессорной станции, включаю­щей в себя оборудование 1—6, трубопроводного и баллонного транспорта 7 для подачи сжатого воздуха к потребителям и потребителей сжатого воздуха 8.

Рис. 12.12. Структурная схема производства и распределения сжатого воздуха:

1 — воздухозаборные фильтры; 2 — компрессоры; 3 — воздухоохладитель; 4 — влагоотделитель (может устанавливаться вместо воздухоосушителя); 5 — воздушный ресивер; 6 — воздухоосушитель (необязательно); 7 — распределительная сеть; 8 — потребители

В зависимости от необходимых потребителям расхода и давления воз­духа компрессорные станции оборудуются центробежными турбокомпрес­сорами с избыточным давлением сжатого воздуха 0,35—0,90 МПа и подачей каждого из них 250—7000 м /мин или поршневыми компрессорами сдавлением воздуха 0,9—20,0 МПа и подачей не более 100 м /мин [8].

На ознакомительном этапе обследования энергоаудитору рекомендуется составить схему производства и распределения сжатого воздуха с указа­нием размеров воздухопроводов и давления в местах потребления, а также перечень потребителей (технологические процессы, пневмоинструмент, системы автоматики и т.п.). При этом желательно иметь представление об энергохозяйстве предприятия и доле затрат энергии на производство сжа­того воздуха в общем энергопотреблении предприятия.

Анализ проектной документации (паспортов и регламентов компрессо­ров, потребителей и др.) и данных статистической отчётности (годовых и месячных отчётов о работе СВС, режимов работы компрессоров и др.) об эксплуатации СВС, а также конструктивных особенностей систем распреде­ления сжатого воздуха позволяет по итогам ознакомительного этапа собрать сведения о паспортной и фактической подаче компрессорной станции, удельных расходах электроэнергии на привод компрессоров, максимально возможной, максимально длительной и средней нагрузках станции.

На этом этапе обследования основными задачами являются: определение установленной, рабочей и резервной подачи компрессорной станции, расхо­дов электроэнергии на привод, расходов охлаждающей воды и вспомога­тельных материалов, диаметров внутрицеховых и межцеховых трубопрово­дов сжатого воздуха; установление фактических удельных расходов электроэнергии на выработку сжатого воздуха, водоснабжение и собствен­ные нужды.

Фактическая подача компрессора, от которой зависят удельные энергети­ческие показатели, как правило, оказывается при проверке значительно меньше паспортной. Причин, вызывающих снижение подачи компрессора, много: увеличенное по сравнению с нормативным «вредное» пространство; неплотности всасывающих и нагнетательных клапанов, поршневых колец,

сальников; уменьшенные сечения клапанов; завышенные подъем и толщина клапанных пластин, а также температура всасываемого воздуха и др.

Существуют разные методы определения подачи компрессора. Наиболее простым и точным из них является определение подачи с помощью дрос­сельного расходомера.

Для испытания может быть использован дроссельный прибор, имею­щийся на нагнетательном воздухопроводе компрессора и служащий для экс­плуатационных измерений. К дроссельному прибору подключается дифма- нометр лабораторного типа.

На компрессорной станции, оборудованной несколькими компрессорами, дроссельный прибор для проведения испытания должен быть установлен на нагнетательной линии каждого компрессора.

При определении фактической подачи также используют: пружинные манометры для измерения давления сжатого воздуха, воды и масла; ртутные термометры для измерения температуры воздуха, воды и масла; барометр; тахометр для измерения частоты вращения вала компрессора; электроизме­рительный прибор для измерения мощности, потребляемой компрессором.

Подача компрессора по условиям всасывания, м³/ч, определяется по формуле

гдеА — коэффициент, зависящий от внутреннего диаметра трубы, диаметра отверстия диафрагмы, шероховатости трубы, заострения входной кромки диафрагмы и других факторов. Значение А принимается в зависимости от отношенияd/D (D— внутренний диаметр воздухопровода, см;d— диаметр отверстия диафрагмы, см);Δр — перепад давления на диафрагме, измеряе­мый диафанометром, Па; р₀, р₁ — абсолютное давление воздуха на линии всасывания и сжатого воздуха перед диафрагмой, Па; T₀, Т₁ — абсолютные

температуры воздуха на линии всасывания и сжатого воздуха перед диа­фрагмой, К.

Фактическая подача компрессора должна быть не менее 90 % номиналь­ной. Если фактическая подача поршневого или ротационного компрессора составляет менее 90%, а турбокомпрессора менее 95 % номинальной, то комп­рессор должен быть остановлен на капитальный ремонт.

Удельный расход электроэнергии на 1000 м³ воздуха, взятого при нор­мальных условиях, находится по данным испытаний компрессора, проводи­мых в целях определения его подачи:

где Э — затраты электроэнергии на компрессорной и насосной станциях за время испытаний, кВт•ч; Q_факт — фактическая подача компрессора, установленная при испытаниях по условиям всасывания, м³/ч; а — коэффициент перехода от параметров при действительном состоянии воздуха к парамет­рам при нормальных условиях; τ — длительность испытания,ч. Коэффициент а вычисляется по формуле

где ρ — плотность всасываемого воздуха, кг/м ;t₀— температура всасывае­мого воздуха, °С; В — барометрическое давление наружного воздуха во время испытания, мм рт. ст.

ЗначениеЭ зависит от типа компрессора, развиваемого им давления, наличия или отсутствия охлаждения и меняется в пределах 80—140 кВт • ч

на 1000 м сжатого воздуха. В любом элементе СВС между компрессором и потребителем эта величина увеличивается вследствие потерь в системе, а у потребителя она может быть в 1,5—2,0 раза выше приведённого значения.

Существует и расчётный метод определения удельного расхода электро­энергии на привод компрессора и насосов систем оборотного водоохлаждения, базирующийся на расчете работы сжатия для идеального и далее дей­ствительного процессов сжатия.

На последующих этапах энергоаудита СВС составляют баланс сжатого воздуха в целом по предприятию и проводят сопоставление нормированных и действительных расходов сжатого воздуха, определяют непроизводитель­ные расходы (утечки) воздуха в сетях и у потребителей. Примерный вид баланса воздуха приведён на рис. 12.13.

Анализ баланса по целевому направлению позволяет определить долю использования сжатого воздуха по различным направлениям (потенциаль­ная и кинетическая энергия) в расходах его по предприятию в целом и по отдельным цехам, а также долю различных потребителей (пневмомеханизмов) в рамках каждого направления. Анализ данных о потерях энергии и утечках при производстве, транспортировке и распределении сжатого воз­духа по отдельным цехам и потребителям позволяет оценить резервы повы­шения эффективности потребления и производства сжатого воздуха на пред­приятии в целом, на компрессорных станциях и у отдельных наиболее крупных потребителей.

При сравнении фактических показателей с нормативными и аналогич­ными показателями на энергоэффективных предприятиях проводят анализ эффективности использования сжатого воздуха, а также электроэнергии и энергоносителей, расходуемых на его производство.

В табл. 12.5 приведены данные о непроизводительных затратах электро­энергии, связанных с утечками воздуха.

Далее заполняется энергетический паспорт предприятия по компрессор­ному оборудованию, форма которого приведена в табл. 12.6.

Рис. 12.13. Распределение сжатого воздуха между потребителями на целлюлозно-бумажном комбинате:

1 — на сторону, 6,4 %;2 — цех подготовки древесного сырья, 8,0 %;3 — варочный цех, 5,9 %;4 — цех регенерации щелоков и производства извести, 6,2 %;5 — отбельный цех, 14,6 %;6 — бумагоделательная машина 1, 1,7 %; 7 — картоноделательная машина, 13,1 %;9 — бумаго­делательная машина 4,10,6 %;10 — бумагоделательная машина 5,10,6 %;11 — цех полуфабри­катов высокого качества, 5,9 %;12 — ТЭЦ, 4,9 %;8,13—15 — остальное, 5,9 %

Таблица 12.5