*111899*

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ/ 5.Энергетика

К.т.н. Барбасова Т.А.

Южно-Уральский государственный университет, Россия

Энергетическая эффективность теплоэнергетических комплексов промышленных предприятий

Одной из базовых задач развития общественного производства в настоящее время является повышение эффективности использования энергетических ресурсов. Повышение эффективности использования энергетических ресурсов обеспечивает не только снижение себестоимости продукции и рост ее конкурентоспособности, но и служит также основным фактором снижения экологической нагрузки на окружающую среду, и, следовательно, обеспечения устойчивого развития.

На крупных промышленных предприятиях важную роль для повышения эффективности использования энергетических ресурсов в обеспечения эффективного снабжения ресурсами технологических потребителей является как управление режимами сложных сетей технологического пароснабжения так и управление режимами потребления энергетических ресурсов, в частности топливных газов.

Теплоэнергетические комплексы металлургических предприятий

Теплоэнергетические комплексы металлургических предприятий включают подсистемы выработки, распределения, аккумулирования и потребления энергетических ресурсов (ЭР). Режимы работы данных подсистем определяются режимами работы технологического оборудования основного металлургического производства и характеризуются существенными колебаниями в выработке и потреблении ЭР. Вместе с тем объемы потребления ЭР и утилизации вторичных энергоресурсов (ВЭР) напрямую определяют энергоемкость металлургического производства, а технические параметры ЭР – качество выпускаемой продукции. Отсюда важной практической задачей является организация эффективного управления энергетическими комплексами металлургических предприятий, учитывающего динамику процессов выработки, распределения, аккумулирования и потребления ЭР, а также влияние отклонений параметров ЭР на качество производимой продукции.

Ведущую роль в повышении эффективности энергетических комплексов металлургического производства, в частности распределенных сетей паро- и водоснабжения, играют автоматизированные системы управления (АСУ). Базовым требованием к построению подобных систем является формирование текущей информации о технико-экономических параметрах технологических процессов. Перспективным подходом, позволяющим значительно повысить эффективность автоматизированного управления технологическими процессами по сравнению с существующим уровнем, является введение упреждающего управления по критериям энергетической эффективности и реализация на его основе соответствующих систем автоматизированного управления.

Оптимизация режимов теплоэнергетического комплекса металлургического предприятия

Рассмотрим задачу оптимизации режимов энергетического комплекса металлургического предприятия. Основной целью является повышения эффективности использования топлива утилизируются вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) металлургического производства. В качестве ВЭР могут выступать доменный газ, коксовый газ и другие виды ресурсов. Утилизация ВЭР на металлургических предприятиях дает значительный энергосберегающий эффект, так как позволяет экономить использование природного газа.

В реальных условиях на предприятиях проблемным вопросом пароснабжения являются переменные режимы, которые характеризуются большими колебаниями производительности источников и большими колебаниями потребления пара [1].

Тем самым работа потребителей пара, создает существенное ограничение на пароснабжение потребителей металлургического предприятия, так как резко переменные режимы пароснабжения приводят как к недогрузке энергетического оборудования и недовыработке электрической энергии, так и недорасходу пара. Потери обусловлены выбросами пара на свечу.

Также на металлургическом производстве большое внимание уделяется снижению объема потребления топливных газов. Потребление топливных газов на металлургических предприятиях составляет существенную долю себестоимости производимой продукции. Среди топливных газов особо следует выделить доменный газ, так как он представляет собой вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) металлургического производства.

Полная утилизация доменого газа дает значительный энергосберегающий эффект, так как позволяет экономить строго лимитированный покупной ресурс – природный газ. Кроме указанного утилизация доменного газа (устранение сжигания доменного газа в “свече”) приведет к улучшению экологической составляющей производства и получению дополнительной прибыли от продажи квот на выбросы в соответствии с Киотским протоколом.

Общая задача повышения энергетической эффективности рассматриваемой системы может быть выполнена на основе решения следующих частных задач:

‑ оптимизации энергетического баланса;

‑ максимизация потребления доменного газа;

‑ минимизации потребления природного газа;

‑ оптимизации КПД отдельных энергетических объектов;

‑ оптимизация КПД электрических станций предприятия.

Одним из аспектов решения задачи оптимизации энергетического баланса предприятия является оптимизации распределения нагрузок котлов.

На рисунках 2 и 3 представлены диаграммы работы котлов типа ТП-200 и Ганомаг. Для котла №7 (рисунок 2) при снижении паропроизводительности с 220 т/ч до175 т/ч возможно увеличить потребление доменного газа на 40 тыс. м³ в час.

Рис. 2. Диаграммы работы котла №7 ТП-200 при потреблении природного и доменного газов

Рис. 3. Диаграммы работы котла №1 “Ганомаг” при потреблении природного и доменного газов

Для котла №1 (рисунок 3) зависимость потребления доменного газа от паропроизводительности выражена незначительно. Компенсировать паропроизводительность, сниженную за счет регулирования режимов кота №7, целесообразно котлами со слабо выраженными регулировочными характеристиками (котел №1).

Представленные диаграммы, составленные для совместного сжигания природного и доменного газов, позволяют рассмотреть возможность увеличения потребления доменного газа и уменьшения сжигания газов на “свече” с одной стороны и уменьшении выбросов пара с другой стороны.

В результате решения рассмотренной задачи потребление доменного газа блоком котлов №7 и №4 возможно увеличить на 65 тыс. м3/час, что приводит к уменьшению потребления природного газа на 14 тыс. м3/час.

Заключение

В результате внедрения системы управления энергетическими потоками в теплоэнергетическом комплексе металлургического предприятия возможно получить значительную экономию потребления природного газа путем перераспределения потребления доменного газа, выработки пара энергетическими агрегатами.

Литература

1. Автоматизированные системы управления в энергосбережении (опыт разработки): монография / под ред. Л.С. Казаринова / Казаринов Л.С., Шнайдер Д.А., Колесникова О.В., Барбасова Т.А. и др. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, издатель Т. Лурье, 2010. – 228 с., ил.