Способы и средства энергосбережения на предприятиях и в организациях

Системы энергообеспечения предприятия (организации). Условие функционирования любого предприятия, фирмы – надежное энергообеспечение их производственной или посреднической деятельности. Размеры, структура, исполнение системы энергообеспечения зависят от отраслевого профиля, применяемых технологий, масштабов производства предприятия или оказываемых фирмой услуг.

В рамках энергохозяйства предприятия различают первичные и вторичные энергоресурсы. Первичные – это энергоресурсы, поступающие на предприятие в готовом для потребления виде или специально вырабатываемые непосредственно на предприятии для осуществления технологических или вспомогательных, сервисных целей. Вторичные энергоресурсы, или «энергетические отходы» - это энергоресурсы, образующиеся как попутные при осуществлении технологических процессов. В табл. 8.1 представлены возможные виды первичных и вторичных энергоресурсов, образующих энергетические потоки внутри предприятия.

Система энергообеспечения предприятия может быть разделена на подсистемы по видам энергоносителей. В каждой из этих подсистем могут быть выделены источник энергии, система распределения, потребители, утилизаторы энергетических отходов. По взаимному расположению источника энергии и потребителей различают системы центрального и местного энергоснабжения. Все подсистемы энергообеспечения предусматривают резервирование, определяемое категорией потребителя. Подсистемы энергообеспечения различными энергоносителями, как правило, взаимосвязаны как в структурном, так и режимном отношениях.

Таблица 8.1

Виды первичных и вторичных энергоресурсов

Одним из основных первичных энергоресурсов на промышленных предприятиях является топливо. Ему соответствует система топливообеспечения. Топливо на предприятиях сжигается в преобразовательных энергоустановках для производства тепловой или электрической энергии, а также может служить для осуществления технологических процессов, например, на металлургических, энергетических, коксохимических, нефтеперерабатывающих предприятиях. В зависимости от потребностей производства топливо может использоваться в твердом виде: уголь, кокс, горючие сланцы, – в жидком виде: мазут, дизельное топливо, бензин, в газообразном: природный газ, технологические газовые отходы. Снабжение предприятий мазутом и углем обычно производится по железнодорожным путям, газом - по технологическим газопроводам. Для Беларуси экономически целесообразно использование местных видов твердого топлива: отходов древесины и торфа. Применение отходов древесины как возобновляемого источника энергии имеет как экономическое, так и экологическое значение и требует создания инфраструктуры сбора, переработки, хранения и доставки. На территории предприятия имеется система хранения, переработки и распределения топлива.

Основными первичными энергоресурсами на любом современном предприятии являются электрическая и тепловая энергия. При централизованной системе снабжения электроэнергия поступает из энергосистемы по воздушным или кабельным линиям электропередачи на головную подстанцию предприятия и распределяется по заводским электрическим сетям между конечными потребителями. При этом происходит трансформация электрической энергии с напряжения 110 кВ и выше на входе головной подстанции до 6–10 кВ в распределительных сетях на территории завода и до 0,4–0,6 кВ – в распределительных пунктах. Тепловая энергия поступает от теплоцентралей (ТЭЦ) энергосистемы в виде пара различного давления и горячей воды разной температуры по теплосетям и распределяется к потребителям по распределительным сетям предприятия. Подсоединение теплопотребителей к тепловой сети осуществляется через тепловые пункты, на которых производится преобразование вида теплоносителя или его параметров: давления и температуры. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные – ИТП для подсоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения одного здания и центральные – ЦТП для подсоединения названных систем двух и более зданий. При децентрализованных системах энергоснабжения электрическая энергия вырабатывается собственными генераторами, работающими на паровых или газовых турбинах либо дизельных двигателях. Излишки электроэнергии предприятие может продавать энергосистеме. На отдельных предприятиях потребности в электроэнергии могут покрываться как собственными источниками, так и частично закупкой в энергосистеме. Тепловая энергия может вырабатываться на собственной заводской ТЭЦ или котельной.

Котельные работают обычно на мазуте, газе, реже на угольной пыли, древесных отходах. Значительным источником тепловой энергии на заводах с высокотемпературными технологиями являются котлы-утилизаторы, использующие тепловые отходы или вторичные энергоресурсы.

Среди первичных энергоресурсов, широко применяемых для технологических целей, следует назвать сжатый воздух и хладагенты (жидкий азот, кислород, фреон). Сжатый воздух вырабатывается на заводских компрессорных станциях, электропривод которых осуществляется мощными синхронными электродвигателями. Заводы с технологическим потреблением сжиженных газов используют собственные станции сжижения или хранилища привозимых хладагентов.

К системам энергообеспечения относятся также системы снабжения технологической и хозяйственно-питьевой водой, канализации, очистки и утилизации сточных вод. Современные технологии очистки производственных вод позволяют обеспечить оборотную рециркуляционную систему водоснабжения с получением биогаза, служащего топливом для выработки тепловой или электрической энергии.

Рассмотрим основные направления потребления и использования перечисленных энергоресурсов. В целевом аспекте следует различать потребление энергоресурсов на технологические нужды и вспомогательные производственные и хозяйственно-бытовые нужды предприятия.

Технологическое энергопотребление включает следующие способы применения энергоресурсов:

• топлива – в различного рода печах и сушильно-выпарных устройствах для технологической обработки материалов и изделий: нагрева и плавки металлов, обжига строительных материалов, термической переработки топлива, получения перегретого пара, горячей воды, сушки сырьевых материалов и изделий и т. д.;

• электрической энергии – для электропривода (синхронные и асинхронные электродвигатели, двигатели постоянного и переменного тока) технологических механизмов и машин и для электронагрева в дуговых плавильных печах, электросварки, процессов промышленной электротермии: индукционного нагрева (закалка, плавка, штамповка, ковка и др.) и диэлектрического нагрева (сушка, склеивание, спекание и др.), для систем управления и автоматики;

• тепловой энергии – для нагрева (пропарки, сушки) сырья и готовой энергии сжатого воздуха – для пневмопривода, пневмотранспорта, очистки, обдувки сырья или готового продукта;

• энергии хладагентов – для процессов охлаждения, замораживания сырьевых, промежуточных, готовых материалов и изделий;

• энергии потоков воды и других жидкостей – для обмыва, очистки технологических поверхностей, охлаждения, переноса рабочих веществ и т.п.

Вспомогательные производственные и хозяйственно-бытовые энергозатраты включают затраты энергии на обеспечение функционирования систем освещения, отопления, вентиляции, кондиционирования, водо- и газоснабжения, очистки и утилизации производственных отходов, приводов механизмов собственных нужд предприятия или фирмы, устройств выработки сжатого воздуха, тепловой, электрической энергии для технологических процессов, внутризаводской транспортировки, складирования сырья и готовой продукции и т.п. Таким образом, это энергозатраты, не связанные с основными технологическими процессами и непосредственным выпуском продукции.

В табл. 8.2 указаны основные элементы систем энергоснабжения предприятия. Во всех элементах этих систем – звеньях получения, преобразования, передачи, распределения и потребления всех видов энергоносителей – имеют место потери энергии, а следовательно, существуют возможности оптимизации энергозатрат, как в системах собственных нужд, так и технологического энергообеспечения предприятия или фирмы.

Таблица 8.2

Системы энергоснабжения предприятий

Немаловажное значение имеют режимы энергопотребления, т.е. изменение уровня потребления энергии во времени. Они определяются нуждами технологии и режимами производства или оказываемыми услугами. Поэтому возможности оптимизации энергопотребления в этом направлении лимитируются технологическими ограничениями или требуют реорганизации производства и совершенствования технологий. Оптимизация технологических процессов, конструкций и режимов работы производственного оборудования по критерию энергозатрат получила название технологического энергосбережения. Многообещающими средствами оптимизации режимов энергопотребления является использование внутризаводских систем и устройств аккумулирования, а также, при централизованном снабжении электроэнергией, - методов так называемого встречного регулирования графиков электрической нагрузки предприятия. Такое регулирование предполагает оптимизацию режимов внутризаводского потребления навстречу изменениям графика нагрузки энергосистемы с целью компенсации последних для минимизации платы за энергоресурсы. Встречное регулирование как средство оптимизации работает при наличии системы тарифов, отвечающих реальным затратам на производство, передачу и распределение электроэнергии.

Взаимозаменяемость энергоресурсов и энергоустановок ставит задачу оптимального выбора энергоносителей и компонентов систем энергохозяйства предприятия и определяет важную часть еще одного направления энергосбережения - структурного. Структурное энергосбережение в рамках предприятия или фирмы включает также оптимизацию структуры номенклатуры выпускаемой продукции или оказываемых услуг, структур применяемых сырья, технологий и производственного оборудования.

Качество и эффективность технологических процессов, конкурентоспособность готовой продукции или услуг предприятия в значительной степени определяются их энергетической эффективностью. Обеспечение последней означает эффективное энергоиспользование – уровень и структуру потребления энергоресурсов, исключающие их нерациональный расход и ненормативные потери. Этим определяется цель управления энергоиспользования (энергоменеджмента) на предприятии или фирме.

Управление энергоиспользованием. Следует различать контуры внешнего и внутреннего управления энергоиспользованием предприятия. Исходя из выполненного краткого анализа структуры, технологий, режимов энергообеспечения предприятия, сформулируем принципы и задачи внутреннего управления энергоиспользованием:

• принятие энергосберегающих решений и их реализация на стадиях проектирования, строительства и монтажа: выбор строительной площадки, размещение зданий, сооружений, объектов на территории предприятия, их ориентация, выбор типа зданий, строительных и конструкционных материалов, технологий, производственного и вспомогательного оборудования, систем и инфраструктур инженерного обеспечения, управления и т.д.;

• организационная согласованность финансовой, технологической и энергетической политики и дисциплины на предприятии;

• экономическое стимулирование и мотивация всех подразделений, служб, персонала предприятия на энергосбережение; экономические выгоды от энергосберегающих мероприятий и средств должны покрывать затраты на них и распределяться с целью их скорейшего внедрения;

• учет и контроль потоков всех энергоресурсов и энергоносителей;

• создание автоматизированной системы управления энергоиспользованием на предприятии и подсистем ее обеспечения;

• энергетические обследования и аудиты предприятия в целом и его подразделений с целью оценки потенциала энергосбережения, определения плана и приоритетов мероприятий по снижению энергозатрат (в их числе изменение условий эксплуатации оборудования, рационализация режимов энергопотребления, модернизация технологических процессов и т.д.). Внешнее управление энергоиспользованием отдельных предприятий осуществляется посредством правовых, экономических, финансовых, административных механизмов, определенных государственной политикой энергосбережения и осуществляемых через государственные органы энергосбережения.

Таким образом, обеспечение эффективного энергоиспользования на предприятии или фирме предполагает два параллельных процесса оптимизации систем энергообеспечения, технологий и организации производств по энергозатратам. Внутренняя оптимизация осуществляется в рамках обеспечения рентабельности предприятия и внешняя - в рамках непротиворечия государственным интересам.

Действенными механизмами внешнего контура управления энергоиспользованием в условиях поворота к рыночной экономике являются обоснованная тарифная политика на энергоносители, выполняющая коммуникативную функцию и обеспечивающая ценовые стимулы энергосбережения, обязательные, периодически выполняемые на независимой основе энергоаудиты предприятий, создание конкурентной среды в производстве и снабжении энергоресурсами.

Технические направления повышения эффективности энергоиспользования. Государственная программа «Энергосбережение» определила приоритетные технические направления энергосбережения в Республике Беларусь, на выполнение которых в первую очередь должны концентрироваться усилия:

• учет и регулирование ТЭР;

• малые и мини-ТЭЦ;

• использование ВЭР (вторичных энергоресурсов);

• котельные и тепловые сети;

• парогазовые установки в энергетике;

• регулируемый электропривод;

• системы освещения;

• холодильная техника и компрессорное оборудование;

• строительные конструкции и теплоизоляционные материалы;

• теплонасосные установки;

• автоматизированные системы управления технологическими процессами;

• нетрадиционные и возобновляемые источники энергии;

• внедрение новых технологий и оборудования.