7.2.1. Роль, задачи и структура энергетического хозяйства

Современные химические предприятия являются крупнейшими потребителями энергии и энергоносителей, в частности электроэнергии, топлива, пара, сжатого воздуха, воды и т.д. Производства: азотное, полимерных материалов, продуктов органического синтеза, основной химии – расходуют более 70% электрической и более 80% тепловой энергии, потребляемых химической промышленностью. Наиболее энергоемкими из химических продуктов являются аммиак, аммиачная селитра, азотная кислота, желтый фосфор, синтетический каучук, химические волокна, пластмассы и некоторые другие.

По характеру использования потребляемая энергия подразделяется на силовую, технологическую и производственно-бытовую. Силовая энергия приводит в движение технологическое оборудование, подъемно-транспортные средства; технологическая – служит для изменения свойств и состояния материалов; производственно-бытовая – расходуется на освещение, вентиляцию, отопление и другие цели.

Электрическая энергия приводит в движение машины, агрегаты, станки в основных и вспомогательных цехах, используется в технологических процессах, для освещения зданий. В технологических процессах электроэнергия используется в электролизе (разложении и синтезе), электротермии (нагревании, плавлении, возгонке и т.д.), в электромагнитных процессах и в электростатических разрядах для осаждения туманов и пыли, в электротехнологических процессах.

Тепловая энергия используется в операциях нагревания, выпарки, перегонки, сушки, обжига, спекания, плавления и многих других, потребляется для отопления зданий.

В качестве энергоносителей (энергетический ресурс, непосредственно используемый на стадии конечного потребления) выступают твердое (уголь, горючие сланцы, торф), жидкое (мазут, дизельное топливо), газообразное (природный, искусственный, вторичный газ) топливо, переменный и постоянный электрический ток, пар, горячая и охлажденная вода, воздух, инертные газы. При выборе энергоносителей, как правило, руководствуются получаемым экономическим и техническим эффектом в том или ином процессе. Например, в производстве карбида кальция, где имеет место высокотемпературный процесс (свыше 1800-2000^оС), эффективно использовать постоянный электрический ток. В большей части процессов обжига целесообразно использовать газ. Средне- и низкотемпературные процессы наиболее эффективно осуществлять с использованием пара, горячей воды или определенных видов топлива.

 Для химических производств характерен интенсивный теплообмен, и многие технологические процессы протекают с выделением большого количества тепла и других вторичных энергетических ресурсов. Вторичные энергетические ресурсы получаются либо как побочные продукты, либо как отходы основного производства. В химических производствах к их числу относятся печные и реакционные газы высокой температуры, горячая вода, теплота отбросных жидкостей и технологических газов, получаемых в печах и колоннах синтеза, и некоторые другие виды вторичных энергетических ресурсов.

В организационном отношении энергетическое хозяйство химического предприятия разделяется на части: общезаводскую и цеховую.

К общезаводской части относятся:

- эксплуатационные энергетические цехи, осуществляющие эксплуатационное обслуживание генерирующих, преобразовательных установок и сетей общезаводского назначения; эти цехи могут быть объединены в составе заводских электростанций или частично в составе промышленных котельных;

- ремонтно-монтажные цехи, выполняющие работы по ремонту и монтажу специализированного энергооборудования в масштабе всего химического предприятия.

К цеховой части принадлежат первичные энергоприемники, местные утилизационные установки, отопительные, вентиляционные приборы, внутрицеховые распределительные сети, энергоаппаратура основных производственных цехов.

Руководство энергохозяйством химического предприятия осуществляет главный энергетик. Состав и структура отдела главного энергетика зависят от ряда факторов: типа производства, объема выпуска продукции, энергоемкости продукции, развития кооперации с другими предприятиями и т.д.

Руководство энергетическими цехами осуществляют их начальники, в распоряжении которых имеется соответствующий аппарат; численность и состав его находится в зависимости от размера цеха.

Энергетические цехи, в свою очередь, делятся на участки, во главе которых стоят мастера, непосредственно организующие их работу. Работу дежурного персонала координируют сменные инженеры, подчиняющиеся начальникам цехов, а при крупном энергетическом хозяйстве – еще и дежурному энергетику предприятия.

Основными задачами энергетического хозяйства являются:

- бесперебойное обеспечение предприятия, его подразделений и рабочих мест всеми видами энергии с соблюдением установленных для нее параметров – напряжения, давления, температуры и др.;

- рациональное использование энергетического оборудования, его ремонт и обслуживание;

- эффективное использование и экономное расходование в процессе производства всех видов энергии.

Энергохозяйство крупных химических предприятий состоит из многих подразделений: теплоэлектроцентраль (ТЭЦ); парокотельные установки; электрические подстанции и сети; цеховые электроустановки; печи; газогенерирующие установки и газовые сети; компрессорные установки и сети от них; вакуум установки и сети от них; устройства водозабора и водоснабжения; водосбросные, очистные, канализационные сооружения и сети; топливное хозяйство; цехи и мастерские по ремонту энергооборудования; установки вентиляции и кондиционирования воздуха; устройства и сети связи и сигнализации; лаборатории (электротехническая, КИП и др.).

7.2.2. Планирование потребности предприятия в энергии различных видов

Определение потребности предприятия в энергоресурсах и учет их расхода основываются на составлении энергетических и топливных балансов. Балансовый метод планирования дает возможность рассчитать потребность предприятия в энергии и топливе различных видов исходя из объема производства на предприятии и прогрессивных норм расхода, а также определить наиболее рациональные источники потребления этой потребности за счет получения энергии со стороны и собственного производства ее на предприятии.

Энергетические балансы классифицируются по следующим признакам:

- назначению – перспективные, текущие, отчетные;

- видам энергоносителя – частные по отдельным видам энергоносителя (уголь, нефть, пар, газ, вода) и общие по сумме всех видов топлива;

- характеру целевого использования энергии (силового, технологического, производственно-хозяйственного значения).

Перспективные балансы составляются на длительный срок и используются при проектировании, реконструкции производства и для развития энергохозяйства предприятия в целом.

Текущие плановые балансы составляются на год с разбивкой по кварталам и являются основной формой планирования и потребления энергии всех видов.

Отчетные (фактические) балансы предназначены для контроля за потреблением энергоносителей и выполнением плановых балансов, а также служат основным материалом для анализа использования носителей, оценки работы в области рационализации энергохозяйства и экономии (перерасхода) топлива и энергии.

Определение потребности предприятия в энергоресурсах базируется на использовании прогрессивных норм расхода. Для использования топлива и энергии различных видов применяются удельные нормы.

Под прогрессивной нормой расхода энергии и топлива понимается минимально допустимый ее расход, необходимый для изготовления единицы продукции или выполнение единицы работы в наиболее рациональных условиях организации производства и эксплуатации оборудования.

Потребность в электроэнергии на производство химической продукции (технологические и двигательные цели) рассчитывается по формуле

Q_ээ= N_у К_с Т_макс ,                                      (45)

где N_у – установленная мощность, кВт;

К_с – коэффициент спроса, определяемый как произведение коэффициента одновременности (отношение одновременной нагрузки ко всей присоединенной мощности данного потребителя) на коэффициент среднего использования мощности электромоторов;

Т_макс – число часов максимума нагрузки.

Плановая потребность в электрической ив тепловой энергии на производство данного вида химической продукции может быть установлена путем умножения запланированных норм расхода энергии на единицу продукции на плановый ее выпуск по формулам

Q_ээ=Н_ээ В_пл,                                         (46)

Q_тэ=Н_тэ В_пл,                                         (47)

где Н_ээ, Н_тэ – нормы расхода электрической и тепловой энергии на производство единицы химической продукции;

В_пл – планируемый объем производства химической продукции в натуральном выражении.

Кроме потребности в электрической и тепловой энергии на производственные нужды планируется потребность в них для целей освещения, отопления, вентиляции, а также рассчитываются потери в заводских сетях, трансформаторах, паропроводах.

Потребность в электроэнергии на освещение рассчитывают по формулам

Q_ээ.о = ,                             (48)

Q_ээ.о = ,                                 (49)

где С_св – число светильников (лампочек) на участке, в цехе, на предприятии, шт.;

N_л – средняя мощность одного светильника (лампочки), Вт;

Т_эф – эффективный фонд времени работы потребителей электроэнергии за плановый период (месяц, квартал, год), ч;

К_о – средний коэффициент одновременной работы потребителей энергии;

h – норма освещения 1м² площади, Вт;

S – площадь освещаемого здания, м².

Расход пара на отопление здания рассчитывается по формуле

Q_п = ,                                       (50)

где q_п – расход пара на 1м² здания при разности наружной и внутренней температур в 1⁰С;

t_o – разность наружной и внутренней температур отопительного периода, ⁰С;

Т – время отопительного периода, ч;

V_з – объем здания (по наружному обмеру), м³;

J – теплосодержание пара (540 ккал).

Потери электроэнергии в заводских сетях и трансформаторах определяют по установленному для данных условий проценту.

7.2.3 Основные пути совершенствования работы энергетического хозяйства и его технико-экономические показатели

Основными направлениями рационализации энергопотребления являются правильный выбор энергоносителей, ликвидация прямых потерь, совершенствование технологии и организации производства, ориентация на ресурсосберегающие технологии, бережное использование энергии и вторичных энергоресурсов.

Основные направления по совершенствованию энергетического хозяйства условно подразделяются на энергетические, технологические, мероприятия по улучшению режима работы, общепроизводственные и организационные.

К энергетическим относятся такие мероприятия, как замена энергоносителей одного другим, повышение экономичности выработки энергии, широкое использование вторичных энергоресурсов, снижение потерь и т.д.

К технологическим мероприятиям относят внедрение нового более совершенного оборудования, технологии, так как отсталая недостаточно отработанная технология часто приводит к дополнительным расходам топливной энергии из-за брака, дефектов продукции.

Мероприятия по улучшению режима работы включают повышение загрузки оборудования, снижение холостых ходов и простоев нагревательного оборудования, замена оборудования периодического действия на оборудование непрерывного действия и т.д.

К общепроизводственным мероприятиям относятся внедрение экономичных систем производственной вентиляции и промышленного водоснабжения, замена ламп накаливания люминесцентными источниками света и т.д.

Организационные мероприятия включают внедрение контрольно-измерительной аппаратуры, технического нормирования энергопотребления, четкую организацию первичного учета расхода энергоресурсов.

К основным технико-экономическим показателям, характеризующим работу энергетического хозяйства, относятся:

- себестоимость единицы энергоресурса;

- доля затрат на энергию в себестоимости продукции;

- расход энергии на единицу продукции;

- размер вторичного использования энергоресурса;

- энерговооруженность труда, представляющая собой количество энергии, приходящейся на одного рабочего в год;

- коэффициент мощности (cos j ) и коэффициент спроса, характеризующие степень использования и качества эксплуатации электрооборудования.