Библиографический список

1. Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года: Утв. Постановлением Правительства РФ от 17 ноября 2001 г. № 796, с изм., внес. Постановлением Правительства РФ от 29 декабря 2001 г. № 923 // Российская газета. 2001. 11 декабря.

2. ГОСТ Р 51379-99. Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов. Основные положения. Типовые формы.

3. Отчет по энергетическому обследованию Екатеринбургского шинного завода / Предприятие «Энергоаудит»; Руководитель п.К.Иванов. Екатеринбург, 2001. 96 с.

4. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов / Екатеринбургский шинный завод. Екатеринбург, 2001. 32 с.

3.2. Раздел «Энергосбережение» в дипломном проекте

«Контактно-компрессорное отделение (ККО) сернокислотного цеха (СКЦ)

с аппаратом нестационарного окисления SO₂»

Постановка проблемы

В Постановлении Правительства РФ от 17 ноября 2001 г. № 796 (с изменениями от 29 декабря 2001 г.) «О федеральной целевой программе «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 гг. и перспективу до 2010 г.» [1] сформулирована задача - снизить энергоемкость отраслей экономики России путем перевода экономики России на энергосберегающий путь развития за счет всемерного использования энергосберегающих технологий и оборудования, при этом должно обеспечиваться снижение негативного воздействия на окружающую природную среду как объектов ТЭК, так и энергопотребляющих производств.

Одним из основных направлений энергосбережения в контактно-компрессорном отделении СКЦ является снижение потребления топлива на обеспечение конверсии диоксида серы в триоксид. Это может быть обеспечено за счет применения аппарата нестационарного окисления SO₂ в SO₃, предназначенного для переработки низкоконцентрированных (слабосернистых) отходящих газов металлургических производств в серную кислоту. Он отличается от применяемых в настоящее время классических многополочных контактных аппаратов автотермичностью и значительно меньшей металлоемкостью. Основная идея нестационарного способа окисления SO₂ состоит в том, что катализатор выполняет не только свое основное назначение – ускорение реакции, но также и функцию регенератора теплоты [2].

Анализ существующего положения

При окислении SO₂ в SO₃ в обычном стационарном контактном аппарате автотермичность процесса обеспечивается при концентрации SO₂ 7 – 8 %. При более низких концентрациях, для поддержания высокой активности катализатора (контактной массы), достигаемой при температурах на уровне 400 – 450°С, требуется постоянное использование в качестве внешнего источника тепла теплогенератора (обычно - пускового подогревателя), работающего на жидком или газообразном топливе. В условиях рассматриваемого предприятия цветной металлургии, при работе контактного узла на отходящих газах конвертерного медеплавильного производства, начальная концентрация SO₂ составляет от 1 до 4%, что не может обеспечить автотермичность процесса контактирования.

Для достижения устойчивого процесса окисления SO₂ в SO₃ из конвертерных газов на данном предприятии цветной металлургии приходится сжигать в топке пускового подогревателя природный газ и подавать отходящие дымовые газы на догревание технологических газов в контактном узле. Количество израсходованного в 2001 г. на эти цели природного газа в СКЦ составило 4058,3 тыс. м³/год, при этом расход электроэнергии на привод воздуходувок и дымососов составил 431043 кВт·ч/год [3]. В результате применения аппарата нестационарного окисления SO₂ в SO₃ в 2002 г. потребление энергоресурсов на производство серной кислоты уменьшится. Показатели работы цеха в 2001 г. и предполагаемое снижение расхода природного газа и электроэнергии в 2002 г. представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Показатели работы СКЦ предприятия (по ГОСТ Р 51379-99)

Позиция	Показатель	Единица измерения	Базовый год (2001)	Текущий год (2002)
1	Объем производства продукции	тыс. руб.	60541,8	58779,0
2	Производство продукции в натуральном выражении (в пересчете на моногидрат)	т	248925	241677
2.1	Основная продукция	-	Серная кислота
3	Потребление энергоресурсов	т у.т. тыс. руб.	4680 2561,3	3008 1650,9
4	Энергоемкость производства продукции	т у.т. тыс. руб.	0,0773	0,0512
5	Доля платы за энергоресурсы в стоимости произведенной продукции	-	0,0423	0,0281

Таблица 2

Общее потребление энергоносителей в СКЦ (по ГОСТ Р 51379-99)

Энергоноситель	Единица измерения	Потребленное количество в 2001 году	Проектное потребление в 2002 году
Котельно-печное топливо	т у.т.	4626,5	2972,3
Газообразное топливо	тыс. м3	4058,3	2607,3
Переводной коэффициент в условное топливо	1 тыс. м3 природного газа (тюменского, Ямбургского месторождения) = 1,14 т у.т.
Электроэнергия	МВт·ч	431,043	287,244

Расчет потребленных энергоресурсов в СКЦ в единицах условного топлива выполнен следующим образом.

Потребление в 2001 году:

• природного газа:

4058,3 · 1,14 = 4626,5 т у.т./год,

• электроэнергии:

431,043 / 8,14 = 52,9 т у.т./год,

где 8,14 тыс. кВт·ч / т у.т. – переводной коэффициент в условное топливо;

• всего потребление энергоресурсов:

4626,5 + 52,9 = 4679,4 т у.т./год.

Аналогичным образом, проектный расход энергоресурсов в 2002 году:

2972,3 + 35,3 = 3007,6 т у.т./год.

Энергоемкость производства продукции в 2001 году определена следующим путем:

4679,4 / 60541,8 = 0,0773 т у.т. / тыс. руб.

Таким образом, за счет внедрения контактного аппарата нестационарного окисления энергоемкость производства серной кислоты уменьшится на величину:

0,0773 - 0,0512 = 0,0261 т у.т. / тыс. руб.,

что составляет 33,8 %.

При этом эффект в материальной форме выразится в снижении суммарного потребления энергоресурсов:

4679,4 – 3007,6 = 1671,8 т у.т. / год,

что составит в денежном выражении 910,4 тыс. руб. / год.

Экономическая эффективность внедрения контактного аппарата нестационарного окисления рассматривается в разделе «Технико-экономическое обоснование проекта».

Дополнительные мероприятия по энергосбережению

В программе энергосбережения предприятия на 2002-2003 гг. [4] предусмотрен ряд мероприятий, которые позволят дополнительно снизить энергоемкость производства в контактно-компрессорном отделении СКЦ.

Эти мероприятия обеспечат повышение полноты сгорания природного газа в теплогенераторах ГМ-5 за счет улучшения соотношения газ – воздух, а также применения более совершенных горелок. Рециркуляция отходящих дымовых газов на теплогенераторе ГМ-5 контактного узла № 2 даст возможность частично использовать вторичный энергетический потенциал отработанных дымовых газов.

Указанные мероприятия позволят сэкономить дополнительно 187800 м³ природного газа в 2003 г. [4]. В пересчете на условное топливо эти энергосберегающие мероприятия обеспечат экономию в материальной форме:

Э_м = 187,8 · 1,14 = 214,1 т у.т./год.

Это приведет к снижению удельного расхода энергии на единицу продукции в стоимостном выражении:

δ₂ = δ₁ - Э_м/П₂ = 0,0512 – 214,1 / 58779 = 0,0475 т у.т. / тыс. руб.,

где δ₁ = 0,0512 - удельный расход энергии до осуществления мероприятия; П₁ = П₂ = 58779 тыс. руб. - объем производства серной кислоты в стоимостном выражении в 2002 и 2003 году (принимаем).

Годовая экономия природного газа в денежном выражении составит

Э_э = Э_м ∙ Ц = 214,1 · 505,4 = 108206 руб./год,

где Ц = 505,4 руб./ т у.т. – стоимость природного газа.

При капитальных затратах на эти мероприятия З_м = 105000 руб. срок простой окупаемости составит менее одного года:

105000

Т _ок = = 0,97 года,

108206

что приемлемо.

Относительное (удельное) значение эффекта на единицу потребляемого энергоресурса Э_ум:

δ₂П₂ 0,0475 ∙ 58779

Э_ум = 1 – = 1 – = 0,0712 т у.т. / т у.т.

δ₁П₁ 0,0512 ∙ 58779

Относительное (удельное) значение эффекта на единицу затрат Э_уз:

(δ₁ – δ₂) П₂ (0,0512 – 0,0475) 58779

Э_уз = = = 2,04 т у.т./тыс. руб.

З_м 105

Относительная эффективность в денежной форме

Э_м ∙ Ц 108206

Э_уд= = = 1,03 руб./руб.

З_м 105000

В соответствии с принятой классификацией рассматриваемые энергосберегающие мероприятия обеспечивают среднюю по своему значению эффективность, что вполне приемлемо.

В дополнение к перечисленным могут быть рекомендованы организационно-технические мероприятия, направленные на более строгое соблюдение технологической дисциплины в конвертерном отделении металлургического цеха, что позволит повысить концентрацию отходящих сернистых газов и в свою очередь приведет как к увеличению выпуска продукции (серной кислоты), так и к более устойчивой работе контактного узла и снижению расхода топлива на поддержание оптимального температурного режима в контактном аппарате.

Выводы

Применение аппарата нестационарного окисления SO₂ в SO₃ и дополнительно предлагаемые к внедрению мероприятия эффективны с точки зрения энергосбережения, так как позволяют снизить удельные затраты энергии на производство серной кислоты на стадии контактирования.

Суммарный объем экономии энергоресурсов (природного газа и электроэнергии) составит за счет предлагаемых мероприятий:

1672 + 214 = 1886 т у.т./год.