3.2 Энергетические балансы металлургического производства

Параллельно с расходом сырья и материалов рассмотрению подлежит и расход энергии в процессе производства. В процессе экоаудита следует обратить внимание на источник энергии и наличие взаимосвязи между потребляемой энергией и количеством отходов. При высоком расходе энергии должен быть построен и проанализирован энергетический баланс.

Так как в технических объектах могут быть использованы все виды энергии, а слагаемые энергетического баланса должны иметь одинаковую размерность, то возникает необходимость приведения с помощью соответствующих эквивалентов используемых видов энергии к одному - тепловому виду.

Как следует из опыта, очень часто энергетический баланс представляют как тепловой. Размерность слагаемых энергетического баланса в каждом конкретном случае определяется целями, ради которых составляется баланс. Если представляет интерес расход энергии при производстве единицы продукции, то размерность будет Дж/ед.прод., если интересуют вопросы поступления и расходования энергии во времени, то размерность будет Дж/период. Периодом может быть год, месяц, сутки, час или время цикла производства продукта.

Энергетический баланс базируется на законе природы- законе сохранения энергии. Исходя из этого, для любого исследуемого объекта, который можно рассматривать как систему, сумма всех видов энергии, подведенных к ней, всегда равна сумме энергии, используемой в системе и переданной за ее пределы. Математически это представляется следующим образом:

∑Q_хим+∑Q_эл+∑Q_т+∑Q_в+∑Q_м+∑Q_экз=∑Q₁+∑Q_энд∑Q_отх+∑Q_пот±ΔQ_м, (3.1)

где ∑Q_хим – химическое тепло, получаемое в результате сжигания топлива;

∑Q_эл – тепло, получаемое в результате подведения к процессу электрической, механической и др. энергии;

∑Q_т– физическое тепло топлива;

∑Q_в– физическое тепло дутья.

Дутье может состоять не только из воздуха, но и кислорода, используемого в качестве интенсификатора в процессах сжигания топлива, а также в технологических процессах и др. Дутье, как воздушное, так и обогащенное кислородом, может поступать в систему нагретым, при этом, естественно, в нее будет вноситься определенное количество тепла;

∑Q_м– физическое тепло сырья и других материалов, участвующих в процессах создания продукции;

∑Q_экз– тепло экзотермических реакций - реакций, идущих с выделением тепла.

Приведенные выше статьи составляют приходную часть энергетического баланса. Расходная часть включает в себя:

∑Q₁ – физическое тепло получаемой продукции;

∑Q_энд – тепло эндотермических реакций - реакций, идущих с поглощением тепла;

∑Q_отх – физическое тепло отходов всех видов;

∑Q_пот – потери энергии на нагрев тары, механизмов загрузки и выгрузки, потери за счет теплопроводности ограничивающих систему поверхностей, потери за счет излучения через открытые окна, отверстия и пр. Эта статья включает также и затраты тепла на нагрев реакторов и т.п.

±ΔQ_м – расхождение баланса, которое образуется из-за невозможности учета всех потерь тепла.

Результаты расчетов энергетических балансов целесообразно представлять в табличной форме. В частности, приведенный в таблице 3.3 пример характеризует энергетический баланс металлургического комбината, рассчитанный в тепловых единицах на 1 т готового проката.

Таблица 3.3 Энергетический баланс металлургического комбината по производству 1т стального проката

Статья баланса	Масса,т	Энергия, МВт.ч Ix
ПРИХОД Угли коксующиеся Угольный концентрат Уголь на ТЭЦ Уголь для домны Мазут Металлосодержащие сырье Флюсы Доменные присадки Стальные слитки Стальные слябы Смола каменноугольная Реагенты и прочие материалы	3,471 0,034 0,064 0,013 0,08 2,125 0,617 0,110 0,392 0,190 0,028 -	22,317 0,405 0,368 0,094 0,985 0,479 0,0 0,221 0,803 0,387 0,317 0,051
Итого:	-	26,427
РАСХОД Прокат стальной Чугун в чушках: передельный литейный Отходы углеобогащения Кокс Пекококс Коксохимические продукты Удобрения Гранулированный шлак Теплоэнергия Электроэнергия	1,0 0,574 0,331 0,112 0,493 0,035 0,141 0,024 0,499 -	2,044 1,325 0,762 0,542 3,716 0,320 0,817 0,0 0,143 0,560* 0,009
Итого полезной энергии	-	10,238
Потери энергии всех видов		16,189
ВСЕГО:		26,427
η эн= 0,388

* Избыток тепловой энергии, переданной за пределы металлургического комбината.