Лекция 9. Энергосбережение на промышленных предприятиях различного профиля.

Виды энергоносителей, используемых на промышленных предприятиях:

• электрическая энергия получаемая по электрическим сетям;

• тепловая энергия в форме горячей воды, пара, горячего воздуха (газа);

• механическая энергия в форме сжатого воздуха (газа);

• непосредственное сжигание топлива (органического, неорганического) для получения вышеперечисленных видов энергии.

Классификация промышленных предприятий по энергоемкости.

1) Энергоемкие

• производство металлов из обогащенных руд методом электролиза;

• производство металлов методом плавления;

• высокотемпературные процессы в химии;

• электросварка.

2) Средней энергоемкости:

• строительное производство;

• автомобилестроение;

• пищевое производство и др.

3) Малой энергоемкости:

• швейное производство;

• предприятия сферы быта и др.

Экономия электрической энергии на предприятиях.

Наиболее электроемкими процессами в химии являются электрокрекинг н6ефти, электрохимические и электролизные процессы. Методами электролиза получают хлор, каустическую соду, перекись водорода, газообразные водород и кислород. Производство алюминия электролизом криолито-глиноземных расплавов является одним из наиболее энергоемких производств.

Меры по экономии электроэнергии в электрохимии и процессах электролиза включают применение более совершенных технических средств и узлов, совершенствование методов получения требуемых веществ и автоматизацию процессов производства и контроля, в частности:

• совершенствование конструкций анодов, катодов и электролизных ванн в целом;

• применение новых материалов для электродов и защитных покрытий электродов;

• очистка электролитов, поступающих на электролиз, от вредных примесей;

• увеличение концентрации кислоты и других токопроводящих добавок в ваннах, что позволяет повысить электропроводность электролита и снизить падение напряжения;

• увеличение скорости циркуляции раствора, благодаря чему повышается интенсивность процесса электролиза;

• сохранение температуры электролита в оптимальных пределах;

• уменьшение расстояния между электродами до минимально допустимых размеров;

• применение наиболее совершенных конструкций контактных устройств и поддержание их в образцовой чистоте;

• замена устаревших конструкций оборудования на более совершенные;

• модернизация существующего оборудования и повышение культуры эксплуатации электролизерных установок с точным соблюдением инструкций и правил технической эксплуатации;

• экономия электрической энергии при подсобных операциях, в частности, при транспортировке исходных веществ и продуктов реакций.

Меры по экономии электроэнергии при производстве пластмасс и изделий из них:

• строгое соблюдение температурного режима;

• устранение холостых ходов электродвигателей пресс-форм.

Прочие меры:

• повышение литражности при фасовке жидких и газообразных продуктов химического производства;

• совершенствование клапанов компрессоров;

• предварительная очистка воздуха при производстве продуктов его разделения;

• очистка и обогащение исходного сырья;

• экономия тепловой энергии как предпосылка экономии электроэнергии

Экономия электроэнергии в электрометаллургии.

При производстве электростали основными путями экономии энергетических ресурсов являются:

• рационализация производства и улучшение организации производственных процессов, в частности, применение скоростных методов плавки, снижение времени явных и скрытых простоев электропечей из-за несвоевременности подачи сырья, неподготовленности форм для литья и т.п., упорядочение графика работы электропечей;

• применение кислорода повышает производительность печей и сокращает расход электроэнергии на 5–10%;

• предварительное расплавление стали другими методами перед подачей в электропечь сокращает расход электроэнергии;

• применение обожженной извести вместо известняка (экономия до 4% электроэнергии);

• улучшение теплоизоляции печей (экономия до 5%);

• окраска наружной поверхности печи алюминиевым порошком (экономия до 1%);

• улучшение конструкций и дальнейшая механизация электропечей;

• рационализация электрического режима;

• автоматизация электроплавки;

• электромагнитное перемешивание жидкого металла в дуговых печахобеспечивает повышение степени очищения жидкого металла от серы и кислорода, ускоряет выравнивание температуры и состава металла в объеме ванны, обеспечивает скачивание шлака;

• вакууиная обработка жидкой стали , выплавляемой в дуговых печах, позволяет сократить продолжительность плавки и улучшить качество стали благодаря снижению в ней водорода, кислорода и других вредных примесей;

• меры по защите расплавленного металла от остывания при транспортировке его к месту разливки;

• улучшение теплоизоляции свода печи позволяет уменьшить тепловые потери на 10–12% и увеличить производительность печи, т.к. температура металла достигает номинального значения за меньший промежуток времени;

• улучшение конструкции и уплотнения электродержателей;

• основными источниками экономии электрической энергии в электрических печах сопротивления являются улучшение тепловой изоляции, повышение производительности печей, усовершенствование конструкции агрегатов и рационализация технологического процесса; облегчение тары изделий, загружаемых в печь, позволяет экономить 10–20% энергии;

• применение новых методов нагрева (вакуумные печи, индукционные методы нагрева, высокочастотная закалка изделий).

Экономия электроэнергии при электрической сварке:

По данным института им. Е.О. Патона тепловой баланс открытой дуги при сварке толстообмазанными электродами складывается следующим образом:

• расход тепла на плавление металла электрода – 15%;

• расход тепла на плавление обмазки – 10%;

• расход тепло на плавление основного металла – 10%;

• расход тепла на потери в окружающей массе основного металла – 45%;

• расход на теплоизлучение – 15%.

Потери составляют 60% от общих затрат тепла. Целью мероприятий по экономии энергии при сварке является перераспределение теплового баланса и снижение потерь энергии.

Меры по экономии электроэнергии при сварке:

• применение новых методов сварки (электрошлаковая, дуговая электросварка в защитной среде углекислого газа, сварка трением, дугоконтактная сварка, диффузная сварка, точечная сварка, роликовая сварка с помощью ультразвуковых колебаний, сварка электродным пучком в вакууме, трехфазная сварка, наплавка быстроизнашивающихся деталей и др.);

• совершенствование конструкций сварочных аппаратов при новых и традиционных методах (шланговая сварка, ванная сварка);

• совмещение электросварки и термообработки;

• правильный выбор электродов (наиболее производительными оказались толстые электроды с качественным покрытием, примерный состав покрытия: гематит – 9%, гранит – 8,7%. Ферромарганец – 8,15, крахмал – 1,45, стальной порошок – 72,8%).

Экономия электроэнергии в производстве и расходовании сжатого воздуха.

На машиностроительных заводах расход электроэнергии на производство сжатого воздуха составляет 10–30% общего расхода энергии по предприятию.

Меры по экономии:

• сокращение прямых потерь сжатого воздуха (утечки в сетях, непроизводительные расходы, неупорядоченность воздушного хозяйства и неудовлетворительная его эксплуатация), которые составляют 25–50% от суммарной выработки сжатого воздуха на предприятиях;

• сокращение непроизводительных расходов сжатого воздуха за счет следующих мероприятий: введение системы контроля за утечками сжатого воздуха на отдельных участках, систематическое наблюдение за состоянием прокладок между фланцами, устранение неплотностей в сальниках, установка автоматической запорной арматуры, отключение отдельных участков или всей сети сжатого воздуха в нерабочее времфя, замена там, где это возможно, пневмоинструментов и пневмооборудования на инструменты и оборудование с электрическим приводом (пневматическое оборудование имеет к.п.д. от 3 до 12%), замена в отдельных случаях сжатого воздуха вентиляторным и др. – эти меры позволяют экономить 20 – 25% сжатого воздуха.

Экономия электроэнергии в отдельных отраслях промышленности:

• переход на более высокое напряжение в питающих линиях;

• максимальное приближение распределительных подстанций к пунктам потребления электроэнергии;

• нормальная загрузка трансформаторов;

• использование новых материалов в конструкции электрических сетей предприятия;

• ограничение холостого хода электродвигателей, насосов и т.п.;

• на осветительные цели расходуется в машиностроении до 7%, на предприятиях легкой и пищевой промышленности до 10% от общего количества потребляемой электроэнергии. Хорошее, нормальное освещение производственных помещений и рабочих мест способствует повышению производительности труда, снижает утомляемость работающих и обеспечивает рациональное расходование электроэнергии. Мероприятия по бережливому и рациональному расходованию электрической энергии сводятся в основном к следующему: содержание в чистоте световых проемов и полное использование естественного света, систематическая очистка осветительной арматуры и электрических ламп, своевременная побелка потолков и стен, правильное размещение осветительных приборов, своевременное отключение источников освещения, применение наиболее экономичной светотехнической арматуры и рациональных источников света, в первую очередь, люминесцентных ламп;

• поддержание оптимальной температуры при прокате металлов, недогрев на 15–20^ОС приводит к перерасходу электроэнергии на 10–15%;

• повышение к.п.д. прокатных станов;

• широкое внедрение точного литья, при этом на каждую тонну снимаемой стружки экономится 52 квт электроэнергии по сравнению с обычным методом резания металлов;

• автоматизация производства;

• прогрессивное нормирование энергетических затрат и более точный учет расхода энергии.

Экономия электроэнергии на транспорте:

• в железнодорожном транспорте: повышение веса поездов, перевод подвижного состава на роликовые подшипники, рациональные методы вождения поездов, применение ЭВМ для автоматического выбора и осуществления экономичных режимов вождения поездов ("автомашинист"), рациональная загрузка агрегатов на тяговых подстанциях, стабилизация напряжения, уменьшение потерь в питающей сети, рекуперативное торможение, внедрение электротяги на переменном токе и др.;

• в городском электротранспорте: использование современных технических средств, своевременный и качественный ремонт подвижного состава, рациональные схемы маршрутов.

Экономия электроэнергии в легкой промышленности:

• в пищевой промышленности: использование современных систем и технологий нагрева и охлаждения, широкое использование теплонасосных установок для кондиционирования и отопления помещений, использование естественных температур (как высоких, так и низких) нижних слоев Земли и грунтовых вод (пример Макдональдса);

• в текстильной промышленности: использование новых типов оборудования, автоматизация производства, рациональное освещение рабочих мест.

Экономия электроэнергии при освещении.

Экономия тепловой энергии.

Экономия тепловой энергии на химических и нефтехимических предприятиях:

• теплоизоляция;

• предотвращение утечек теплоносителей;

• рационализация процессов теплообмена;

• оптимальное территориальное размещение установок, производящих и использующих тепло;

• строгое соблюдение режимов работ оборудования, недопущение перегрева.

Виды используемых установок:

• выпарные,

• сушильные,

• дистилляционные,

• ректификационные,

• конденсаторы, теплообменники и другое оборудование общего профиля.

Экономия тепловой энергии в легкой промышленности:

• экономия тепловой энергии при высокотемпературной тепловой обработке продуктов (выпечка, варка, стерилизация, высокотемпературная сушка и т.п.);

• экономия тепловой энергии в низкотемпературных процессах;

• экономия тепловой энергии в системах вентиляции, отопления, кондиционирования производственных помещений.

Энергосбережение на объектах аграрно-промышленного комплекса.

Специфика энергопотребления объектов аграрно-промышленного комплекса:

• агропромышленный комплекс относится к малоэнергоемким;

• структура и объемы потребления энергии в агропромышленном комплексе сопоставимы с коммунально-бытовыми;

• производство продуктов питания требует высокой стерильности, и значительный расход энергии идет именно на эти цели, большинство процессов здесь протекают при повышенных температурах;

• хранение сырья и продуктов также связано с большими энергозатратами, в основном, на обслуживание холодильных установок;

• агропромышленное производство в нашей стране все еще слабо автоматизировано, в технологию заложено много ручных операций, и значительный резерв экономии энергии находится в сфере модернизации производства;

• значительные расходы энергии связаны с транспортировкой сырья и продуктов, выгодным является строительство мини-цехов по производству той или иной продукции непосредственно в местах произрастания, производства сырья.

Энергосбережение в растениеводстве:

• строгое соблюдение технологии;

• один из основных расходов энергии – на орошение земель;

• при тепличном земледелии важный потребитель энергии – климатические установки;

• целесообразно более широкое применение в тепличном хозяйстве теплонасосных установок, использование геотермальных и минерализованных источников;

• учитываются меры по экономии энергии на транспорте.

Энергосбережение в животноводстве:

• основной расход энергии – на работу вентиляционных и климатических установок;

• необходимость строгого соблюдения нормативов по температурам в помещениях, по загазованности и т.п.

Энергосбережение на предприятиях пищевой промышленности:

• основной расход энергии – на работу всевозможных печей и холодильных установок;

• необходимость строжайшего соблюдения технологии производства.

Экономия тепла для производственно-бытовых нужд. Эти нужды обслуживаются системами:

• вентиляции;

• отопления;

• кондиционирования;

• холодное и горячее водоснабжение;

• освещение производственных помещений и рабочей территории;

• транспорт, столовые и прочие службы.

Меры по экономии тепла зависят от типа системы.

Водоснабжение промышленных предприятий и меры по экономии воды.

Водоснабжение разделяется на горячее и холодное. Горячее водоснабжение в свою очередь может быть отопительное и иное. Вода в системах холодного (и горячего) водоснабжения может быть непосредственно из водоема, или очищенная до требуемых норм (технических, питьевых). Отопительное водоснабжение имеет прямую и обратную линии. В целом системы водоснабжения требуют наличия:

• канализационных систем;

• очистных сооружений для заборной, подпиточной и сбросной воды;

• насосных систем.

Основной мерой экономии воды является борьбы с утечками. Для контроля потребления воды устанавливают водомеры. Остальные меры были рассмотрены ранее.

Газоснабжение промышленных предприятий и меры по экономии и меры по экономии газа.

Потребление газа происходит по следующим направлениям:

• бытовое потребление (для приготовления пищи и получения горячей воды, расходуемой на хозяйственно-бытовые нужды в квартирах);

• на те же цели в коммунально-бытовых и общественных учреждениях;

• в целях теплоснабжения;

• для нужд промышленности.

Меры по экономии газа:

• в быту: использование современных газовых плит, использование систем автоматического розжига и перекрытия газа, использование газовых счетчиков;

• в коммунально-бытовых учреждениях: соответствие мощностей газопотребляющих приборов потребностям, организация учета и контроля за потреблением газа;

• в целях теплоснабжения: зависят от используемого оборудования и в целом рассмотрены выше;

• для нужд промышленности: используется в различных химических производствах, меры по экономии зависят от конкретного способа производства и используемого оборудования.

Лекция 10.

Энергосбережение на объектах аграрно-промышленного комплекса.

Специфика энергопотребления объектов аграрно-промышленного комплекса. Энергосбережение в растениеводстве. Энергосбережение в животноводстве. Энергосбережение на предприятиях пищевой промышленности.

Литература [1-3, 10, 11].

Лекция 11.

Энергосбережение в системе жилищно-коммунального хозяйства.

Специфика энергопотребления в системе жилищно-коммунального хозяйства. Энергосберегающий ресурс жилищно-коммунальной сферы. Энергосбережение при электропотреблении и освещении. Энергосбережение при отоплении. Энергосбережение при водоснабжении. Энергосбережение при газоснабжении.

Энергопотребление и энергосбережение на транспорте.

Литература [1-3, 6, 10, 11].