Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
петруша / УМК ЭнЭфф / Учебная литература / СпрДокументОнаилучших достижениях.pdf
Скачиваний:
114
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
21.13 Mб
Скачать

Рисунок 7.13: Факторы изменения удельного энергопотребления прокатного производства

Из приведенных рассуждений также ясно, что при сравнении помесячных или годовых данных по удельному энергопотреблению интерпретация наблюдаемых различий может быть сопряжена с трудностями. Удельное энергопотребление может повыситься от одного периода к другому несмотря на принятые меры по энергосбережению, если эффект этих мер окажется недостаточным для того, чтобы скомпенсировать действие других факторов. Одним из таких факторов может быть значительное снижение загрузки производственных мощностей.

7.4. Примеры внедрения систем менеджмента энергоэффективности

Пример 1: Aughinish Alumina (AAL), Ирландия [161, SEI, 2006]

Aughinish Alumina (AAL) представляет собой крупнейший в ЕС глиноземный завод, ежегодно производящий более 1,6 млн. т глинозема из бокситовых руд. Полученный глинозем поставляется на другие предприятия в качестве сырья для производства алюминия. На заводе, расположенном на ирландском о. Огиниш, занято 400 чел; предприятие является одним из крупнейших потребителей энергии в Ирландии. Производство глинозема – энергоемкий процесс; на приобретение энергии приходится около 30% общих производственных затрат.

Компания откликнулась на предложение организации SEI («Устойчивая энергия для Ирландии») о внедрении СМЭЭ. В качестве основы для внедрения системы менеджмента был выбран датский стандарт DS 2403 (позднее на его основе был разработан ирландский стандарт IS 393). Компания предпочла внедрять систему менеджмента на основе стандарта, чтобы обеспечить систематический и структурированный подход к повышению энергоэффективности и снижению затрат, связанных с энергопотреблением. Стандарт DS 2403 во многом сходен с международным стандартом ISO 14001, что оказалось большим преимуществом для компании, уже внедрившей систему экологического менеджмента на основе последнего. При внедрении системы менеджмента энергоэффективности предприятие могло опираться на существующие процедуры СЭМ и использовать связанный с ней опыт.

На начальном этапе внедрения системы датские консультанты провели предварительную оценку и аудит, а также анализ соответствия существующей практики требованиям стандарта (gap analysis). Для разработки необходимых систем на предприятии был назначен специальный менеджер по энергоэффективности, освобожденный от других обязанностей. Поскольку к моменту внедрения системы предприятие уже располагало развитой сетью измерительных устройств и приборов учета, основное внимание было уделено более эффективному использованию существующих данных, а также формированию процедур оценки и отчетности для выявления проблем и возможностей для повышения энергоэффективности.

383

Все представители инженерного и ремонтно-технического персонала, а также сотрудники служб материально-технического снабжения, деятельность которых непосредственно затрагивалась вновь введенными требованиями СМЭЭ, прослушали однодневный учебный курс по системе. Оставшаяся часть 400 сотрудников прослушала часовую презентацию общего характера, направленную на «повышение осведомленности в области энергоэфекитвности».

Примеры выявленных и реализованных возможностей для улучшения:

Улучшение утилизации тепла

На предприятии используется ряд подогревателей (кожухотрубных теплообменников) для подогрева питательной воды котлов до 120°C при помощи пара перед поступлением в деаэратор. Производительность теплообменника постепенно снизилась в результате образования окалины в паропроводах. Это привело к несоответствию спецификациям, в результате чего была реализована целевая программа по определению оптимальных способов решения проблемы. Термографический анализ и измерения давления позволили выявить участки трубопровода, в которых могло иметь место значительное падение давления. Эта информация в сочетании с детальными расчетами допустимых величин падения давления позволила наметить конкретные мероприятия, которые были реализованы во время ежегодного останова производства. Значительное повышение энергоэффективности в результате осуществления предложенных мероприятий подтвердило правильность проведенного анализа. Тот же подход был успешно применен на другом участке, и предприятие ожидало дальнейших улучшений в результате его распространения на следующие участки в 2006 г.

Повышение температуры входного потока

Для регулирования процесса выщелачивания глинозема в автоклав должно подаваться известковое молоко. Температура последнего должна быть как можно выше; в противном случае для обеспечения необходимой температуры в автоклаве потребуется больше пара от котлов. Проблемы, возникшие на производстве в начале 2005 г., привели к снижению температуры известкового молока и нарушению спецификаций технологического процесса. В результате обследования был предложен простой малозатратный способ решения проблемы; это вряд ли было бы сделано в отсутствие СМЭЭ. Хотя достигнутое энергосбережение было незначительным на фоне общего энергопотребления предприятия, осуществленные мероприятия обеспечили реальную экономию и, кроме того, позволили улучшить функционирование гасильного аппарата.

Пример 2: Outokumpu, Tornio works, Финляндия [160, Aguado, 2007]

Tornio works представляет собой крупнейший в мире комбинат по производству нержавеющей стали, принадлежащий транснациональной компании Outokumpu. Мощность предприятия, на котором занято 2300 чел., составляет 1,65 млн. т/год. Предприятие внедряет систему менеджмента энергоэффективности в рамках существующей системы экологического менеджмента, отвечающей требованиям стандарта ISO 14001. В частности, предполагалось, что до 1 декабря 2007 г. будет введена практика отчетности об энергопотреблении. В 2006 г. предприятие было включено в Индекс устойчивости Доу – Джонса, отражающий динамику курсов акций социально ответственных компаний.

Системы менеджмента энергоэффективности других предприятий Outokumpu, находящихся в Авесте, Дегерфорсе и Нюбю, прошли сертификацию на соответствие стандарту SS 627750 в 2006 г. Предприятие в Авесте поставило перед собой цель снизить к декабрю 2007 г. удельное потребление электроэнергии на 3%, с 980 до 950 кВт·ч на тонну продукции, а удельное потребление топлива (сжиженного нефтяного газа) – на 2%, с 608 до 596 кВт·ч на тонну. Предприятие в Дегерфорсе поставило перед собой цель добиться снижения затрат тепла на отопление участка отгрузки на 40 % по сравнению с 2005 г. Предприятие в Шеффилде (плавильное производство) внедряет систему менеджмента энергоэффективности и намерено сократить непроизводственные затраты энергии на 10% по сравнению с 2006 г. (также к декабрю

2007 г.).

384

Пример 3: Dow Chemical Company [163, Dow, 2005]

Dow Chemical Company представляет собой международную компанию, производящую более 3200 видов продукции, с годовым объемом продаж 29,4 млрд. евро (1 долл. США = 0,73416 евро, курс на 1 января 2005 г.). На 208 производственных предприятиях компании в 38 странах занято 43 тыс. чел. Общая мощность, потребляемая этими предприятиями, составляет 3500 МВт, из которых 54% производится внутри компании, причем 74% этого количества производится в рамках схем когенерации.

При внедрении менеджмента энергоэффективности Dow использует уже имеющиеся на предприятиях системы менеджмента, процессы и процедуры, а также инструменты постоянного улучшения.

Цели, поставленные Международным правлением компании на 1995 – 2005 г., включали ежегодное повышение энергоэффективности на 2% (всего на 20% к 2005 г. по сравнению с 1994 г.). Цели на следующее десятилетие были определены в 2005 г.

Основной принцип стратегии компании в области энергоэффективности состоит в следующем: для обеспечения долгосрочной устойчивости предприятия компании интегрируют цели и планы в области энергоэффективности и энергосбережения в свои процессы стратегического планирования и реализации проектов.

Система менеджмента энергоэффективности компании Dow включает все элементы, перечисленные в разделе 2.1, включая четко определенную структуру, обмен информацией, управление данными, выявление возможностей и планомерную реализацию мероприятий. Соображения энергоэффективности учитываются при разработке «наиболее эффективных технологий», а также при оценке возможностей для долгосрочных инвестиций. Для продвижения и развития деятельности в области энергоэффективности используются также подходы маркетинга, мозговые штурмы и обмен опытом между подразделениями. В компании имеется должность «глобального лидера по энергоэффективности», ответственного за соответствующую деятельность на всех предприятиях компании. На каждом предприятии имеется собственный лидер или центр по энергоэффективности, координирующий соответствующую деятельность в различных подразделениях предприятия. В крупных региональных центрах компании действуют группы по энергоэффективности.

Для вовлечения персонала в деятельность по повышению энергоэффективности используются такие подходы, как публикация успешного опыта, внедрение инструментов энергоэффективности, которые может использовать каждый сотрудник, развитие связей между предприятиями, конкурсы по энергосбережению и другие методы.

Организационная структура менеджмента энергоэффективности является интегрированной. В состав групп по энергоэффективности входят представители высшего руководства различных предприятий и подразделений, а также различных бизнес-направлений. Это обеспечивает реальный вклад деятельности отдельных предприятий в энергосбережение на уровне компании в целом, позволяет максимально использовать потенциал интеграции использования энергоресурсов на различных предприятиях, способствует обмену идеями и опытом, а также выявлению возможностей и планированию деятельности на различных уровнях.

Важнейшим фактором является использование существующих процессов и инструментов постоянного улучшения для развития деятельности в следующих направлениях:

инженерная деятельность и наиболее эффективные технологии (энергоэффективные технологические решения);

улучшения качества деятельности эксплуатационного и ремонтно-технического персонала, а также групп по энергоэффективности;

использование в качестве топлива некоторых видов побочной продукции, расширение использования альтернативных источников энергии и улучшение практики отчетности по энергоемкости производства (формально использование побочных продуктов в качестве топлива может привести к снижению показателей эффективности использования топлива, однако его результатом может быть снижение выбросов CO2 от сжигания традиционных

385

видов топлива, поэтому оно не должно рассматриваться как ухудшающее энергоэффективность производства);

внедрение системы «шесть сигм»: это основанная на использовании фактических данных методология, направленная на «сокращение объема переделок» и «закрепление достигнутых результатов», центральное место в которой занимает постоянный цикл «измерение – анализ – улучшение – контроль». Эта методология использует, среди прочих подходов, анализ требований потребителей, методы статистического анализа и инструменты ранжирования возможностей для улучшения. Важными элементами практической реализации улучшений являются управление изменениями, обязательства высшего руководства и обмен информацией.

Результаты

Компания Dow добилась намеченного сокращения на 20% удельных затрат энергии на единицу продукции (в химической и нефтехимической отрасли эта величина называется «энергоемкостью продукции») – с 13849 кДж/кг до 11079 кДж/кг (на килограмм всего ассортимента продукции).

Примеры конкретных улучшений

Dow Central Germany (пять предприятий в Германии):

оптимизация баланса пара и топливного газа на предприятии в Бёлене позволила существенно сократить выбросы CO2 и повысить энергоэффективность предприятия;

проект по улучшению использования образующегося водорода, совместно реализованный двумя предприятиями, расположенными на расстоянии 40 км друг от друга, позволил сократить выбросы и сжигание в факелах этого газа, максимально расширив его химическое и топливное применение, что позволило практически полностью устранить потери водорода и сократить выбросы CO2.

Предприятие во Фрипорте, Техас, США:

начало программы по снижению энергопотребления систем с электроприводом на всем предприятии. Был разработан инструмент, позволяющий эксплуатационному персоналу оценивать потенциал энергосбережения, который может быть реализован за счет усовершенствования эксплуатационных процедур или мер инженерно-технического характера.

Предприятие в Тернёзене, Нидерланды:

оптимизация потоков пара между энергетическими объектами и установкой крекинга олефинов позволила сократить потери пара и организовать боле эффективное понижение давления (при помощи турбодетандеров).

7.5. Примеры энергоэффективных технологических процессов

Пример 1: Биокаталитическое производство акриламида (Mitsubishi Rayon, Япония)

[164, OECD, 2001]

Традиционно акриламид получали методом гидролиза акрилонитрила посредством добавления стехиометрического количества серной кислоты в присутствии ингибитора, предотвращавшего полимеризацию как исходного материала, так и продукции. В 1970-х гг. был разработан гетерогенный медный катализатор, позволивший исключить из процесса серную кислоту. Этот метод, обладавший многими достоинствами, получил широкое применение.

Однако по мере развития технологий полимеризации и применения полимеров возникла потребность в получении мономера акриламида более высокой чистоты. При этом полученный каталитическим методом акриламид, ранее считавшийся чистым веществом, все же содержал незначительные количества примесей, влиявших на процесс полимеризации. Поэтому Совет по медицинским исследованиям (MRC) начал разработку биокаталитического процесса получения

386

акриламида с использованием микроорганизмов, позволявшего производить более чистое вещество.

После получения штамма первого поколения потребовалось около полутора лет на разработку технологического процесса и обеспечение его качества. Для штаммов второго и третьего поколения решение этих задач потребовало около шести месяцев лабораторных испытаний. В целом, получение необходимого генетически модифицированного организма (ГМО) и разработка соответствующих технологий потребовали около семи лет. Мировое производство акриламида различными методами представлено в табл. 7.3.

 

Мощности по производству акриламида, 105 т/год

 

Технология

Япония

Азия (кроме Японии)

США

Европа

Катализ

0,9

0,75

1,35

1,15

Биокатализ (1998)

0,2

0,2

0,1

0,35

Биокатализ (2001, оценка)

н/д

0,5

н/д

0,45

Таблица 7.3: Мировые мощности по производству акриламида, 105 т/год

[164, OECD, 2001]

Первый вариант технологии биокатализа требовал специальных этапов обесцвечивания и концентрирования, однако современный вариант процесса не требует этих шагов. Характеристики традиционного процесса катализа и биокатализа представлены в табл. 7.4

Технология

Катализ (1971)

Биокатализ (1985)

Температура реакции

343K

273 – 288K

Выход продукта за один проход

70 – 80 %

~ 100 %

Концентрация акриламида

~ 30 %

48 – 50 %

Концентрирование

Требуется

Не требуется

Очистка

Удаление катализатора

Удаление белков

Таблица 7.4: Сравнение технологий производства акриламида

[164, OECD, 2001]

Были выполнены сравнительные исследования воздействия на окружающую среду, связанного с традиционным каталитическим процессом и различными вариантами биокатализа. Общий вывод состоит в том, что биокаталитический процесс отличается меньшим уровнем воздействия, в т.ч. в части энергопотребления и связанных с ним выбросов парниковых газов. Соответствующие данные приведены в табл. 7.5 и 7.6.

 

Катализ

Биокатализ (старая

Биокатализ (новая

 

технология)

технология)

 

 

Пар

1,6

2,8

0,3

Электроэнергия

0,3

0,5

0,1

Подготовка сырья

3,1

3,1

3,1

Таблица 7.5: Энергопотребление при производстве акриламида, МДж/кг

[164, OECD, 2001]

 

 

 

 

Катализ

Биокатализ (старая

Биокатализ (новая

 

технология)

технология)

 

 

Пар

1,25

2,0

0,2

Электроэнергия

0,25

0,25

0,1

Подготовка сырья

2,3

2,3

2,3

Таблица 7.6: Выбросы CO2 при производстве энергии, потребляемой при производстве акриламида, кг CO2 на кг акриламида

[164, OECD, 2001]

Пример 2: Использование красок и печатных систем с электронно-лучевым отверждением вместо традиционной печати с использованием растворителей

387

В качестве примера рассматривается печатная машина с шириной печати 1,37 м. Типичное задание представляет собой печать с долей покрытия 35–40% на легком картоне толщиной 0,3 мм. Расчеты основаны на предположении о том, что предприятие работает в три смены, и машина эксплуатируется 75% рабочего времени (примерно 4680 ч/год).

Традиционные чернила и система сушки:

Краски и покрытия, основанные на растворителях, содержат 60–65% сухого вещества. Для сушки после печати используется воздух, нагреваемый до температуры около 150°C за счет сжигания природного газа. В расчетах также учтены затраты электроэнергии на подачу воздуха (насосы, вентиляторы).

Часто после сушки материал нуждается в охлаждении при помощи охлаждающих валиков. Отходящие газы сушки (загрязненные растворителем), как правило, подвергаются очистке. Затраты энергии на эти две операции не были включены в расчеты.

Система электронно-лучевого (ЭЛ) отверждения:

ЭЛ-отверждаемые краски являются полностью сухими. Под действием потока электронов высокой энергии происходит процесс полимеризации (отверждения) красок. Этот процесс сопровождается минимальным тепловыделением (температура картона повышается на 8–12°C), так что необходимость в охлаждении отсутствует. Кроме того, отсутствует необходимость в очистке отходящих газов, загрязненных парами растворителей. Однако ЭЛ-отверждение требует нейтральной азотной атмосферы. Поскольку точные данные об удельных затратах энергии на производство азота не были доступны, в расчеты была включена приблизительная оценка, основанная на потреблении электроэнергии при производстве азота. Оценка объемов энергосбережения за счет использования ЭЛ-отверждения приведена в табл. 7.7.

ГДж/год

Растворители

ЭЛ

Природный газ

4,67 · 104

Электроэнергия

384

5,31 · 103

 

4,7 · 104

5,31 · 103

Энергосбережение

 

41690 ГДж/год

 

 

89 %

Экономический эффект

 

649162 (долл. США, 2006 г.)

Таблица 7.7: Энергосбережение за счет использования печатной системы с ЭЛотверждением

[175, Saunders_R., 2006]

Пример 3. Утилизация тепла при выращивании бройлеров (интенсивное птицеводство)

Традиционная система отопления птицефабрик подразумевает нагрев воздуха. В системе «Комбидек» используется отопление с теплым полом. В состав системы входит тепловой насос, подземная емкость или система труб, служащая аккумулятором тепла, а также трубы, проложенные под полом. До 21-го дня жизни цыплятам требуется дополнительное отопление (температура около 28 °C), которое обеспечивается при помощи горячей воды, циркулирующей под полом. После короткого периода равновесия птицы начинают выделять избыточное тепло, которое отводится водой, циркулирующей по тем же трубам, и сохраняется в подземных резервуарах. Эта система оказывает положительное влияние на рост бройлеров, а также их состояние (снижение теплового стресса, уровня смертности, потребности в ветеринарных услугах).

Инвестиционные затраты составляют 2 евро на бройлера при плотности посадки 20 голов на м2 пола. Эксплуатационные затраты (включая амортизацию и выплату процентов) составляют 0,2 евро на место в год. Согласно сообщениям, годовой экономический эффект за счет снижения затрат и увеличения производительности превышает соответствующие эксплуатационные затраты примерно втрое. В частности, затраты на ветеринарное обслуживание снизились примерно на 30%, затраты на энергию – примерно на 52 %. Срок окупаемости инвестиций составляет примерно 4 – 6 лет. [173, EIPPCB, 2003]

388

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.