11.3. Отрасли промежуточной обработки

Отрасли промежуточной обработки слишком разнообразны для того, чтобы их обсуждать индивидуально, но можно описать общие методы улучшения их энергоэффективности. Наиболее простым представляется использование компьютерных систем для управления использованием энергии. Общая идея такова, что энергия должна использоваться только тогда, когда она нужна, и не потому, что недосмотр или отсутствие персонала на месте делают ее непрактичной для организации контроля. Поэтому оборудование должно запускаться и останавливаться тогда, когда это диктуют время суток или показания сенсоров, которые отслеживают характеристики потока продуктов. Среди типов использующего энергию оборудования, которое может контролироваться таким образом, — двигатели, котлы, вентиляторы и лампы.

Второй метод, обсуждавшийся ранее в связи с химической промышленностью, — использование корпорациями или их инфраструктурными партнерами остаточного тепла процессов, продуктов, выбросов и так далее. Часто эти действия будут принимать форму усиленного внимания к модернизации процессов, чтобы оптимизировать теплообмен между материальными потоками. С другой стороны, тепло может обслуживать несвязанные процессы, как в корпорации Nova, которая использует остаточное тепло компрессорной станции природного газа в Альберте, Канада, для обогрева парников, где выращивают цветы, растения и са­женцы деревьев.

В третьих, может быть увеличено использование современных двигателей, особенно с приводами с переменной скоростью. Выгоды, которые можно ожидать, во многом зависят от приложения, но сокращение использования энергии на 20—50% были выявлены в нескольких тестовых случаях.

11.4. АНАЛИЗИРУЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

Часто в промышленности дело обстоит так, что количество энергии, требуемой для работы предприятия, хорошо отслеживается, в то время как энергия, требуемая для каждой отдельной операции или группы операций на предприятии, не известна. В таких случаях рекомендуется энергетический аудит, чтобы показать, где скрыты возможности для выгод, а также для наполнения данными «зеленых» систем учета. Рис. 11.4 показывает такой аудит предприятия, использующего нефть, уголь и электроэнергию для обеспечения трех различных промышленных процессов, а также освещения и отопления. Диаграмма демонстрирует, что потерь энергии процесса А более чем достаточно для работы процессов В и С, а также для отопления и освещения всего завода в придачу. Диаграмма также свидетельствует о том, что потери в котле были бы высоко приоритетными по возможностям улучшения и потери пара также, по-видимому, представляют значительные возможности.

Для отдельного процесса желательна ревизия использования энергии на каждом этапе добычи ресурса, переработки и производства. Например, в производстве алюминиевых емкостей (рис. 11.5) основное количество энергии тратится на разделение и очистку алюминия, содержащегося в руде. Производство листов и емкостей также важно, но на гораздо меньшем уровне. Транспортировка материала между этапами вносит незначительный вклад в общее использование энергии. Имея эту информацию в качестве основы, можно было бы увеличить объем рециклированного сырья, используемого для производства металлических продуктов, а не добывать металлы напрямую из руды. Хотя алюминий дает величайшую возможность сбережения энергии путем рециклирования, использование многих других видов лома может приводить к экономии энергии 30% и более.

Чтобы изучить последствия использования энергии для первичного сырья и рециклированного материала, рассмотрим процесс, показанный на рис. 11.6.

Каждый этап переработки имеет связанное с ним количество энергии на единицу выпуска. Для простоты мы выбрали единицу выпуска 1 кг, β — доля потока, которая немедленно используется как «быстрый лом», а не выпускаемый материал: брак, вертикальные литники, ходовые ролики (бегунки, роторы), отходы токарной обработки и т.д. Энергия, потребляемая на производство 1 кг выпускаемого материала, вычисляется по формуле

Из этого уравнения очевидно, что производственные операции, в которых образуется меньшая доля лома, потребуют меньше энергии на единицу выпуска, чем те, где должна быть вновь переработана большая доля материала.

Для промышленной экологии более подходит технологический маршрут, в котором используется как первичное, так и рециклированное сырье. Последнее должно проходить только вторичное производство, которое обычно гораздо менее энергоемко, чем первичное. Ситуация иллюстрируется на рис. 11.7, где ф — доля выпуска материала в первичном производстве, Ω — объем материала, поступающего в виде руды, и Ψ — объем материала, поступающего в процесс в виде лома. Энергия, потребляемая этой системой на производство продукции, определяется выражением

Ф = Е_р(ф)(1 + р) + Е_s(1-ф)(1 + β) + E_f(1+ β) + Е_т(1 + β) = (фЕ_р+(1-ф)E_S+E_f+E_m)(l+β) (11.2)

Поскольку Ep»E_S, потребление энергии минимизируют, задавая ф и β как можно меньше. В этой связи следует отметить, что проектировщики продукта, которые определяют первичные материалы для этих продуктов, могут не указывать напрямую тех высоких энергетических затрат, которые потребуются в результате, но спецификация первичного сырья показывает, что в некоторой точке производственной системы затраты были.