Мероприятия по повышению энергоэффективности на промышленных предприятиях


В курсовой работе изучен перечень мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности на промышленных предприятиях.

1. Компенсация реактивной мощности

Режим реактивной мощности существенным образом сказывается на потерях в распределительных электросетях предприятия, поскольку нагрузочные потери определяются квадратом полного тока, включающего реактивную составляющую.
Установленные приказом Минпромэнерго РФ № 49 от 22.02.2007 нормативные величины коэффициента мощности составляют – 0,928 (для напряжения 6-20 кВ) с 7 до 23 ч и 1,0 – в остальное время суток.
В отсутствие финансовых и юридических санкций за отклонение от нормативных величин в настоящее время (а эта ситуация может измениться), основным стимулом для приведения сos к нормативному уровню должно явиться снижение технологических потерь при передаче электроэнергии по электросетям предприятия и возможность уменьшения присоединённой полной мощности электрооборудования.
Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить 10-30% от технических потерь.

2. Снижение потерь электроэнергии за счёт внедрения электропроводящей смазки для контактов

В условиях реальной эксплуатации через 1,0–1,5 года после сборки у большинства алюминиевых контактов, в результате окисления и «выдавливания», наблюдается 3–5 кратный рост значения переходного электрического сопротивления (ПЭС), что приводит к повышенному нагреву и увеличению потерь электроэнергии.
Рекомендуется для уменьшения потерь в сети произвести обработку алюминиевых контактов соединений подстанций и контактных соединений внутриплощадочных сетей, например смазкой «Суперконт».
Смазка «Суперконт» применяемая в странах СНГ с 1992 года позволяет увеличить эффективную площадь контакта в 5–10 раз. Она содержит медный порошок и активное антикоррозионное связующее, которое является нетоксичным, взрыво,- и пожаробезопасным, обеспечивает многоступенчатую антикоррозионную защиту при различных рабочих температурах.
При сборке контактов медный порошок смазки заполняет все микро- и макронеровности контактной поверхности и спрессовывается в сплошную губчатую токопроводящую прокладку. Избыток смазки вытесняется на периферию, создавая дополнительную гидро- и кислотоупорную защиту рабочей зоны контакта.
Из опыта применения смазки «Суперконт» в «Иркутскэнерго», «Красноярскэнерго», «Краснодарэнерго» снижение потерь электроэнергии составило 5–10% от общих технических потерь электроэнергии.

3. Замена электрических тепловых завес на водяные

Зачастую на предприятиях установлены энергоёмкие электрические калориферы в приточных камерах, для воздушного отопления производственных корпусов.
Тепловые завесы водяные, нагреваются от общей системы отопления. Такой вид оборудования считается более выгодным и надежным. Достаточно сложный монтаж, с лихвой компенсируется значительной мощностью при невысоких эксплуатационных расходах. Подобные тепловые завесы хороши для применения в производственных условиях.
Замена электрических калориферов на водяные вполне оправдана при наличии собственной котельной, несмотря на высокую стоимость Гкал тепла. При переводе калориферов на воду, часовая нагрузка на котельную незначительно повлияет на режим работы котельной, так как в котельной имеется запас установленной мощности.
Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить до 90%.

4. Снижение затрат на электроэнергию за счет внедрение современных сварочных аппаратов взамен морально устаревших и энергетически затратных

Значительное количество потерь энергии происходит в энергосистемах и в промышленности по причине износа оборудования. Использование оборудования выработавшего свой ресурс снижает надежность системы электроснабжения, требует дополнительных средств на ремонт и эксплуатацию. Энергетические характеристики оборудования, выпущенного более 10 лет назад часто на 20%-30% ниже, чем у современного оборудования. Поэтому, проводя модернизацию, необходимо стремиться устанавливать наиболее современное оборудование для снижения эксплуатационных затрат.
Предлагается заменить морально устаревшие и энергозатратные сварочные аппараты на современные сварочные инверторы с микропроцессорными схемами управления. Тем самым снизятся потери в питающих линиях и силовых трансформаторах за счет уменьшения потерь от протекания реактивных токов. Это объясняется более высоким коэффициентом мощности сварочных инверторов.
Сварочный инвертор выполняет основные функции:
– Две сварочные функции TIG и MMA в одном аппарате;
– Бесконтактное высокочастотное возбуждение дуги делает процесс сварки очень
легким;
– Цифровой дисплей;
– Функция форсирования дуги;
– Используется для сварки изделий из стали, меди, титана и их сплавов;
– Регулируемая функция продувка газом после сварки от 0–10 секунд;
– Регулируемая функция спад тока от 0–5 секунд;
– Автоматическая защита от перегрузок по току и напряжению;
– Высокая надежность в работе, удобство в эксплуатации и сервисном обслуживании.
Дополнительный эффект от мероприятия, не поддающийся прямому расчету, состоит в повышении качества сварного шва и, соответственно, изделия в целом. Данный эффект достигается за счет высокой стабильности горения дуги. Также, в случае изменения режима сварки, функция предустановки величины сварочного тока с индикацией на цифровом дисплее позволяет сократить время настройки аппарата. Это ведёт к увеличению производительности труда электросварщика, а также дополнительной экономии электроэнергии из-за отсутствия необходимости выполнения пробных сварочных швов при перенастройке (достаточно составить однократно таблицу сварочных токов для различных режимов сварки и в последствии пользоваться этими значениями).
Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить до 25%.

5. Повышение эффективности процесса плавки алюминия за счет замены устаревшей печи сопротивления на более современную

Значительное количество потерь энергии происходит в промышленности по причине износа оборудования. Использование оборудования выработавшего свой ресурс снижает надежность системы электроснабжения, требует дополнительных средств на ремонт и эксплуатацию. Энергетические и технологические характеристики оборудования, выпущенного более 10 лет назад часто на 20%-30% ниже, чем у современного оборудования. Поэтому, проводя модернизацию, необходимо стремиться устанавливать наиболее современное оборудование для снижения эксплуатационных затрат.
В настоящее время для плавки алюминия используется печь сопротивления, срок эксплуатации которой превышает десятки лет, а значит можно ожидать ухудшения паспортных характеристик, связанных с процессом плавки, на 20% – 30%. Продолжительность плавки алюминия из холодного состояния печи значительно превышает время плавки из горячего состояния (по данным технологического персонала), что также связано с изношенностью печи. Для того, чтобы печь не остывала, эксплуатирующий персонал оставляет ее в работе на холостом ходу (в том числе и в ночные часы). В процессе эксплуатации данной печи происходит частый выход из строя нихромовых нагревательных элементов. Замена нагревательных элементов при существующей конструкции печи представляет собой затруднительную задачу, занимающую значительное количество времени, что приводит к простою технологического оборудования.
Для повышения эффективности процесса плавки алюминия рекомендуется заменить устаревшую печь на современную более эффективную и удобную в эксплуатации печь
Основу печи составляет сварной каркас из металлического профиля футерованный легковесными огнеупорными и волокнистыми теплоизоляционными материалами. Нагреватели печи спиральные – расположены вдоль стен печи и обеспечивают равномерный нагрев тигля. Расположение спиралей на керамических трубках позволяет максимально увеличить ресурс нагревателей по сравнению с другими типами размещения и обеспечить беспрепятственное излучение тепла в рабочую камеру печи.
Процесс замены нагревателей и тигля максимально упрощен, для этого вся верхняя рама печи выполнена съемной. Зaмeнa на гревателей выполняется без тигля в печи пpи cнятoй вepxнeй paмe, а вывoды элeктpoнaгpeвaтeлeй pacпoлoжeны пoд лeгкo cъeмным кoжуxoм. В поворотных печах для обеспечения наклона тигля вместо механического применен компактный безотказный гидравлический привод, производства Италия, который позволяет оператору производить точное регулирование угла наклона тигля при разливке. Поворотные печи стандартно оснащаются отечественными тиглями Лужского абразивного завода. По желанию возможна установка тиглей зарубежных производителей. Система контроля и управления печью выполнена на основе современных температурных микроконтроллеров и тиристорных преобразователей. Это значительно повышает удобство работы оператора, снижает расходы на обслуживание оборудования и обеспечивает более точное регулирование температурного режима.
Преимущества:
– Низкая стоимость приобретения, отсутствие необходимости в составлении и согласовании проекта установки печи.
– Большая стойкость тигля в печах сопротивления и отсутствие дополнительных потерь тепла.
– Простота конструкции и управления максимально облегчает установку и обслуживание данных печей персоналом заказчика.
– Наличие разрешения на применение в металлургических цехах.
Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить до 30%.

6. Снижение затрат на электроэнергию за счет оптимизации процесса термообработки изделий по загрузке печного оборудования

Одним из важнейших направлений повышения эффективности использования энергетических ресурсов в условиях производства является оптимизация технологического процесса, под которой понимается такое управление режимами производства, при котором некоторый критерий качества управления на заданном интервале времени достигает в условиях заданных ограничений своего экстремального (максимального или минимального) значения. Недостаточная загрузка печей для термообработки изделий приводит к возрастанию удельного электропотребления на единицу продукции. Оптимальная загрузка позволяет снизить данный показатель и одновременно увеличить производительность участка термообработки.
Энерготехнологические характеристики оборудования, срок эксплуатации которого превышает оговоренный производителем, в большинстве случаев ниже паспортных на 10% – 30%.
Для возможности оптимизации процесса термической обработки по загрузке печей необходимо разнообразить состав установленного оборудования по размерам рабочего пространства. Предлагается установить электрическую печь с выдвижным подом. Установка данной печи позволит вывести из работы печи, выработавшие срок эксплуатации, заданный производителем. Также это позволит более полно загружать печи в зависимости от размеров обрабатываемых изделий, что в конечном итоге приведет к снижению удельных затрат энергии на единицу продукции. Печь с выдвижным подом гораздо удобнее в эксплуатации.
Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить 5-15%.

7. Экономия электроэнергии за счет устранения дефектов контактных соединений в электроустановках

Контактные соединения шин, электрических аппаратов, кабелей являются их неотъемлемыми и весьма ответственными частями. В месте плохого контакта выделяется большое количество теплоты, которое приводит к нагреву и даже расплавлению металла соприкасающихся поверхностей.
Электрический ток в цепи нагревает проводники и контакты. Количество теплоты, выделяющееся в контактном соединении, пропорционально квадрату тока и значению переходного сопротивления. Чем больше выделяется теплоты, тем выше температура контакта, тем больше энергии теряется при ее передаче. Поэтому все контакты, в том числе и хорошо выполненные, требуют постоянного наблюдения и ухода.
Для устранения дополнительных потерь электроэнергии на переходных сопротивлениях контактных соединений рекомендуется провести ревизию контактных соединений путём проведения тепловизионного обследования во всех электроустановках и устранить недостатки, приводящие к дополнительному нагреву токоведущих и нетоковедущих частей.
Необходимо дифференцировать состояние контактных соединений по степени дефекта и на основании этого определить срок его устранения.
Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить до 3% от технических потерь.

8. Замена выпрямительных агрегатов гальванического участка

Гальванические установки имеют установленную мощность десятки кВт и работают в длительном режиме. Зачастую на предприятиях на участке гальваники для питания электродов ванн эксплуатируются выпрямительные агрегаты выпуска 80-х гг., которые содержат преобразовательные трансформаторы, тиристорные блоки с водяным проточным охлаждением и систему управления.
Режим эксплуатации выпрямителей с недогрузкой преобразовательных трансформаторов и силовых вентилей приводит к тому, что установки находятся в зоне пониженных КПД и коэффициента мощности. Водяное охлаждение тиристоров может быть заменено беззатратным воздушным. Наконец, при малых нагрузках вентили выпрямителя работают в нелинейном режиме прерывистых токов с ухудшением формы выпрямленного напряжения и сверхнормативным искажением гармонического состава питающего напряжения и тока сети. В свою очередь, генерируемые выпрямителями в сеть высшие гармоники приводят к дополнительным потерям у смежных электропотребителей, могут вызывать помехи в работе электронных устройств.
С учётом изложенного рекомендуется осуществить замену основного парка выпрямительных агрегатов на менее мощные с воздушным охлаждением вентилей. При этом для обеспечения длительной и надёжной работы выпрямителей необходимо осуществить уплотнение дверей в электропомещение для исключения проникновения агрессивных газов из соседнего помещения с ваннами, а также обеспечить эффективную вытяжную вентиляцию. Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить 5-10%.

9. Внедрение мониторинга работы вентсистем и осуществление технического осмотра электропривода

Рекомендуется наладить на предприятии мониторинг работы вентсистем и осуществлять технический осмотр электропривода на регулярной основе. Данное мероприятие позиционируется, как беззатратное, поскольку не требует капитальных вложений и может быть реализовано собственными силами Предприятия.
При регулярном осмотре и техническом обслуживании вентиляторов улучшится эффективность теплообмена и возрастёт коэффициент нагрузки электродвигателей, что приведёт к снижению непроизводительно расходуемой электроэнергии в первом приближении – на 3%:

10. Внедрение установок высокотемпературного нагрева шихты

Улучшить удельные показатели расхода электроэнергии на выплавку тонны металла можно посредством использования специализированного оборудования для подготовки шихты к плавке, к которому относятся установки для предварительного нагрева шихты перед загрузкой в плавильные печи.
В плавильных, в том числе и индукционных, печах процесс плавки разделяют на несколько основных этапов, это – нагрев, расплавление, доводка и восстановление. На нагрев металлозавалки в плавильной печи расходуется ориентировочно сстановление
Среди различных способов сокращения удельных энергозатрат особый интерес для действующего производства представляет нагрев металлической шихты до температуры 500-6000С перед подачей в печь. Этот способ не требует значительных капиталовложений, производственных площадей или изменения технологии и может быть освоен силами Предприятия.
Для нагрева кускового материала наиболее эффективным способом является продувка высокотемпературными газами (фильтрация) при конвективном теплообмене. Такой режим, существующий, например, в шахтных печах, обеспечивает при МВт/м3.
Наиболее надёжным и наименее дорогостоящим способом предварительного нагрева шихты при электроплавке является подогрев вне печи на автономной установке, использующей природный газ или жидкое топливо. Экономический эффект при этом обуславливается двумя факторами: во-первых, стоимость единицы тепловой энергии, полученной от сжигания природного газа, меньше, чем стоимость электроэнергии, преобразованной в тепло; во-вторых – в установках предварительного нагрева шихты металла в самих электропечах.
Дополнительно при нагреве шихты пропродувки нагреваемого слоя металла. Более чистая шихта и сокращение времени пребывания в печи способствуют повышению качества жидкого металла за счет уменьшения количества неметаллических включений и газонасыщенности.
В качестве примера, рекомендуется одноступенчатая установка предварительного нагрева шихты, разработанная и внедрённая в промышленную эксплуатацию УП «Технолит» БНТУ совместно с кафедрой «МиТЛП» ГГТУ им. П. О. Сухого. Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить до 30%.

11. Внедрение пакетировочных и брикетировочных прессовых станков

Пакетировочные и брикетировочные прессы для различных видов шихтового материала (профильный, листовой металл, стружка и т. п.) используются для уменьшения габаритных размеров и увеличения удельного веса металла, благодаря чему сокращается количество подвалок при плавлении, а следовательно – количество пусков/остановов печей, сопровождаемых потерей энергии. Уменьшение количества подвалок позволяет сократить полное время плавки металла и тем самым снизить удельный расход электроэнергии на выплавку 1 т годного литья (в зависимости от качества поставляемой шихты).

12. Замена вентиляторов на более экономичные с энергоэффективными двигателями

Замена старых вентиляторов, исчерпавших назначенный срок службы, на новые, имеющие лучшие значения КПД, позволит сократить расход электроэнергии, а замена вентиляторов с избыточной номинальной производительностью на вентиляторы меньшей производительности – снизить установленную мощность вентсистемы и улучшить энергетические показатели двигателей вентиляторов (КПД, коэффициент мощности).
Сопоставление аэродинамических характеристик новых вентиляторов, например серии ВР со старыми серии Ц указывает на то, что КПД в рабочей зоне характеристик для современного вентилятора изменяется в диапазоне от 74% до 82%, а для старого – от 55% до 64%. Разница КПД, определяющая удельный показатель потребления электроэнергии вентилятором, обусловлена улучшением конструкции, в т. ч. формы лопастей, и использованием более лёгких конструкционных материалов. По соотношению КПД потребление электроэнергии устаревшими вентиляторами завышено на 18%.
Наряду с современными вентиляторами рекомендуется использовать энергоэффективные двигатели, имеющие более высокий коэффициент полезного действия, по сравнению с традиционными. Большинство устаревших моделей асинхронных двигателей серий А, АО и др. номинальной мощностью от 5,5 до 75 кВт имеют КПД приблизительно равный 80-85%, в то время как энероэффективные двигатели того же диапазона мощностей имеют КПД на уровне 90%: энергосберегающий эффект достигается за счёт снижения сопротивления обмоток, путём увеличения сечения проводника, как следствие – повышенная, ориентировочно в 1,2 раза, цена современных двигателей. Таким образом, потенциал энергосбережения при использовании энергоэффективных двигателей оценивается в 5-10%.

13. Внедрение установки осушки сжатого воздуха на компрессорной станции

Компрессорная станция работает без влагоотделения и осушки воздуха, а трубопроводы наружной прокладки не теплоизолированы, в результате чего в зимнее время вынужденно практикуются продувки участков труб для удаления конденсата, что приводит к непроизводительному расходованию воздуха и, соответственно, электроэнергии. Во избежание замерзания
Методическое пособие по расчету показателей эффективности
энергосберегающих мероприятий конденсата в трубах в зимний период в ночное время и нерабочие дни 1 компрессор постоянно работает на заполнение и продувку системы, потребляя непроизводительно электроэнергию. Внедрение системы осушки сжатого воздуха позволит снизить эксплуатационные затраты на препятствие образования замершего конденсата.Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить 15-45%.

14. Экономия электроэнергии за счет регулирования температуры печей сопротивления (АСУ ТП)

Электротермические процессы характеризуются тепловым воздействием на материалы. Нагрев происходит в специальных печах и агрегатах за счет преобразования электроэнергии. Нагрев сопротивлением происходит с выделением теплоты в материалах включенных непосредственно в электрическую цепь, при протекании по ним электрического тока. Если печь не загружена, то не обязательно поддерживать постоянную температуру в ней. Однако, при отключении печи нагревательные элементы охлаждаются и их повторный нагрев может занимать значительный промежуток времени. Поэтому более целесообразным является снижение температуры на время холостого хода печи. Это позволяет уменьшить время разогрева печи до требуемой температуры и более эффективно использовать электроэнергию на термические нужды. Также необходимо поддерживать оптимальную температуру для правильного протекания технологического процесса.
Для плавного регулирования температуры печей рекомендуется внедрение автоматизированной системы управления (АСУ). Проектное решение по применению АСУ ТП позволяет повысить качество продукции, уменьшить количество брака, снизить расход сырья, увеличить объем выпуска продукции, сократить поломки и простои оборудования, а также улучшить условия труда обслуживающего персонала. Общая цель проекта заключается в том, чтобы с помощью системы автоматического управления электропечи исключить погрешность регулирования температуры, снизить затраты на ремонт и обслуживание оборудования, получить экономический эффект от рационального использования энергоресурсов вследствие оптимального управления технологическим процессом. Экономия электроэнергии по сравнению с базовым вариантом может составить 5-15%.

Просмотров: 39