Как промышленные предприятия могут экономить энергию и повышать свою энергетическую эффективность

Экономия энергии на промышленных предприятиях

Рациональное использование энергетических ресурсов является одним из средств сокращения потребления и экономного расходования энергии. Это дает возможность снизить капитальные затраты на строительство новых и реконструкцию имеющихся электростанций, на добычу угля и газа, на транспорт и др.

В общей задаче экономии энергетических ресурсов народного хозяйства решающее значение имеет экономия энергии в промышленности, потребляющей наибольшее количество различных энергоресурсов.

Энергосбережение на промышленных предприятиях — это важный аспект устойчивого развития, который помогает снизить затраты и повысить конкурентоспособность.

Разработке мероприятий экономии энергии на каждом промышленном предприятии должно предшествовать всестороннее и комплексное изучение технологических процессов и передового опыта, тщательное исследование энергобалансов по отдельным видам энергии, проверка правильности действующих норм энергопотребления и применения энергоносителей.

Эти мероприятия должны быть направлены:

• на сокращение прямых потерь энергии в оборудовании, в сетях линий электропередач, трубопроводах и т. п.;
• более полное использование вторичных энергоресурсов;
• улучшение режимов работы энергетического и технологического оборудования;
• эффективное использование в технологических процессах энергоносителей более рациональных видов и параметров;
• интенсификацию производственных процессов.

Действенными мерами экономии электроэнергии являются также экономия в производстве и потреблении сжатого воздуха, а также повышение коэффициента мощности электроустановок.

Экономия энергии за счет сокращения прямых потерь

Прямые потери в среднем составляют до 2,096 в воздушных, до 3% в газовых, до 5% в электрических и до 6% в паровых сетях.

Сокращение прямых потерь энергии достигается за счет:

• лучшего ведения топочных процессов огневых печей и паровых котлов;
• содержания в должном состоянии поверхностей нагрева котлов, водоподогревателей, воздухоподогревателей и другого оборудования;
• соответствия качества сжигаемого топлива топкам печей и котлов;
• хорошей теплоизоляции технологических печей паропроводов и трубопроводов горячей воды;
• своевременной смазки трущихся частей и подшипников оборудования;
• приведения мощности и характеристик оборудования (электродвигателей, насосов, вентиляторов и др. ) в соответствие с параметрами обслуживаемых ими машин и сетей.

Снижение прямых потерь достигается также путем улучшения качества эксплуатационного обслуживания энергетического и технологического оборудования в результате повышения квалификации обслуживающего персонала и его материальной заинтересованности и существления мероприятий по модернизации энергетического и технологического оборудования, а также улучшения качества его ремонта.

Более полное использование вторичных энергоресурсов

Использование вторичных энергоресурсов (тепла отходящих газов котельных установок и промышленных печей, тепла охлаждающей воды и конденсата, газов коксующихся углей, отработавшего пара молотов, горячих отходов производства и др.) является действенным средством сокращения потребления энергии, так как предприятия большинства отраслей промышленности располагают значительным количеством вторичных энергоресурсов.

Улучшение использования и режимов работы энергетического и технологического оборудования является существенным резервом экономии энергии, так как на многих предприятиях оборудование работает в режимах, приводящих к значительным перерасходам энергии.

Наиболее полное использование мощности энергетического оборудования (мощности электродвигателей и трансформаторов, паропроизводительности котлов и т. д.) позволяет сэкономить значительное количество энергии.

Экономия энергии за счет интенсификации производственных процессов

Интенсификация производственных процессов достигается совершенствованием технологии, лучшей организацией производства и модернизацией оборудования. Основными путями интенсификации производства являются:

• внедрение прогрессивной технологии (поверхностная закалка стали токами высокой частоты, автоматическая сварка и резка металла);
• замена малопроизводительных способов обработки изделий более производительными (переход от свободной ковки к горячей штамповке, от обработки резанием к холодной штамповке или профильной прокатке, от нарезания резьбы к накатке или высадке);
• внедрение прогрессивных технологических режимов (повышение скоростей резания и увеличение подач режущего инструмента, создание оптимальных температурных режимов при нагреве и обработке металлов);
• увеличение загрузки оборудования путем применения приспособлений, позволяющих выполнять несколько операций на одном станке, применения многоместных пресс-форм или многооперационных штампов;
• сокращение (посредством механизации) таких вспомогательных операций, как установка деталей на станках и снятие их со станков, переход от одной операции обработки деталей к другой; переход к автоматизированным поточным линиям и автоматическому управлению технологическими процессами.

Экономия электрической энергии в производстве и потреблении сжатого воздуха

Производство сжатого воздуха связано со значительными затратами электроэнергии. На выработку 1000 м³ сжатого воздуха давлением 6 атм расходуется в среднем около 1000 квт-ч электроэнергии.

Расход электрической энергии на выработку сжатого воздуха отдельными наиболее крупными предприятиями исчисляется миллионами киловатт-часов в год, поэтому даже небольшая экономия при его производстве может дать ощутимые результаты.

Основными мероприятиями, направленными на экономию электроэнергии при производстве, распределении и потреблении сжатого воздуха являются:

• применение для выработки сжатого воздуха технически совершенных и наиболее экономичных компрессоров;
• введение системы контроля утечек сжатого воздуха от места его производства до места потребления;
• своевременное устранение неплотностей в соединениях трубопроводов сжатого воздуха и в арматуре;
• применение исправных пневмоинструментов и агрегатов, потребляющих сжатый воздух; периодические осмотры и испытания пневмоинструментов;
• ремонт пневмоинструментов с заменой износившихся частей и устранением увеличившихся (вследствие износа) зазоров, например зазоров между штоком и втулкой пневмоподатчика обрабатываемых деталей, между золотником и золотниковой коробкой отбойного молотка;
• замена (при наличии технической возможности) пневматических приводов электрическими; забор воздуха с минимальной температурой, так как с повышением температуры засасываемого компрессором воздуха повышается в среднем на 2—3% и удельный расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха.

Осуществление указанных выше сравнительно несложных мероприятий позволит каждому заводу сэкономить ежегодно на десятки тысяч рублей электрической энергии, улучшить экономические показатели работы отдела главного энергетика (ОГЭ), снизить себестоимость продукции, выпускаемой заводом.

Экономия электрической энергии путем повышения коэффициента электроустановок

Повышение коэффициента мощности (cos фи) электрических установок является важной задачей, так как способствует лучшему использованию мощности генераторов электростанций и снижению потерь электрической энергии в передающих сетях.

Большинство заводских электроприемников представляют собой электромагнитные механизмы, потребляющие наряду с известной активной мощностью, идущей на полезную работу, также и реактивную, расходуемую на создание магнитных полей.

На заводах основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные электродвигатели и трансформаторы: первые потребляют до 65%, а вторые — до 25% реактивной мощности.

Чем ближе к номинальной мощности будут загружены асинхронные электродвигатели и трансформаторы электроустановки, тем выше будет ее коэффициент мощности (cos фи).

С уменьшением cos фи ток нагрузки электрической станции будет увеличиваться при одной и той же отдаваемой мощности. При этом излишне будут загружаться реактивной мощностью и провода передающих электрических сетей, что повлечет за собой рост потерь электрической энергии. Поэтому повышение cos фи электроустановок является одним из наиболее эффективных путей экономии электрической энергии.

Мероприятия по повышению коэффициента мощности заводских электроустановок можно разделить на организационные и технические.

Организационными мероприятиями, как правило, не требующими больших капиталовложений, являются:

• сокращение холостой работы асинхронных двигателей с применением электрических или механических ограничителей и без них. При их использовании электродвигатель автоматически отключается в момент, когда производится отвод инструмента или рабочего органа в исходное положение, съем обрабатываемой детали со станка и установка на нем новой, проверка размеров обрабатываемой детали и ее соответствия чертежу. Применение ограничителей целесообразно при большой длительности (свыше 12 секунд) холостой работы электродвигателя в межоперационное время. При отсутствии ограничителей работа электродвигателя контролируется самим рабочим-станочником (токарем, фрезеровщиком), отключающим электродвигатель в межоперационное время);
• пуск недогруженных асинхронных электродвигателей путем переключения обмоток с «треугольника» на «звезду», при котором пусковой и вращающий моменты уменьшаются почти в 3 раза;
• снижение в допустимых пределах напряжений в сети, питающей асинхронные электродвигатели посредством соответствующего переключения ответвлений обмоток питающего трансформатора. Если к трансформатору наряду с силовыми сетями присоединены и сети освещения, то необходимо учитывать, что снижение напряжения приведет к уменьшению светоотдачи ламп освещения;
• уменьшение сопротивления пути магнитного потока посредством сохранения первоначальных (заводских) зазоров между ротором и статором ремонтируемых асинхронных электродвигателей;
• тщательная пригонка якорей к сердечникам электромагнитов пусковых приборов и различных автоматов;
• замена имеющихся асинхронных электродвигателей синхронными, в первую очередь у агрегатов, работающих длительно и непрерывно с относительно стабильной нагрузкой (вентиляторов, насосов, компрессоров, прокатных станов);
• лучшая загрузка имеющихся трансформаторов путем приведения их мощности в соответствие с нагрузкой.

Техническими мероприятиями, повышающими коэффициент мощности заводских электроустановок являются:

• применение косинусных конденсаторов;
• использование синхронных генераторов в качестве компенсирующих устройств;
• применение синхронных электродвигателей мощностью, превышающей потребность приводимых ими в движение механизмов.

Экономически целесообразным считается такой способ компенсации потребляемой или генерируемой реактивной мощности, при котором наименьшими окажутся затраты на 1 квар-ч электроэнергии, вырабатываемой компенсирующим оборудованием.

При расчетах должны учитываться как первоначальные затраты на приобретение и монтаж компенсирующего оборудования, так и все расходы, связанные с его эксплуатацией и ремонтом.

Мощность косинусных конденсаторов должна быть такой, чтобы покрывалась потребность в реактивной энергии цеха или предприятия и исключалась возможность ее передачи в сеть энергосистемы. При несоблюдении этого условия произойдет перекомпенсация сети, что приведет к дополнительным потерям мощности.

Для того чтобы мощность косинусных конденсаторов в каждый отрезок времени соответствовала нагрузкам и потребностям цеха или предприятия в реактивной энергии применяют секционирование конденсаторной установки на ступени, которые автоматически включаются и отключаются в зависимости от изменения нагрузки.

Смотрите также по этой теме:

Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения

Регулируемый электропривод как средство энергосбережения

Применение частотных преобразователей для экономии электроэнергии на промышленных предприятиях