Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности
Эти предприятия производят топливо для двигателей и самолетов, дизельное топливо, мазут, сжиженный нефтяной газ, смазочные масла и сырье для химических заводов. Сырая нефть очищается до нафты, которая служит сырьем для производства ацетилена, метанола, аммиака и многих других химикатов.
Современные нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) состоят из отдельных комплектных технологических установок, число которых прини
мается в соответствии с годовой производительностью НПЗ. Производительность крупных НПЗ достигает 20 млн. т в год. В зависимости от выбранной структуры потребления нефтепродуктов может меняться технологическая схема НПЗ. Так, применяя различные технологические схемы НПЗ, можно изменять глубину переработки нефти, т. е. получать, например, выход мазутов 15–45% (по весу от количества перерабатываемой нефти). Характеристики основных механизмов НПЗ приведены в табл. 3.2, 3.3. Кроме электроприемников, перечисленных в табл. 3.2, имеются электроприемники общезаводского характера, из которых наиболее мощными являются блоки оборотной воды с насосными станциями мощностью несколько тысяч киловатт и товарно-сырьевая база с многочисленными насосами.
Таблица 3.2. Показатели некоторых технологических установок
и процессов нефтепереработки
| Наименование | Производительность, тыс. т/год | Установленная мощность, кВт |
| ЭЛОУ | ||
| ЭЛОУ | ||
| Атмосферно-вакуумная трубчатка | ||
| То же | ||
| ¾¾ // ¾¾ | ||
| Вторичная перегонка бензина | ||
| Каталитический крекинг | ||
| Термический крекинг | ||
| Каталитический риформинг однопоточный | ||
| Каталитический риформинг двухпоточный | ||
| Азеотропная перегонка | ||
| Сернокислотная очистка вторичной перегонки | ||
| Гидроочистка дизельного топлива | ||
| Непрерывное коксование в необогреваемых камерах | ||
| Контактное коксование | ||
| Газофракционирование | ||
| Сероочистка газа | ||
| Сероочистка сухого газа | ||
| Сернокислотное алкилирование | ||
| Полимеризация пропан-пропиленовой фракции | ||
| Деасфальтизация гудрона | ||
| То же | ||
| ¾¾ // ¾¾ | ||
| Фенольная очистка масел | ||
| То же | 61–96 | |
| ¾¾ // ¾¾ | 150–265 | |
| Депарафинизация | ||
| Депарафинизация сдвоенная | ||
| Обезмасливание газа | ||
| Контактная очистка масел | ||
| Производство строительных и дорожных битумов | – | |
| Производство катализатора для каталитического крекинга | – | |
| Производство катализатора для гидроочистки | – | |
| Производство присадок | 6,64 |
Поступающая на переработку нефть содержит пластовую воду (см. рисунок 3.2.) и растворенные минеральные соли. Для обезвоживания и обессоливания нефти на НПЗ применяют электрообессоливающие установки ЭЛОУ 1. Обессоленная нефть поступает на атмосферно-вакуумную трубчатку (АВТ) 2, которая состоит из атмосферной и вакуумной колонн. На атмосферной колонне получают светлые продукты (бензин I и II, керосин III, дизельное топливо IV), тяжелый остаток атмосферной колонны направляется на вакуумную колонну, где производят вакуумный газойль, полугудрон, масляный дистиллят, гудрон. На этой установке получают газ, который направляется на разделение на газофракционную установку 5. Бензин, получаемый на АВТ, имеет низкое октановое число и не может быть использован в двигателях внутреннего сгорания, поэтому он направляется на установку каталитического риформинга 17, после которой получают высокооктановый товарный бензин II. Установки каталитического крекинга 6 служат для производства из вакуумных газойлей высокооктанового компонента автомобильного или авиационного бензина. На этих установках получают также дизельное топливо IV и котельное топливо XII. Установки термического крекинга 7 служат для выделения легких фракций из более тяжелых углеводородов (полугудронов) под действием повышенных температур. При термическом крекинге образуются котельное топливо XII, сырье для технического углерода (термогазойль) XI. Газ с установки 7 направляется на абсорбционную газофракционирующую установку 8, где выделяются сухой газ СГ (используется как топливо), автомобильный бензин, а также товарная бутен-бутиленовая фракция X. Бензин с установки термического крекинга направляется на этилосмесительную установку 16 для приготовления товарных бензинов I. Битумная установка 14 предназначена для производства из гудронов битумов различных марок XVII. Установка алкирования 19 служит для получения высокооктановых компонентов бензина, бутана VIII и пропана VII, IX. При алкировании в качестве катализатора применяется серная кислота. Установка каталитического риформинга на ароматику 18 предназначена для получения из нефтяного сырья после вторичной перегонки 4 ароматических углеводородов – бензола V, толуола VI, ксилола.
Смазочные масла XV различных свойств и назначений производят из масляных дистилляторов, выходящих из АВТ 2. Процесс включает установки деасфальтизации 9, селективной очистки 10, депарафинизации 11, контактной очистки 12, вакуумной перегонки 23, производства присадок 22 и смешения масел 24. Гидроочистку 3 нефтяных продуктов и дистиллятов осуществляют для удаления соединений серы. В процессе гидроочистки образуется сероводород, который используется для получения элементарной серы 20 (XIII) и серной кислоты 21 (XIV). Нефтяной кокс XVIII производится из тяжелых нефтяных остатков на установках замедленного коксирования 15. Образующийся в процессе депарафинизации парафин подвергается очистке 25 и применяется в качестве исходного сырья для получения синтетических жирных кислот и спиртов 26 (XVI).
Около 50% себестоимости НПЗ составляют затраты на энергоресурсы. Основными потребителями энергии являются дистилляционные, отпарные и разделительные колонны, где сырая нефть разделяется на ряд конечных продуктов; 50% потребляемой энергии идет на колонны первичной фракционной дистилляции (она расходуется для нагрева сырой нефти и получения пара, используемого в колонне). Еще 35% энергии потребляется в установке для конверсии, а остальные 15% – для конечной обработки продукции.
3.4. Предприятия машиностроительной промышленности
Все машиностроительные предприятия подразделяются на два класса:
1) с полным технологическим циклом производства (имеющие собственную металлургическую базу и литейное производство);
2) с неполным технологическим циклом, в том числе: не имеющие металлургической базы, но имеющие литейное производство; не имеющие ни металлургической базы, ни литейного производства.
Основные цеха машиностроительных предприятий – литейные, термические, механической обработки, прессовые, сварочные, сборочные, инструментальные и ряд других. В зависимости от отрасли машиностроения и профиля предприятия ряд из указанных выше цехов может отсутствовать, также могут быть и другие цеха.
Литейные цеха. Анализ структур технологических схем литейных цехов показал, что все литейные цеха можно разбить на три типа:
1) цеха, имеющие один технологический поток, выпускающие отливки из одной марки металла (рис. 1.8);
2) цеха, имеющие несколько технологических потоков, аналогичных рис. 3.6, каждый из которых выпускает отливки из одной марки металла;
3) цеха, имеющие несколько технологических потоков, каждый из которых может выпускать отливки из одной или нескольких марок металла (с разделением их выпуска по времени).
Рис. 3.6.Структурная схема технологических связей литейного цеха
Состав потребителей электроэнергии плавильного участка во многом определяется теми плавильными агрегатами, которые установлены в данном цехе. Плавильные отделения ряда чугунолитейных цехов оборудованы вагранками. Они являются основными плавильными печами при выплавке серого чугуна и первым звеном в дуплекс-процессе при производстве отливок из ковкого и высокопрочного чугуна. Литейные цеха более поздней постройки переведены на электроплавку. Металл плавят в электродуговых печах и индукционных тигельных печах с применением в качестве миксеров индукционных канальных печей и магнитодинамических установок (для стабилизации температуры и химического состава расплавленного металла). Во многих литейных цехах существует плавка металла в вагранках и электропечах одновременно. Цветные металлы выплавляют как в газовых печах, так и в индукционных тигельных или канальных печах, а также в дуговых печах косвенного действия. Основными электроприемниками литейных цехов являются автоматические формовочные и смесеприготовительные линии, бегуны, конвейеры, транспортеры, насосы, сушильные печи, краны, приточная и вытяжная вентиляция, теплозавесы, калориферы. Электроприводы вентиляторов и насосов имеют диапазон мощностей от 0,18 до 200 кВт, режим их работы продолжительный. Мощности приводов транспортеров, конвейеров и других транспортирующих механизмов составляют 1,7–22 кВт. Бегуны применяются для изготовления формовочной и стержневой смеси, мощность их привода 28, 40 или 75 кВт. Мощность электрических печей достигает 10 МВ×А.
Соотношение мощностей различных электроприемников ряда цехов приведено в табл. 3.4.
Таблица 3.4. Процентное соотношение потребляемой мощности
различными группами электроприемников восьми литейных цехов
| Наименование электроприемников | Номер цеха по табл. 1.22 | |||||||
| Электротермическое оборудование индукционные тигельные печи индукционные канальные печи дуговые печи печи сопротивления | 50,1 – – 22,0 28,1 | 66,6 – – 19,6 47,1 | 49,4 44,7 – – 4,7 | 67,7 60,9 6,8 – – | 56,1 – – 24,1 32,1 | 68,5 10,1 – 58,4 – | 37,1 – 13,3 23,8 – | 58,7 43,3 8,4 – 6,9 |
| Электроприемники с электродвигателями: формовочные линии смесеприготовительные линии бегуны конвейеры, транспортеры насосы воздуходувки вагранок сушильные печи краны приточная вентиляция вытяжная вентиляция теплозавесы, калориферы и прочие электроприемники | – – 2,5 6,0 2,3 1,9 7,7 1,2 3,4 5,3 1,6 9,3 | 1,3 – 3,5 3,7 1,3 2,1 0,1 2,1 4,5 4,9 0,7 5,7 | 2,6 – – 2,7 4,4 – – 2,4 13,9 4,1 3,2 11,1 | 2,8 4,7 0,2 0,6 2,0 – 0,9 0,6 4,1 7,9 0,3 5,3 | – – 1,4 4,1 8,2 1,8 – 1,4 8,6 4,1 1,7 9,7 | – – 3,1 1,1 1,8 2,7 – 1,6 4,9 6,6 1,4 2,1 | 1,93 1,7 2,3 2,1 2,5 10,4 0,4 1,6 8,2 16,2 3,1 8,0 | 1,2 0,3 2,4 2,4 5,0 0,2 0,2 0,6 6,6 8,3 0,4 5,0 |
| Освещение | 10,9 | 3,7 | 6,31 | 3,0 | 3,1 | 6,5 | 7,3 | 5,4 |
Термические цехапредназначены для химико-термической или термической обработки металлических и неметаллических изделий. Основными электроприемниками этих цехов являются агрегаты для химико-термической обработки, соляные ванны, электрические печи сопротивления. Термические цеха, как правило, состоят из трех участков: химико-термической обработки, механической обработки и закалки токами высокой частоты. Параметры электроприемников одного из таких цехов показаны на табл. 3.5. Напряжение питания большинства электроприемников термических цехов переменное, 380 В. Закалочные установки питаются от электромашинных, тиристорных и ламповых преобразователей частоты. Режим работы большинства электроприемников продолжительный, но имеются электроприемники с повторно-кратковременным режимом.
Таблица 3.5. Установленные мощности электроприемников термического цеха
| Наименование электроприемников | Кол-во, шт. | Руст , кВт |
| Печной агрегат “Айхелин” | ||
| Шахтные электропечи: ПН-32 ПН-34 | 38,2 | |
| Электропечь Ц-60 | ||
| Электропечь Ц-105 | 107,7 | |
| Электропечь СН3-6.5.13.4 | 76,5 | |
| Электропечь СН3-5.10.3.4 | ||
| Печной агрегат “Бирлек” | 211,4 | |
| Cоляная ванна С-100 | ||
| Цементационная печь типа СТЦА-5.60.5/3 | ||
| Отпускная печь СТЦА-5.60.5/3 | ||
| Отпускная конвейерная печь | ||
| Агрегат СТЦА-10.60.5/3 | ||
| Электропресс | ||
| Закалочный бак | ||
| Закалочная установка повышенной частоты | 12,8–17,3 | |
| Закалочный автомат | 30–60 | |
| Установка для закалки шкворня | ||
| Тельфер | ||
| Масляный бак | ||
| Моечная машина | 24,8 | |
| Насос | ||
| Наждак | ||
| Дробеметная машина | ||
| Гидравлический пресс | ||
| Барабанный агрегат | ||
| Автоматическая линия штамповки фланца | ||
| Автоматическая линия штамповки полуоси | 130–183 |
Цеха механической обработки. Основными электроприемниками этих цехов (табл. 3.6) являются различные виды станков и автоматических линий. Мощность отдельных станков – от 1,5 до 28 кВт. В тяжелом машиностроении суммарные мощности электроприводов станков достигают 1000 кВт. Средняя мощность приводов станков массового машиностроения составляет 5–10 кВт, а крупного машиностроения – 15–25 кВт. Число станков в современных цехах достигает 2000. Напряжение питания станков переменное, 380 В. Режим работы продолжительный и повторно-кратковременный.
Таблица 3.6. Характеристика электроприемников трех механических цехов завода
| Наименование электроприемников | Установленная мощность по цехам | |||||
| кВт | % | кВт | % | кВт | % | |
| Станки: шлифовальные токарные сверлильные, резьбонарезные фрезерные расточные протяжные балансировочные заточные, наждаки строгальные полировочные | – | 42,0 21,0 9,0 4,0 3,0 4,0 0,1 0,1 – 0,8 | – – | 17,0 12,0 32,0 15,0 4,0 5,0 – 0,2 – 0,27 | 1923,8 1039,6 526,4 680,9 75,5 185,1 – 123,3 46,6 | 37,4 20,2 10,2 13,2 1,46 3,6 – 0,4 2,4 0,9 |
| Пресс гидравлический | 1,6 | 1,0 | 97,5 | 1,89 | ||
| Подъемно-транспортные механизмы | 0,5 | 0,5 | 22,8 | 0,44 | ||
| Электроинструмент | 3,2 | 0,04 | 6,4 | 0,01 | – | – |
| Вентиляция | 3,0 | 4,0 | 87,6 | 1,7 | ||
| Прочее оборудование | 10,6 | 8,0 | 247,6 | 4,82 |
Прессовые цехаслужат для штамповки металлов и пластмасс. Основными электроприемниками этих цехов являются прессы. В производстве мелких деталей в электро- и радиопромышленности, часовой и других отраслях промышленности применяются электромагнитные прессы, в которых движение ползуна производится при помощи электромагнита постоянного тока. Питание электромагнитов осуществляется от полупроводниковых преобразователей.
Кривошипные прессы холодной штамповки имеют мощность приводов от 2 до 180 кВт, горячештамповочные – от 28 до 500 кВт. Наиболее мощными являются гидропрессы, мощность двигателей насосных станций гидропрессов составляет 250–1500 кВт. Режим работы прессов повторно-кратковре-менный, напряжение питания переменное, 380, 6000 и 10000 В. Ко второй группе электроприемников прессовых цехов относятся различные приводы устройств подачи металла и его укладки в пачки. Мощность этих электроприемников достигает 200 кВт. Третью группу электроприемников составляют металлообрабатывающие станки различного назначения с мощностью электроприводов 1–55 кВт. Четвертую группу образуют электроприемники общепромышленного назначения: вентиляторы, насосы, кондиционеры, подъемно-транспортные устройства с мощностью электродвигателей 1,6–10 кВт.
Данные об электроприемниках прессового корпуса автомобильного завода приведены в табл. 3.7.
Электросварочные цеха. Наиболее энергоемкими являются цеха для сварки и сборки крупногабаритных изделий (кузовов автомобилей, самолетов, вагонов, тракторов и др.), цеха для сварки цепей и ряд других. Основные электроприемники этих цехов – электросварочные установки дуговой и контактной сварки. Для дуговой сварки применяются источники питания постоянного тока – электромашинные преобразователи, сварочные выпрямители – и переменного тока – однофазные и трехфазные трансформаторы. Электромашинные преобразователи состоят из генератора постоянного тока и приводного асинхронного электродвигателя мощностью 4–55 кВт. Мощность сварочных выпрямителей составляет 9–40 кВ×А, а сварочных трансформаторов 9–165 кВ×А. Напряжение питания установок дуговой сварки переменное, 380 В.
Установки контактной электросварки делятся на одноточечные (мощностью 3–190 кВ×А), рельефные (100–800 кВ×А), шовные (30–400 кВ×А), стыковые (30–1000 кВ×А). Для сборки и сварки крупногабаритных изделий (кузовов автомобилей и тракторов, вагонов и т. д.) большое распространение получили многоточечные сварочные машины, которые объединяются в поточные автоматические сборочно-сварочные линии. Эти линии имеют установленную мощность 500–20000 кВ×А. Напряжение питания установок контактной сварки переменное, 380 В. Режим работы повторно-кратковременный с малой (от 0,1 до 50%) продолжительностью включения. Соотношение мощностей электроприемников одного из сварочных цехов автозавода показано в табл. 3.8. В цехе установлены дуговые и стыковые сварочные установки. Сварка производится, как правило, на сварочных автоматических линиях и полуавтоматах. Для устранения дефектов и брака применяются однопостовые ручные сварочные аппараты на переменном токе мощностью 21–32 кВ×А. Полуавтоматы и автоматические сварочные линии (мощностью 32–469 кВ×А) ведут сварку в среде углекислого газа или под слоем флюса. Стыковые сварочные установки имеют по два сварочных трансформатора мощностью 750 кВ×А каждый. Подъемно-транспортные механизмы (тельферы, краны, кран-балки, установки навески и съема, перегружатели) имеют мощность 0,4–10 кВт.
Суммарное энергопотребление на машиностроительном предприятии можно представить в виде
Еå = Ет + Еэ + Еq + Ев , (3.2)
где Ет – потребление топлива; Еэ – потребление электроэнергии; Еq – потребление тепла (пара и горячей воды); Ев – полное потребление сжатого воздуха.
По направлениям использования энергия требуется на технологические нужды, двигательную нагрузку и обеспечение условий труда. К энергии на технологические цели относится энергия, используемая на технологический нагрев (в печах, сушильных камерах, сварочных аппаратах и др.), на химические процессы (выщелачивание, электролиз и т. п.), на электроэрозию, электростатические процессы и т. п. К энергии на двигательную нагрузку относится потребление энергии приводом основных производственных агрегатов (различных станков, прессов и т. п.) и подъемно-транспортными установками (кранами, тельферами, конвейерами и т. п.). К энергии на обеспечение условий труда относится энергия, расходуемая на отопление, вентиляцию, кондиционирование, на производственное и непроизводственное освещение, средства связи и управления.
На современном этапе машиностроение характеризуется широким использованием всех видов энергии. На долю электроэнергии приходится около 24%, топлива – 38%, теплоэнергии –38%. Анализ динамики энергопотребления и его составляющих показывает, что темпы роста тепло- и электропотребления значительно опережают темпы роста топливопотребления. Основная доля тепла в отрасли расходуется на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. На технологические цели в машиностроении расходуется 10–50% потребляемой энергии. Уровень электрификации в машиностроении выше, чем по промышленности в целом, причем более половины электроэнергии используется в силовых процессах. В табл. 3.9 приведены данные о видах энергоресурсов, потребляемых в различных технологических процессах машиностроительных предприятий. Наиболее широко во всех технологических процессах применяются электроэнергия и газ. На некоторых машиностроительных предприятиях удельный вес электротехнологических процессов превышает 50%. К их числу относятся тракторные, автомобильные и станкостроительные предприятия. Разработаны и внедрены в производство ряд принципиально новых технологических процессов (электрохимическая и электронно-ионная технология, электроэрозия, плазменная обработка и др.). Изменчивость технологических процессов и разнообразие принципов их использования определяют большое разнообразие в качестве и количестве используемых энергоносителей и, следовательно, их стоимости.
Таблица 3.9. Энергоносители в основных цехах
машиностроительных предприятий
| Цеха | Основные технологические процессы | Энергоносители | |||||
| Электро- энергия | Пар | Горячая вода | Газ | Сжатый воздух | Прочее топливо | ||
| Кузнечные | Заготовка металла Нагрев под ковку и штамповку Ковка и штамповка Термообработка | + + + + | – – + – | – – – – | + + – + | – – + – | + + – + |
| Механические | Металлообработка Закалка ТВЧ Электроискровая обработка Анодно-механическая обработка | + + + + | – – – – | – – – – | – – – + | + – – – | – – – – |
| Термические | Закалка Отпуск Цементация | + + + | – – – | – – – | + + + | – – – | + + + |
| Нитроцементизация Ционирование Азотирование | + + + | – – – | – – – | + + + | – – – | + + + | |
| Гальвано- покрытий | Подготовка к покрытию Гальванопокрытие Отделка поверхностей | + + + | + – – | + + – | – – – | – – – | – – – |
| Литейные | Смесеприготовление Формовка и изготовление стержней | + + | – – | – – | – + | – + | – – |
| Плавка металла Выбивка и очистка отливок Мойка деталей Термообработка | + + – + | – – + – | – – + – | + – – + | – + – – | + – – + |
3.5. Предприятия пищевой промышленности
Приготовление и упаковка пищевых продуктов включают различные процессы, большая часть которых требует нагрева или охлаждения. На рис. 3.7 приведена структурная схема консервирования продуктов.
Рис. 3.7. Технологическая схема консервирования фруктов и овощей
Основными видами энергоресурсов, потребляемых этими предприятиями, являются газ, электроэнергия, пар и горячая вода. Варка продуктов до и после консервирования – один из наиболее энергоемких процессов в пищевой промышленности, на него расходуют половину общего потребления теплоты.
4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ БАЛАНСЫ УСТАНОВОК, ЦЕХОВ И
ПРЕДПРИЯТИЙ
4.1. Назначение и виды энергетических балансов
Термин "энергетический баланс" означает полное количественное соответствие (равенство) между расходом топлива и энергии в энергетическом хозяйстве для данного момента времени. Энергетический баланс (ЭБ) состоит из двух частей: приходной и расходной. Приходная часть содержит количественный перечень энергии, поступающей посредством различных энергоносителей. Расходная часть определяет расход энергии всех видов во всевозможных ее применениях, потери при преобразовании одного вида энергии в другой и при ее транспортировке, а также энергию, накапливаемую (аккумулируемую) в специальных устройствах.
При составлении ЭБ различные энергоресурсы и виды энергии приводятся к единому измерителю. Этим измерителем являются тонна условного топлива или джоуль.
В основу построения ЭБ действующего предприятия должно быть положено обследование его энергетического хозяйства, технологических и энергетических характеристик оборудования. Для проектируемых предприятий ЭБ строится на основе технологических и проектных разработок. Энергетический баланс позволяет выделить из общего расхода энергии ее полезно израсходованную часть и потери по ее составляющим и тем самым выявить КПД технологического процесса, агрегата, цеха, завода.
Энергетические балансы промышленных предприятий разделяются на следующие группы: по назначению – отчетные и плановые; по видам энергоносителей – частные (по отдельным видам топлива и энергии) и сводные; по объектам изучения – балансы отдельных видов технологического оборудования, цехов и предприятия в целом; по принципам составления – аналитические, синтетические, нормализованные, оптимальные; по принципам оценки использования топлива и энергии – энтропийные и эксергетические.
Отчетные ЭБ отражают фактические показатели производства и потребления топлива и энергии в истекшем периоде и уровень их использования. На основе этих ЭБ можно контролировать энергопотребление предприятия и выполнение соответствующих плановых показателей.
Отчетные (фактические) ЭБ делятся на синтетические, показывающие распределение подведенных и распределенных энергоносителей внутри предприятия, и аналитические. Исходными данными для составления синтетических ЭБ служат материалы эксплуатационного приборного учета и контроля, материалы испытаний, обследований, контрольных замеров и хронометрирования работы оборудования. Разработку отчетных синтетических ЭБ следует проводить ежегодно для получения надежной и представительной информации о динамике его структуры и тенденциях совершенствования энергетического хозяйства. Синтетический ЭБ является документом, на основании которого ведется анализ фактического состояния энергетического хозяйства промышленных предприятий. В процессе анализа устанавливаются и исследуются связи энергетики и основного производства, влияние энергетики на основные показатели хозяйственной деятельности предприятия (рентабельность, производительность труда, себестоимость продукции, фондовооруженность труда и т. д.), измерение показателей, характеризующих совершенство отдельных энергетических объектов и предприятия в целом. Анализ указанных зависимостей по отдельным предприятиям позволяет изучать состояние и тенденции развития энергетического хозяйства отраслей и промышленности в целом, находить оптимальные пропорции при использовании различных видов топлива и энергии в отраслевом разрезе. Составленные по этим данным отчетные синтетические ЭБ являются документированным подтверждением того, что на рассматриваемое предприятие поступило определенное количество ТЭР и было им израсходовано на свои нужды. Однако такой баланс не выявляет степень полезного использования энергоресурсов. Глубину и характер использования подведенных энергоносителей отражают так называемые аналитические фактические ЭБ.
Разность между количеством подведенной энергии и полезной энергией, полученной от установки, составляет энергетические потери. Они классифицируются по следующим признакам:
1. По возможности и целесообразности устранения: а) полные потери энергии; б) потери неустранимые, определяемые принципом технологического процесса, конструкцией оборудования; в) потери энергии, устранение которых в данных условиях технологически возможно; г) потери энергии, устранение которых в данных условиях экономически целесообразно.
2. По месту возникновения: а) потери при добыче; б) при хранении; в) при транспортировке; г) при переработке; д) при преобразовании; е) при использовании.
3. По физическому признаку и характеру: а) потери тепла в окружающую среду, с уходящими газами, технологической продукцией, технологическими отходами, уносом материалов, химическим и механическим недожогом, охлаждающей водой и т. д.; б) потери электроэнергии в трансформаторах, дросселях, шинопроводах, линиях электропередач, преобразователях, электроприемниках и т. д.; в) потери с утечками через неплотности, от усушек и т. п.; г) гидравлические потери – потери напора при дросселировании, потери на трение при движении жидкости, пара и газа по трубопроводам с учетом колен, вентилей и других местных сопротивлений; д) механические потери – потери на трение.
4. По причинам возникновения (потери энергии, устранение которых в данных условиях технически возможно и экономически целесообразно): а) вследствие конструктивных недостатков; б) в результате неправильного выбора технологического режима работы; в) из-за неправильной эксплуатации агрегата; г) в результате низкого качества исполнения ремонтных работ; д) вследствие брака продукции.
Характеристика использования различных энергоносителей на предприятиях должна отражаться в сводной форме аналитического ЭБ. При этом в качестве исходной величины, подлежащей распределению по статьям полезного использования и потерь, принимается фактическое потребление данного вида энергии, взятое из синтетического баланса. Величина невязки баланса служит критерием для оценки достоверности составленного аналитического баланса (в нормальных условиях она не должна превышать 2,5% величины суммарного расхода энергоносителя). Аналитический баланс может служить основой для оценки энергетической эффективности рассматриваемых процессов, показателями которой являются энергетические КПД.
В зависимости от характера энергетического процесса следует различать виды полезной энергии и то сечение энергетического потока, по которому производится ее количественная оценка. Поскольку нет достаточно четкого определения понятия "полезная энергия", рекомендуется принимать для различных технологических процессов условные определения полезного использования энергии: в освещении – по световому потоку лампы; в силовых и двигательных процессах прямого действия – по расходу энергии, необходимому для процесса по теоретическому расчету (по работе на валу двигателя); в электрохимических и электрофизических процессах – по расходу энергии, необходимому для процесса, в соответствии с теоретическим расчетом; в термических процессах – по теоретическому расходу энергии на нагрев, плавку, испарение материала и проведение эндотермических реакций; в отоплении, вентиляции, кондиционировании, горячем водоснабжении и хладоснабжении – по количеству тепла, полученного потребителем; в средствах связи и управления – по подведенной энергии; в преобразовании, хранении, переработке и транспортировке топлива и энергии – по количеству энергоресурсов, получаемых из систем преобразования, хранения, переработки или транспорта. Часть тепловых потерь в некоторых случаях (в зависимости от организации технологического процесса) может рассматриваться как побочный энергетический ресурс, полезно используемый для целей отопления и других нужд.
Основной формой планирования энергопотребления и энергоиспользования на предприятии являются плановые ЭБ. Разработка плановых балансов осуществляется на основе анализа отчетных балансов отдельных процессов, цехов и предприятия в целом. При этом выявляются и оцениваются энергетические потери и резервы экономии энергоресурсов, а также определяются мероприятия по реализации скрытых резервов экономии топлива и энергии. Плановые балансы, составленные на основе аналитических балансов с учетом технических мероприятий по рационализации энергохозяйства, называются нормализованными. Нормализованные ЭБ строятся с учетом следующих факторов: возможностей дальнейшего совершенствования ЭБ агрегатов и процессов за счет сокращения потерь, интенсификации режима работы, рационализации энергоиспользования, внедрения новой техники и технологии; ликвидации прямых потерь топлива и энергии на всех стадиях производства, распределения и использования энергии; определения наиболее рациональных направлений использования побочных энергоресурсов; выбора наиболее рациональных энергоносителей для данного предприятия и района его размещения. При составлении нормализованных ЭБ исходят из прогрессивных нормативов полезного потребления и потерь энергии, соответствующих условиям производства. На основе этих балансов составляются планы организационно-технических мероприятий.
Другой формой планового ЭБ является оптимальный баланс. Основная задача этого баланса – определение варианта энергоснабжения предприятия, при котором план выпуска продукции выполняется с минимальными затратами. В отличие от нормализованных ЭБ оптимальные балансы учитывают технико-экономические характеристики энергоснабжения района размещения предприятия. Основными показателями для составления оптимальных ЭБ являются затраты на использование топлива и энергии в технологических и энергетических процессах производства. Оптимальные ЭБ составляются по нескольким критериям: минимуму расхода топлива, минимуму суммарных затрат на производство продукции и т. д.
Приведем методы составления ЭБ для различных установок, цехов и предприятий. Методику составления балансов рассмотрим на примере балансов электроэнергии (БЭЭ).
4.2. Методы составления расходной части электробалансов
Электробалансы позволяют судить о степени полезного использования электроэнергии, расходуемой отдельными агрегатами и их группами, цехами или предприятиями в целом. С этой точки зрения особый интерес представляет доля энергии, затрачиваемая на прямые технологические нужды. При составлении расходной части БЭЭ эта энергия всегда определяется расчетом, который может быть выполнен двумя методами: расчетным и экспериментальным.
Расчетный метод предусматривает определение расхода энергии на технологические нужды и всех видов потерь по формулам, использующим нормативные характеристики оборудования в конкретных условиях его эксплуатации. Этот способ дает хорошие результаты при составлении ЭБ агрегатов непрерывного действия или имеющих продолжительный режим работы (компрессоров, воздуходувок и вентиляторов, электрических печей и нагревателей, мельниц,