Эта статья станет первой в серии, посвященной отдельным энергосберегающим мероприятиям и их влиянию на надежность, безопасность и эффективность системы в целом. Надеюсь, что эти заметки помогут вам найти оптимальные для ваших предприятий решения и сформулировать стратегию повышения эффективности таким образом, чтобы добиться максимального экономического эффекта. И, предваряя рассмотрение отдельных направлений, сегодня мы поговорим о том, как изучить взаимное влияние различных процессов и энергопотребляющих установок.
Подобно человеческому организму и его внутренним системам, каждое предприятие — единое целое, в котором существуют скрытые или явные связи между различными объектами, установками, процессами. И так же, как лекарства, применяемые для лечения одного заболевания, могут оказывать побочное действие на работу различных органов человека, вмешательство в определенный процесс на производстве с целью повышения энергоэффективности может не лучшим способом сказаться на работе другого оборудования.
Поэтому даже локальным мероприятиям, более доступным с точки зрения временных и финансовых затрат, нежели комплексная модернизация или реконструкция, всегда должен предшествовать анализ предприятия в целом и изучение влияния взаимосвязанных процессов и систем. В противном случае результатом оптимизации отдельных компонентов могут стать инвестиции в оборудование неадекватного масштаба, а наиболее существенные возможности повышения энергоэффективности будут упущены.
Задачи и результаты анализа
В ходе подобного анализа необходимо проанализировать потребности в данной системе или подсистеме, а также возможность выполнения ее функций измененным или совершенно другим способом с целью повышения энергоэффективности.
Для этого следует:
- определить границы процессов, систем и уровень их взаимодействия;
- установить конкретные полезные функции, выполняемые ими, или выпускаемую ими полезную продукцию;
- оценить процессы или системы с точки зрения существующих или будущих потребностей в этих функциях или услугах.
Оптимизация энергоэффективности системы в целом может означать необходимость сознательного снижения энергоэффективности одной или нескольких подсистем для достижения максимума общей эффективности, причем конкретный характер такого компромисса часто зависит от местных условий.
Как следствие:
- может оказаться невозможным одновременно обеспечить максимальную энергоэффективность всех видов деятельности и/или подсистем в пределах установки;
- может оказаться невозможным обеспечить максимальную общую энергоэффективность, одновременно сводя к минимуму потребление других ресурсов, а также выбросы и сбросы (например, снижение выбросов в атмосферу может оказаться невозможным без потребления дополнительной энергии);
- может понадобиться снизить энергоэффективность одной или нескольких систем для обеспечения максимальной общей эффективности установки в целом;
- необходимо поддерживать баланс между стремлением к максимальной энергоэффективности и другими факторами, например, качеством продукции, стабильностью производственного процесса и т.п.;
- использование энергии из возобновляемых источников и/или регенерация отходящего или избыточного тепла могут быть более предпочтительны с точки зрения устойчивости, чем сжигание ископаемого топлива, даже при меньшей энергоэффективности.
Методология
Одним из наиболее эффективных способов поиска решения, позволяющего минимизировать потребление энергии, является на сегодняшний день пинч-анализ.
Пинч-анализ — методология минимизации энергопотребления процесса посредством расчета термодинамически обоснованных объемов энергопотребления и приближения к ним с помощью оптимизации теплопередачи между процессами, методов энергоснабжения и характеристик технологических процессов.
В первую очередь пинч-анализ рекомендуется применять при проектировании новых установок и реконструкции старых, с расчетом как оптимизации самой установки, так и в комплексе по всему предприятию.
На существующих установках применение пинч-анализа приносит небольшой эффект. И при большой стоимости проведения пинч-анализа, эффект от полученных решений на существующих установках себя не окупает. Поэтому в такой ситуации как альтернативу пинч-анализу стоит рассмотреть Метод конечных потребителей, называемый также «упрощенным пинч-анализом».
Данный метод подразумевает полное обследование тепловой схемы установки, определение взаимосвязей существующих потоков и выделение тех участков, где потребляется энергия извне (нагрев паром и т.д.) или происходит потеря энергии (охлаждение водой или воздухом).
Следующий этап — составление таблицы потенциальных источников тепла и потребителей тепла, и выбор возможных схем изменения обвязки оборудования. При необходимости на этом этапе могут быть учтены и дополнительные потребители тепла (например, с соседних установок).
В заключение выбирают наиболее оптимальные связки «источник-потребитель» и методику их внедрения. Для более качественного выполнения работ по выбору оптимальных связок «источник-потребитель», рекомендуется привлекать стороннюю организацию, имеющую опыт в обследованиях и оптимизациях систем, имеющихся на площадке заказчика.
