Управление энергозатратами на энергоемком производстве — задача особой важности, поскольку стоимость водных ресурсов, топлива и электроэнергии неуклонно повышается. Все больше промпредприятий планомерно и последовательно реализуют программы мероприятий, направленные на снижение энергозатрат.
Несмотря на это, невостребованный потенциал энергосбережения в отечественной промышленности остается весьма существенным, особенно на крупных энергоемких предприятиях. Какие трудности возникают на пути реализации этого потенциала, какие условия для этого необходимы? Обсудим сегодня.
Сложная задача — непростое решение
Определение желаемых показателей в части эффективности использования энергии и способов их достижения — это всегда задача многокритериальной оптимизации. Ее решение зависит от следующих факторов:
- сложности применяемых технологий — состава и назначения динамического и статического оборудования, особенностей режимов потребления и генерации энергии, обширными взаимосвязями между различными источниками/потребителями энергоресурсов, объединенных в общие и локальные системы (одними из самых сложных в этом отношении являются крупные энергоемкие нефтегазохимические предприятия с разнообразным составом своей продукции);
- совершенства технологических процессов, степени их автоматизации;
- оснащенности производств приборами учета, наличие единой системы учета по предприятию с соответствующей (онлайн) обработкой и анализом получаемых данных;
- общей культуры производства, наличия проектной, производственно-технической документации с разработанными инструкциями, режимными картами и др. материалами, наличия системы контроля за выполнением требований установленных регламентов;
- политики менеджмента предприятия в сфере энергосбережения с созданием на предприятии соответствующих подразделений, занимающихся созданием совершенной системы учета, анализом потребления энергоресурсов, оптимизацией связей «технология-энергетика», разработкой программ энергосбережения и т.д.
- способности предприятия инвестировать средства в развитие, во внедрение энергосберегающих технологий.
Все перечисленные факторы связаны друг с другом. Сложные технологии, как правило, предполагают высокую оснащенность приборами учета, значительную степень автоматизации и достаточно продвинутую культуру производства. Но и все вместе это не гарантирует предприятию эффективной энергетики. Если энергосистема не рассматривается как единое целое, не учитываются и не анализируются возможные связи между блоками, то потенциал энергосбережения реализуется не полностью.
Упущенные возможности
На крупных химпредприятиях с разнообразным составом технологических блоков часто не учитываются (или учитываются не в полной мере) возможности, потенциал передачи сбросной для данного блока энергии по отношению к единой теплоэнергосистеме, к другим технологическим блокам и даже по отношению к собственной энергосистеме.
Например, на одном из газохимических производств многие годы использовалась стандартная схема потребления тепла на отопление и вентиляцию (ОВ) от водогрейной котельной через единую теплосеть предприятия.
Внедренная схема по утилизации низкопотенциального тепла технологического конденсата, который ранее охлаждался перед очисткой на аппаратах воздушного охлаждения, позволила не только полностью обеспечивать производство собственной теплоэнергией на ОВ в течение всего сезона, но и передавать «избытки» тепла в общую теплосеть.
В дальнейшем утилизация уже сбросного низкопотенциального тепла пара от этого производства позволила полностью выключить из работы водогрейные котлы с очень существенной экономией природного газа, электроэнергии и т.д.
На другом производстве того же предприятия отходящие низкокалорийные газы долгое время сжигали в инсинераторе с выбросом тепла в атмосферу. Установка парового котла-утилизатора на этом потоке позволила генерировать до 12 т/ч пара среднего давления. Вырабатываемый пар был направлен в общий межцеховой коллектор. Это позволило разгрузить паровую котельную и получить существенную экономию по природному газу.
Технология или энергетика?
Конечно, возможности повышения энергоэффективности на таких предприятиях не ограничиваются утилизацией сбросного тепла на нужды отопления и вентиляции и т.д., они гораздо шире и связаны уже с совершенствованием «самой технологии».
И здесь необходимо отметить серьезное препятствие на пути к энергоэффективному производству, характерное для нефтегазохимических производств — проведение «принципиальной границы» между энергетиками (теплоэнергетиками) и «технологами».
Долгие годы теплоэнергетикам на промпредприятиях, на нефтегазохимических производствах с огромным потенциалом энергосбережения отводилась роль «стандартного энергообеспечения» от котельных, ТЭЦ до границ технологических установок с гласным или негласным запретом касаться технологии.
Искусственность такого разграничения совершенно очевидна — химические процессы в технологии подобных предприятий неразрывно переплетены с теплофизическими и теплоэнергетическими процессами.
Более того, вся технология таких производств является той или иной комбинацией теплоэнергетических процессов, которые не только обеспечивают все необходимые теплофизические и др. условия, параметры протекания химических процессов синтеза и т.д., но и определяют совершенство самой технологии.
Тем не менее многие технологи совершенно искренне считают свои технологии «чисто химическими» и не пускают в «свой дом» теплоэнергетиков — такая ситуация наблюдается и в эксплуатации, и в проектировании. Последним остается действовать в рамках энергообеспечения технологических цехов и производств газом, паром, водой, сжатым воздухом, не выходя за отведенные им границы.
Это проблема. Потому как полноценная оптимизация энергетической системы за рамками технологии на производствах, где сами технологические процессы потребляют огромное количество энергии, невозможна.
Последние десятилетия развитие технологий энергоемких отраслей шло именно по пути снижения издержек, в первую очередь на энергоресурсы. Например, современное производство метанола отличает от того же производства 20 лет назад прежде всего энергопотребление. При тех же затратах сырьевого природного газа, определяемых стехиометрией, удельные затраты энергоресурсов снизились на сегодня более чем в 2 раза.
Сокращение энергозатрат было достигнуто за счет оптимизации теплофизических условий протекания реакций с внедрением, совершенствованием теплоэнергетических процессов: автотермического кислородного риформинга с криогенной установкой разделения воздуха; сатурации природного газа паром с большей степенью использования тепла из отборов паровых турбин; прямоточных водяных реакторов с генерацией пара и т.д.
Те, кто игнорируют возможность управлять энергопотреблением в технологических процессах, лишаются возможности конкурировать по издержкам. Ведь именно тот, кто тратит меньше энергоресурсов на единицу выпускаемого продукта, оказывается в выигрыше.
Таким образом, пренебрежение к энергетической оптимизации технологических процессов ослабляет как отдельные предприятия, так и позиции самой отрасли на мировом рынке.
Очевидно, данная проблема должна решаться изменением подхода в подготовке инженерных кадров, начиная с ВУЗов — технолог на промпредприятии должен в значительной мере стать грамотным специалистом в области промышленной теплоэнергетики, обладающим к тому же хорошими знаниями в области химии.
Но ждать изменения учебных программ и новых кадров, чтобы организовать взаимодействие между технологами и энергетиками, совсем необязательно. Расширить «зону действия» программы энергосбережения и обеспечить эффективную работу команды энергетик — технолог можно и в рамках отдельного предприятия.
Что делать, если вы в самом начале пути?
Начинать можно и нужно с малого, с минимальным привлечением средств: необходимо «навести порядок» в проектной и производственной документации, провести ревизию системы учета, собрать максимум технической и др. информации по показателям, режимам, проблемам эксплуатации как отдельных технологических блоков, так и по производству в целом, назначить ответственных за эту работу.
Следующий шаг — комплексное энергообследование с привлечением специализированной сторонней организации.
Этап комплексного энергобследования — самый сложный, важный и вместе с тем интересный. Здесь нужно анализировать «все и сразу», «шаг за шагом», проверяя, собирая отдельные элементы по рассматриваемым системам в общую картину с наглядным ясным представлением взаимосвязей, обоснованием основных проблем, главных приоритетов и т.д.
Имейте в виду, что стоимость, сроки выполнения и результат аудита определяются не только компетенцией исполнителя. Ни одна, даже самая профессиональная команда не сможет составить адекватную и полную картину происходящего без активного участия местных специалистов. Их квалификация, качество и полнота проведенного анализа, предлагаемые ими улучшения — важная составляющая успешного аудита и обоснованной программы энергосбережения.
Важно понимать, что успешное развитие предприятия и грамотное управлениеэнергозатратами на энергоемком производстве не может быть обеспечено только разовыми внешними энергоаудитами или только силами сторонних специалистов, проектирующими новые энергоэффективные производства, модернизирующие отдельные технологические блоки.
Работа по созданию энергоэффективного производства с комплексным анализом всех энергетических, энерготехнологических систем эффективна тогда, когда ведется системно и целенаправленно непосредственно на местах с созданием соответствующих подразделений (технические управления по развитию и т.д.).
Постоянная работа специалистов на местах, их совместная работа с институтами в области энергетики, энергосбережения — один из главных «секретов» и залог успеха при проведении не только энергоаудитов, но и модернизаций, реконструкций, проектировании объектов.
Если вам удается выстроить такую работу и организовать эффективное взаимодействие между внутренними техническими подразделениями, вы на верном пути.
