WEB-ресурс научно-практических конференций

ШЛЯХИ ОПТИМІЗАЦІЇ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ У МЕТАЛУРГІЙНІЙ ГАЛУЗІ

Губа М.А., д.т.н . Волков В.П.

м. Запоріжжя

В Україні та країнах СНД на одиницю продукції, що випускається, витрачається в 3 рази більше енергетичних ресурсів, ніж в індустріально розвинених країнах світу, що робить продукцію металургійної галузі обмежено конкурентоздатною   на світовому ринку, обсяги її реалізації обмежуються в основному потребами внутрішнього ринку.

На потреби промисловості витрачається близько 60% всіх паливно-енергетичних ресурсів країни. Найбільш енергоємними є електроенергетика і паливна промисловість, чорна і кольорова металургія, хімія і нафтохімія, машинобудування і металообробка. Саме в цих галузях найбільш високий потенціал енергозбереження, що може забезпечити основні об'єми економії за рахунок зниження питомих витрат на одиницю енергоємної продукції і скорочення втрат в розподільних електричних і теплових мережах.

Сьогодні політика енергозбереження на державному рівні є одним з головних пріоритетів енергетичної галузі, вирішальним елементом, який визначає енергетичну безпеку країни. Тому оптимізацію енергозбереження слід розглядати як самостійне і крупне джерело покращення стану в енергопостачанні.

Проблема енергоспоживання є однією з найважливіших у всіх розвинених країнах і набуває особливої актуальності в Україні, де енергоресурси використовуються украй не ефективно, а їх вартість постійно зростає.

Проблеми концептуального характеру у області енергоспоживання можливо ранжувати у двох основних напрямах:

1. Програми енергозбереження на об'єктах електроенергетики шляхом управління зниженням витрат на виробництво, транспортування і розподіл потоків електричної і теплової енергії.

2. Паралельне планування заходів енергозбереження у споживачів, де можливості щодо заощадження енергоносіїв вищі, а витрати на заходи   енергозбереження, навпаки, значно нижчі, ніж в електроенергетиці.

Домовимося   за концептуальне прийняти наступне визначення енергозбереження: «Це реалізація правових, організаційних, наукових, виробничих, технічних і економічних заходів, направлених на ефективне використання енергетичних ресурсів і на залучення в господарський оборот поновлюваних джерел енергії». У свою чергу ефективне споживання енергоресурсів - досягнення економічно виправданої ефективності використання ресурсів при існуючому рівні розвитку техніки і технологій і дотриманні вимог до охорони навколишнього середовища.

Проблема енергозбереження є комплексною, пов'язаною з рішенням не тільки фінансових, але і технічних, соціальних, економічних, науково-організаційних, технологічних, екологічних питань.

Для чорної металургії України та країн СНД частка матеріальних витрат в загальних витратах виробництва перевищує 70%. Тому для металургійних підприємств ресурсозбереження, в першу чергу енергозбереження є головним чинником скорочення витрат виробництва і підвищення конкурентоспроможності продукції на світовому ринку.

Отже, слід погодитись з авторами [1], що висока енергоємність металургійного виробництва при безперервному зростанні вартості енергоресурсів обумовлює виняткову важливість енергозбереження, і потребує:

- структурної перебудови основних переділів, направленої на підвищення ефективності виробництва за рахунок технічного оновлення технологічного устаткування, впровадження матеріало- і енергозбережних технологій;

- підвищення якості продукції і збільшення її сортаменту;

- розвитку і вдосконалення сировинної бази;

- широкого використання вторинних енергетичних ресурсів, в тому числі і з власного виробництва;

- здійснення системних заходів щодо охорони навколишнього середовища.

Впровадження науково- технічних досягнень у чорній металургії пов'язане з такими енергозберігаючими технологіями, як застосування киснево-конвертерного і електросталеплавильного способів замість мартенівського. Позитивний досвід такого підходу існує, наприклад в 1985 р. в Росії частка виплавки киснево-конвертерної і електросталі в загальному обсязі виробництва сталі складала 37,2 %, то в 1990 р. вона зросла до 42,8 %, а в 2005 р. досягла 56,5%, що дозволило одержати економію енергоресурсів в обсязі 1,2 млн. тон умовного палива [2].

Перехід від традиційного для України мартенівського виробництва сталі на конвертерний вимагає глобальних змін в енергоспоживанні металургійного підприємства, приводить до перерозподілу центрів вироблення енергії, перегляду політики утилізації вторинних енергетичних ресурсів, зміни схем передачі енергоресурсів в цілому. Так, наприклад, наявність на металургійному комбінаті киснево-конвертерного цеху може   призвести до наступних технологічних змін в енергоспоживанні:

- побудову додаткової розподільної підстанції для стійкого електропостачання нового виробничого майданчика по схемі «глибоке введення високої напруги» для скорочення втрат при передачі і розподілі електроенергії;

- побудову нового енергокорпусу для утилізації пари;

- введення нової кисневої станції і компресорного блоку для виробництва стислого повітря;

- припинення або значне скорочення вироблення пари, яка використовувалася раніше на технологічні потреби і опалювання промислових цехів;

- можливу зміну паливних потоків мазуту топкового, природного газу, кисню.

За цей період часу енергетичне господарство не повинно знижувати виробництво енергоресурсів, більш того, потрібні додаткові електроенергія, природний газ, пар високих параметрів, теплоносіїв і т.і.

До числа найбільш важливих завдань управління енергозбереженням будь-якого підприємства, яке працює за традиційними технологіями, на наш погляд, входять наступні:

- управління впровадженням систем контролю і обліку енергоресурсів, в масштабі реального часу;

- управління розвитком власних енергоджерел на підприємстві;

- управління утилізацією вторинних енергоресурсів;

- створення АСУ-ЕНЕРГО для мінімізації енерговитрат;

- розробка програм раціонального споживання енергоресурсів;

- розширене застосування енергозбережного устаткування.  

  В ведемо концептуальне поняття активного енергозбереження, яке передбачає в першу чергу управління реконструкцією устаткування і введення нових технологій. Комплексне, активне енергозбереження повинне базуватися на логістичних засадах, забезпечувати істотне зниження потоків енергоресурсів, які споживаються, стимулюванні безвідходного використання сировинних матеріалів і бути могутнім чинником зменшення шкідливої дії металургійного виробництва на навколишнє середовище.

У [3] на наш погляд, правильно виділяється чотири етапи «екологізації» промислових підприємств, а саме:

1) Підвищення якості управління енергетичною ефективністю основного устаткування шляхом підтримки необхідних експлуатаційних характеристик, розробки і впровадження технологій утилізації вторинних енергетичних ресурсів .

2) Вдосконалення режимів роботи і оптимізація параметрів технологічного і енергетичного устаткування. На цьому етапі забезпечується економія електричної і теплової енергії без зміни технології і заміни устаткування.

3) Розробка і впровадження ефективних програм щодо засобів і технологій , направлених на інтенсивне енергозбереження.

4) Розробка і впровадження ефективних програм щодо засобів і технологій захисту навколишнього середовища.

Автори вважають, що передумовою успішної реалізації перерахованих вище етапів можуть бути заходи контролю за технологічним процесом лише в масштабі реального часу.

Таким чином можна виділити три групи заходів направлених на енергозбереження: заходи утилізації, заходи щодо енергетичної модернізації і оптимізації, заходи активного енергозбереження. Перші дві групи заходів є маловитратними і не дають великого економічного ефекту. Третя група дозволяє вирішувати принципово нову задачу, пов'язану з досягненням високого синергетичного енергозбережного ефекту побудованого на принципах логістики.

Проблеми енергозбереження в чорній металургії, однієї з найбільш енергоємних галузей, є загальнодержавним завданням. Її вирішення включає технологічні, енергетичні, організаційно-технічні і фінансово-економічні   заходи, що є єдиним ланцюгом .

Складність проблеми оптимізації енергоспоживання полягає у необхідності застосування системного аналізу, дослідження динаміки і оптимізації енергетичних балансів, математичного моделювання енергоспоживання як єдиного енергетичного потоку. Як приклад логістичного підходу до рішення задач енергозбереження в металургії можна привести енерготехнологічну модель описану у [4], яка відображає концепцію повного паливного балансу, єдності технологічних і енергетичних процесів виробництва металу.

У металургійному виробництві енергетичні витрати визначаються не тільки наявністю або відсутністю розроблених технічних заходів, їх якістю і впровадженням. Потрібен ефективно працюючий механізм енергозбереження, має бути сформульована єдина політика енергоспоживання, розроблені стратегія і тактика енергозбереження на підприємстві, та їх супровід.

У сучасних умовах підприємство не в змозі самостійно вирішити проблеми енергоспоживання і захисту навколишнього середовища без цілеспрямованого логістичного менеджменту.

Останніми роками прийнята низка нормативних актів урядом України. Зокрема були прийняті правила обліку енергетичних ресурсів, програма оснащення споживачів приладами обліку, правила проведення енергетичних обстежень підприємств.

Проте, економічні і фінансові механізми, передбачені прийнятими законодавчими актами практично не працюють. Закони передбачають фінансову підтримку проектів і програм енергозбереження для підприємств, які активно використовують вторинні енергоресурси, шляхом надання податкових пільг, але фактичний стан справ не відповідає вимогам нормативних документів. Регіональні програми підвищення ефективності використання енергії розроблені частково, фінансування програм з бюджету спостерігається тільки в окремих регіонах. Податкові пільги, направлені на надання допомоги в реалізації програм в Україні не діють.

Для того, щоб Закон «Про енергозбереження» реально запрацював , необхідно в тарифах на енергоресурси передбачати «захищені» статті витрат, формування собівартості не тільки на виробництво, але і на, послуги з передачі енергії , які б забезпечували підприємству повернення тієї частини прибутку, яка утворюється від впровадження енергозберігаючих заходів. Можливий в реалізації для виробників і покупців енергоресурсів варіант введення тимчасових акцизів або додаткових тимчасових надбавок до тарифів для цільового використання засобів, що формуються з «дельти» підвищення тарифу. Після закінчення дії акцизного терміну тариф знижується від початкового на величину прибутку, одержаного від реалізації енергоефективних заходів.

      У структурі споживання паливно-енергетичних ресурсів у регіонах де домінуюче положення займає чорна металургія, споживання електроенергії становить в середньому 43-45%; теплової енергії – 30-34%; вугілля, мазуту і природного газу – 20-27%.

Реальний внесок в підвищення ефективності використання енергоресурсів, в розвиток місцевої і регіональної законотворчої бази могли б внести енергоефективні демонстраційні зони в рамках регіональних програм їх розвитку [5].

Існують положення і статус демонстраційних зон, де створюються сприятливі умови для демонстрації сукупного синергетичного ефекту застосування ринкових механізмів, енергозберігаючої техніки і технологій, для вдосконалення нормативно-правового забезпечення енергоспоживання з метою подальшого розповсюдження позитивного досвіду на всю територію країни.

Розвиток і становлення демонстраційних зон залежить від законотворчої і фінансової їх підтримки, активного залучення промислових підприємств. Без такої допомоги демонстраційні зони існуватимуть лише формально. У бюджетах останніх років на розвиток демзон або проектів в рамках енергоефективних програм коштів не передбачається.

Рішення завдань скорочення енергоспоживання на металургійному підприємстві, як крупному споживачі електричної і теплової енергії, неможливе без розробки чіткої моделі стратегії і основних напрямів енергозбереження, тобто без конкретної концепції.

При розгляді концептуальних проблем оптимізації енергоспоживання, для металургійного підприємства із закінченим технологічним циклом, включаючи технології   переробки сталі при максимальному виробництві агломерату, коксу, чавуну, сталі, прокату, приймаються умови коли всі виробничі структури максимально завантажені. За розрахункову модель приймемо підприємство, яке має в своєму складі:

- гірничозбагачувальне виробництво;

- вапняково-доломітове виробництво;

- коксохімічне виробництво;

- доменний цех;

- мартенівський цех;

- прокатне виробництво у складі цехів гарячого і холодного прокату, сортового прокату;

- вогнетривке виробництво;

- цехи головного енергетика.

Технологічні зміни можуть самі по собі спричинити глибокі структурні зміни в енергетичному споживанні підприємства: зміняться центри споживання енергоресурсів, виведуться з експлуатації джерела пари мартенівських печей, джерела надмірного тепла обтискових станів, з'явиться надлишок доменного і коксового газу, який використовувався раніше в технологіях нагріву заготовок.

Впровадження технологій з використанням логістичних принципів вимагає істотних змін в структурі не тільки паливно-енергетичного балансу підприємства, але і у складі технологічного устаткування основних цехів металургійного виробництва, подальшого перерозподілу потоків енергоносіїв і значних фінансових ресурсів на реконструкцію.

Концептуальні рішення повинні містити в собі щонайменше два напрями:

- організаційні заходи;

- технічні проекти.

Кожний із напрямків повинен базуватися на трьох основоположних принципах:

- планомірне скорочення споживання енергетичних ресурсів;

- повна утилізація і ефективне використання вторинних енергетичних ресурсів;

- максимальний    розвиток    власних    енергетичних потужностей.

Перший напрям повинен передбачати створення Центру енергозберігаючих технологій і централізацію всієї діяльності комбінату з енергозбереження, створення моделей енергетичного балансу підприємства. Другий напрям - реалізація першочергових технічних рішень, зокрема реконструкція пароповітряної електростанції, організація приладового забезпечення обліку і диспетчеризація управління основними потоками енергопотоків.

Рішення проблеми оптимізації енергоспоживання на підприємстві повинне стати складовою частиною   регіональної програми і передбачати активну роботу з регіональним фондом енергозбереження.

Таким чином, зростання цін на енергоносії, глибокі обмеження в енергопостачанні   електроенергії і природного газу, збільшення енерговитрат на випуск продукції при зниженні обсягів виробництва примушують переглянути методологію управління енергетичною базою металургійного підприємства,   витратами енергоресурсів в технологіях і структурних підрозділах.

За допомогою аудиту та постійного моніторингу енергоспоживання на підприємстві необхідно дійти висновку, що одним з базових принципів, які забезпечують конкурентноздатність продукції на світових ринках, крім якості продукції і екології, є скорочення енерговитрат на продукцію, що випускається.

Роботу над проектом слід починати з доручення Ради директорів підприємства фахівцям управління головного енергетика УГЕ, спільно з проектними і науковими організаціями розробити концепцію розвитку енергетики, яка передбачала б не тільки розвиток власної енергетичної бази, але і реалізацію заходів, які забезпечують зниження енерговитрат підприємства в цілому.

      Отже, абсолютне скорочення енергетичних ресурсів повинне мати за мету зниження питомого показника енергоспоживання і досягнення світового рівня кращих металургійних підприємств.

Список використаних джерел:

1. Адно Ю.Л. Структурная перестройка экономики и проблемы развития черной металлургии // Сталь. - 1994. -№ 12. -С 1-6.

2. Сибикин Ю. Важнейшие направления энергосберегающей политики РФ // Промышленная энергетика. -1999. - №1. -С. 2-10.

3. Закиров Д.Г., Головин Б.Н., Старцев А.П. Концепция энергосбережения и экологизации промышленных предприятий // Теплоэнергетика. -1997. - №11. -С. 22-25.

4. Программа модернизации и технического перевооружения Западно-Сибирского металлургического комбината / Айзатулов Р.С . , Рехтин Н.Е., Степанов B . C . и др. // Сталь. -1992. -№6. - С.1-7.

5. Инвестиционные возможности энергосбережения. Челябинская область. - Челябинск, 1996. - 58 с .