Жұмыс бағдарламасы «Жылуэнергетикада және жылутехнологияда энергияны үнемдеу»

Дәріс 6

2. Өнеркәсіпте энергтикалық ресурстарды қолдану тиімділігі.

3. Түсті металургиядағы маңызды энергия үнемдеудің бағыттары

4. Өнеркәсіптің салаларында энергияны үнемдеу

Энергияны үнемдеулің екіншілік энергоресурстарды энергиялық утилизациялау және сондай-ақ екіншілік материалдарды қайтадан пайдалану ппроцестері арқылы жақсатуға болады. Мұндай технологиялық қолданудыңмүмкіндіктері жоғары, өйткені бұл энергияны үнемдеу процесінде үлкен жетістіктерге жетіп отыр. Бірақ мүкін үнемдеу ауданын табу үшін мыналар қажет:

а) энергия үнемдеудің потенциалы қандай және неден тұратынын білу;

в) энергия үнемдеу шамасының тиімділігін және үнемділігін анықтау.

Зеттеулер көрсеткендей өндірістік кәсіпорындарға энергия үнемдеу шамаларын енгізу нәтижесінде энергияның үнемделуі 30%-ға жеткен.

Өнеркәсіпте энергтикалық ресурстарды қолдану тиімділігін арттыру мақсатындағы технологиялық процестерді жақсатудың негізгі бағыттары:

• 
  –ЕЭР-ды утилизациялау деңгейінің өсуі;
  
• 
  –ұйымдасқан – техникалық іс – шара кешенін жүзеге асыру өндірістің барлық деңгейіндегі энергоресурстардың шығынын есептеу және бақылау;
  
• 
  –қолданылып жүрген қөондырғыларды дамыту, жаңа энергия үнемдейтін технологияларды, құрылғыларды, энергосыйымдылығы аз конструкционды және құрылдыстық материалдарды құрастыру және қолданысқөа енгізу;
  
• 
  –жұмыс жасап тұрған технологиялық процестерді жақсарту, энерготехникалық мінездемесін жақсарту кезіндегі негізгі фондты модернизациялау және қайта құрастыру.
  

Кесте-10. Әлемдегі қолайлы энергетикалық көрсеткіштер

Қара металлургияның ең отын сыйымды өндіріс саласына прокатты және құбырлық (10%), агломерационды (6%), доменді өндіріс жатады. Электрсыйымдылық өндіріс саласына темір қорытпасы (электр энергия шығыны 17%-ға дейін), таукен (кенді шығару және байыту 14,6%), прокатты (12%), электр балқыма (4,4%), оттегі өндірісі (7%) жатады. Жылу энергиясының азғантай мөлшері коксхимилық (18,4%), прокатты (7,6%), доменді (4,4%).

Қара металлургияның энергия үнемдуінің негізгі бағыты мыналар:

• 
  –агломерациялық өндірісіне және рекуперационды жылуы бар окатыш өндірісіне дамушы дамушы тенологияны енгізу;
  
• 
  –коксхимия өндірісінде термиялық дайындық шихтасын қолданады; шихтаның темір кенді бөлігінің құрамындағы темірді ұлғайту; шихтадағы кескіндік материалдардың үлесін жоғарлату; орташа температураны және құрама үрлеудегі қолданысын жоғарлату;
  
• 
  –отыны шаң көмірлі домен пешін үрлеу; домен газын қышқылданудан тазартып, рецеркуляциялау; мүліксіз комрпессор агрегатын қолданысқа енгізу.
  

• 
  –эксплуатациялауды ауыстыру және жаңа жылу утилизациялық қондырғыны қолданысқа енгізу;
  
• 
  –коксты құрғақ өшіру технологиялық қолданысын кеңейту;
  
• 
  –пештің жұмыс кеңістігіндегі қысымды жоғарлату;
  
• 
  –домен пештерін ірілендіру;
  
• 
  –үрлеу температурасын жоғарлату; оттегі берілетін газ тәрізді, сұйық және қатты қалпына келгішті үрлейтін құрама үрлегішті қолдану;
  
• 
  –болатты үздіксіз құю үлесін жоғарлату;
  
• 
  –өндірістегі мартен әдісін оттек – конверторлы және электроболат қорытпасымен ауыстыру;
  
• 
  –прокаттау поцесіндегі термиялық сорттық реттеу және беттік прокат технологиясын құрастыру және меңгеру;
  
• 
  –металды қыздыру циклының санын қысқарту мақсатында технологиялық прокат өндірісін жасау;
  
• 
  –қышқылданудан тазалағышы бар табиғи газдан конверция әдісі арқылы алынатын домна ыстық қалыпына келетін газды үрлеу;
  
• 
  –агломерант және окатыш өндірісінің технологиялық процесін жақсарту;
  
• 
  –газды утилизациялау компрессоры жоқ турбинаның қолданысын кеңейту;
  
• 
  –отын ретінде конвертор газын толықтай қолданысқа енгізу;
  
• 
  –отын режимінде темір қорытпа газын утилизациялау мақсатында ашық пешті жабық пешпен ауыстырып, темір қорытпа өндірісін реконструкциялау;
  
• 
  –шихтаның сапасын көтеру есебінен электроболат қорытпасы өндірісінің энергетикалық тиімділігін жоғарлату.
  

Электроболат қорытпасы және болат қорытпасы өндірісіндегі негізгі электрэнергия тұтынушысы болатбалқытқыш және кен термилық пештер болып табылады. Пештердің жеке қуаттары болатқорытпасы үшін – 120 МВА, темірқорытпасы үшін – 100 МВА. Электрэнегиясының негізгі бөлігі әрине термиялық қондырғыларға шығындалады: электрпештеріне – 85 - 90%, темірқорытпа өндірісінде – 95 - 97%.

Пештің қуаты мен өнімділігі артқан кезде электрэнергияның кететін шығыны төмендейді. Электордты суды салқындатуға арнаған доға болатқорытпа пеші (ДБП) энергия шығынын - 20%-ға, арнайы жабынды қолдану - 15%-ға, граыитті қолдануды - 20%-ға, герметикасын және жылу изоляциясын жақсарту – 5 - 7%-ға төмендетеді. Темірқорытпа өндірісіндегі негізгі энергия шығынының қуаты 15 МВА болатын жартылай жабық және ашық кен – термиялық пештерді қолданумен байланысты, бұл пештерде бірталай жылу мөлшері кететін газдармен жоғалады. Бұл пештердің қуаты 60 – 80 МВА дейін жоғарлату энергияның кететін шығынын 4 - 6%-ға төмендетеді.

Пештерде жылу беру итентификациясының әр түрлі әдістері бар, ол жұмыс ортасындағы технологиялық агрегаттың энергия концентрациясына сәйкестендірілген. Олардың кейбір энергияны әкелудегі зонаны кеңейтумен байланысты: шихтаны алдын ала қыздыру, рекуператордағы энергия жүктегіш потенциалын жоғарлату және т.б. Мысалы, өнімді балқыту және индукционды қыздруда қолдану. Су салқындату талаптарын қанағаттандыратын агрегаттардың конструкциясын жақсарту. Сыйымдылығы 100 т болатын ДБП-ның қуаты 100 МВА-ға күрт өсіруді қамтамасыз ету үшін отқа төзімді футеровка бетінің 80% алып жататын футеровка қабырғасының және кірісінің су салқындатқыш элементі қолданылады. Агрегатты жіберуді тездету кезінде жұмыскеңістігін тиімді пайдалану үшін шығатын өнімді алдын ала дайындау, яғни түйіршіктеу, окатыш қолдану, 20%-ға дейін ұсақ – түйек қосу, жіберуді тығыздау әдісін қолдану ұсынылады. Электр өрісін формалау, ток жиілігін төмендету, екі-, үш- және көп фазалық пештерді құрастыру процесіне мақсатты бағытталған әсер ету әдісі қолданылады.

Вакуумды – доғалық, плазмалық және лазерлік қондырғылар құрастыруда және қолданысқа енгізілуде.

Түсті металлургияда энергосыйымдылығы жоғарылары алюминий, мыс, никель, қорғасын-мырыш және титан-магний өндірісі болып табылады. Мысалы, бір тонна алюминий алу үшін - 9; никель алу үшін – 13,4; мырыш алу үшін – 2; мыс алу үшін – 1,4; қорғасын алу үшін – 0,9 т.у.т шығындау қажет. Қара металургияның орнына түсті металды қолдану техникалық процеске де, әр түрлі саладағы энергоүнемдеуге де едәуір әерін тигізеді. Автокөлік өндірісі кезіндегі болатты алюминиймен ауыстыруда жылына ³ мың кВт*сағ электрэнергиясы жұмсалады, ал жүк машинасын өндіру кезінде 40 мың кВт*сағ. Түсті металл өндірісі кезіндегі теориялық энергияның кететін шығынынан әдістемелік энергия шығынының жоғары болуы мынаны құрайды: алюминий үшін – 2 есе, қорғасын үшін – 3 есе, қалайы үшін – 4 есе, мыс үшін – 20 есе. Түсті металургиядағы ресурс үнемдеудің тоқтауы екіншілік металдармен байланысты, олар энергия шығынын 7 – 10 есеге, ал екіншілік алюминий өндірісінде тіптен 10 есеге дейін төмендетеді.

Түсті металургиядағы маңызды энергия үнемдеудің бағыттары:

• 
  мыс, никель және т.б. түсті металдар өндірісіндегі сульфатты кернеуді қайта қайта өңдеу кезінде, сонымен қатар, сұйық ваннадағы қорытпа, жүктемелік қорытпа, оттекті – алаулық қорытпа, оттекті – жүктемелік құйынды – электротермиялық қорытпа кезіндегі автогенді процестерді қолданысқа енгізу;
  
• 
  –шикізат ресурстарын бір уақытта әр түрлі өнімді өндіру өндірісінде максималды қалдықсыз қолданатын кешенді технологияның пайдалы дамуы, оған нефелин шикізатын қайта өңдеуді жатқызуға болады;
  
• 
  –энергоресурстарда өте тиімді қолданыстағы агрегаттардың кеңінен қолданысқа енгізу (қайнау қабаты бар пеш, электробалқытушы пештердің жаңа типтері, өндірісінің мүліксіздік сызбасы);
  
• 
  –күйдірілген және аноды бар электролиз үлесінің жоғарлауы, олардың технологиялық параметрлерінің қолайлылығы және алюминий өндірісіндегі құйылатын қосымшаны қолдану;
  
• 
  –циклді – ағынды энергия үнемдеуші технологиясын қолдану арқылы кен өндіру;
  
• 
  –ауыр ортада полиметал кенін алдын ала байытуда кеңейту;
  
• 
  –бос түрдің қайта өңдеу көлемін қысқартуды қамтамасыз ететін, кенді радиометрлік соттау әдісін қолданысқа енгізу;
  
• 
  –мыс пен мырышты алуда микробиологиялық әдісті қолдану;
  
• 
  –ядролы энергияны қолданатын алюминий мен алюминий тотығын шығарудағы біріккен кешенді құрастырудағы туындайтын сұрақтар.
  
• 
  Түсті металлургияда энергоресурс шығынын өндіріс құрылғыларының құрылымы мен қолданысын жақсарту, шикізат сапасын жақсарту, екіншілік түсті металдарды толығырақ қодану, ЕЭР толығырақ утилизациялау есебінен шығын нормаларына төмендетуге болады.
  

Каучук өндірісіндегі энергияны үнемдеу жылулық энергияның меншікті шығынын 2 есеге, электрэнергиясын – 7 есеге төмендетуге арналған, дивинил өндірісінің технологиялық процестерін қолданысқа енгізумен анықталады. Автомашина және резеңке техникасы бұйымдарының өндірісі кезіндегі өнімнің энергосыйымдылығын төмендетуге әсер ететін факторлар мен вулканизатор – форматорларының ағыстық сызықтарымен ауыстырылуы, процестің ұзақтығын 20% -ға төмендететін төмен төмен температуралы полимеризацияның енгізілуі болып табылады. Мұнай химиялық және мұнай өндіруші өндірісінің энергия үнемдеу келесілермен жүзеге асырылады:

• 
  -ашық мұнай өнімінің шығарылуын жоғарлату мақсатында мұнай өндірісін тереңдету;
  
• 
  -энергия үнемдеуші технологияны қолданысқа енгізу;
  
• 
  -жұмыс жасап тұрған технологиялық қондырғыны қайта конструкциялау;
  
• 
  -өндірістік жылуфикация сызбаларын енгізу және технологиялық құрылғының булық жетегін электрлік жетекпен алмастыру;
  
• 
  -айтарлықтай тиімді католизаторларды қолдану;
  
• 
  -мұнай өнімдері құю жүйесін автоматтандыру;
  
• 
  -синтетикалық каучук алудың дамушы технологиясын енгізу;
  
• 
  -жаңа технологиялық процестер негізінде изопропен және дивинил шығаруын ұлғайту;
  
• 
  -көміртек өндірісінде энерготехнологиялық кешендерді енгізу.
  

Ең энергосыйымды өнімдер цемент, кірпіш, шыны болып табылады. Олардың өндірісіне саланың 90% отыны шығындалады. 1 т цемент клинкерін жағу үшін 197-ден 216 кг у.т дейін шығындалады.Цемент өндірісінде құрғақ әдіс тиімдірек болып табылады, бұл кезде клинкерді жағуға кететін отын шығыны 50 - 70%-ға төмендейді, ал шлам ылғалдығының 1%-ға азаюы кететін электрэнергия шығынын 7,2 кВт*сағ төмендетеді. Құрама тізбетік бүркеу мен құйынды жылуалмастырғышты қоданысқа енгізу кететін газ температурасын 70 - 80°С төмендетеді.

Балшық кірпіш өндірісіндегі отын шығынын төмендету:

• 
  -пустотель кірпіш өндірісін кеңейту;
  
• 
  -керамикалық пустотель блоктар өндірісі;
  
• 
  -көмір және тау химиялық өндіріс қалдақтарын қосымша қолдану;
  
• 
  -туннель кептірігіш пен пештерді модернизациялау арқылы кептіру және жағудың пргрессіивті режимін қолданысқа енгізу.
  

Шыны өндірісі кезінде отын экономиясын шыныпісіру мен конструкциясының мүлтіксіздігі қамтамасыз етеді. Екіншілік пештердже сақталған жылуды жоғалту 40%-ға жетті. Бұл шығындарды тек коалин талшықтарын немесе шыны массасын изоляциялау арқылы төмендетуге болады. Беттік шыны зауытындағы ірі шыны пісіруші пештердің ратындағы сериялық қазандық – утилизаторын қолдану 1,5 – 12 т/сағ бу алуға мүмкіндік береді.

Шыны өндірісіндегі отын шығынына жану процесінің тиімділігі әсер етеді, егер отындағы азоттың энтальпия қолданысын мүлтіксіздендірсек 690 Дж/кг шыны алуға болады. Қалыптау кезінде мәжбүрлі конвективті ауа салқындатуды қолдану үшін шыны салқындатылуы керек. Қалып бетінің ұлғаюы желдеткіштің энергия шығынын төмендету есебінен шынының өзіндік бағасын төмендетуге әкеледі. Шыны пісіргіш пештерге түсетін жылудың рекуперациясының дамуына сәйкес матеиалдардың болмауы кедергі жасайды, өйткені шыныны пісіру температурасы үнемі жоғарылап отырады және рекуператор құбырларын дайындауға арналған отқа төзімді материалдарды табу мүмкін емес. Қазіргі күнді жақсы изоляциясы бар керамикалық рекуператор қолданылады.

Осы саладағы энергия үнемдеудің негізгі бағыттары:

• 
  -суды қолдану есебінен щлам ылғалдылығын төмендету;
  
• 
  -жылу алмастырғыш қондырғыларын мүлтіксіздендіру және айнымалы пеш құрылысының отқа төзімділігін жоғарлатады;
  
• 
  -шыны және әк өндірісіндегі энергияны үнемдеуші технологияны, темірбетонды, силикат кірпішті, керамикалық қабырғалық және бөлгіш металдардағы жылулық өңдеудің тиімді әдісін қолданысқа енгізу;
  
• 
  -босденелік кірпішті шығаруды ұлғайту;
  
• 
  -басқа салалардың қалдықтарын кеңінен қолдану.
  

ЕЭР – дің меншікті шығысы ЕЭР – дің қайнар көзі – агрегатының жұмыс уақыты бірлігімен немесе өнімнің бірлік көрсеткішімен есептеледі.

Жанатын ЕЭР –дің меншікті шығысы мына формуламен анықталады:

Мұндағы, - қатты, сұйық, газ тәріздес өнім түріндегі меншікті энергия тасымадағыш саны, кг(м³)/өнім.бірл. немесе кг(м³)/сағ.

Жылулық ЕЭР – дің меншікті шығысы келесі қатынаспен анықталады:

Мұндағы, - ЕЭР –дің қайнар көзі – агрегат шығысындағы энергия тасымалдаушы температура.

- утилизациялық қондырғыдан кейінгі технологиялық процестіңкелесі кезеңіне түсетін энергия тасымалдағыш температурасы немесе қоршаған орта температурасы, °С.

- сәйкесінше жылу сыйымдылықтар, кДж/кг (м³)°С.

Артық қысымды ЕЭР – дің меншікті шығысы келесі формуламен анықталады:

Мұндағы, - энергия тасымалдағыштың изоэнтропты кеңеюінің жұмысы, кДж/кг.

Қарастырылып отырған уақыттағы ЕЭР – дің жалпы шығысы мына формуламен анықталады:

немесе

Мұндағы, П – қарастырылып отырған уақыттағы негізгі өнімнің шығарылуы, өнім.бірл.

- қарастырылып отырған уақыттағы агрегат жұмысының уақыты, сағ.

ЕЭР – дің жалпы шығысынан энергияның тек бір бөлігі ғана пайдалы түрде қолданылуы мүмікн. ЕЭР – дің нақты потенциалын бағалауды ЕЭР есебінен мүмікн энергия өндірілуімен есептеледі.

Қарастырылып отырған уақытта ыстық су немесе бу түріндегі энергия тасымалдағышы қыздыру үшін ЕЭР есебінен утилизациялық қондырғыдағы жылудың мүмкін өңделуі:

Мұндағы, - ЕЭР қайнар көзі – агрегаттық және утилизациялық қондырғысы жұмысының сағат саны және режимін ескеретін коэффициент (=0.7 – 1).

- утилизациялық қондырғыдағы және трактыдағы қоршаған ортасына кететін энергия жоғалту коэффициенті (0,2 - 0,5).

Сондай-ақ мынадай теңдеуді қолдануға болады:

Мұндағы, утилизациялық қондырғының ПӘК- і.

Утилизациялық қондырғыда шығарылған жылу толық қолданылмайды және келесі коэффициенпен сипатталады:

Мұндағы, 0,5 - 0,9.

Артық қысым есебінен утилизациялық құбырдағы электрэнергиясынның шығарылу ықтималдылығы:

Мұндағы, - құбырдың салыстырмалы ішкі ПӘК-і;

- құбырджың механикалық ПӘК-і;

- электрогенератордың ПӘК-і.

Жанғыш ЕЭР –ді қолдану кезіндегі отынды үнемдеу

жетеді.

- алмастыру оттығнында жұмыс жасайтын қондырғының ПӘк-і (=0.8 -0.92).

Отынды ЕЭР қолдану кезіндегі отынды үнемдеу:

Мұндағы, - шартты отыннның меншікті шығыны, т/ГДж.

Утилизациялық қондырғыда электрэнергиясын немесе отынның механикалық жұмыс үнемділігі мына формуламен анықталады:



Өздік бақылау сұрақтары

1. Отын-энергетикалық кешен туралы не білесің?

2. Өнеркәсіпте энергтикалық ресурстарды қолдану тиімділігі қандай?.

3. Түсті металургиядағы маңызды энергия үнемдеудің бағыттары айтып шық.

4. Өнеркәсіптің салаларында энергияны үнемдеу туралы не білесің.