Киселева Т.С., Оснос С.П.

Общие рекомендации по энергосбережению

Термическое оборудование является одним из наиболее значительных потребителей энергоносителей (электричество, газ) и ресурсов (огнеупоры, электроды, медь, газы, масла, вода и т.д.) на металлургических, машиностроительных и др. предприятиях.

Доля полезного тепла по сравнению с общим теплопотреблением составляет часто лишь 10...30% для техники, работающей на газе, и 30...50% для электротермического оборудования.

Учитывая высокую степень энергопотребления при эксплуатации термического оборудования и значительность доли, которую оно занимает среди энергопотребителей, особо актуальным представляется вопрос об осуществлении жёсткой экономии энергии путём применения новых материалов и конструкций, новых прогрессивных технологий и реконструкции действующего термического парка. Выходом из создавшегося положения может быть избирательная политика обновления и модернизации парка оборудования. На каждом предприятии, которое заинтересовано в получении прибыли за счет экономии энергоресурсов, следует обследовать и реально оценить состояние термического парка на своем производстве.

Одни из печей следует останавливать на полную реконструкцию; другим, при остановке их на ремонт, может быть предложена частичная модернизация, в частности:

• замена футеровочных и теплоизоляционных материалов на современные высокоэффективные;
• замена газогорелочной системы (особое значение имеет регулирование процесса горения и утилизация продуктов сгорания);
• замена электронагревателей (конструкции либо материала).

Для некоторых процессов возможно наиболее экономичной была бы замена самого типа печей (например, замена вакуумными печами печей с контролируемой атмосферой) или замена энергоносителя; где-то можно применить внутризаводскую кооперацию и вывести часть термического парка из технологического оборота.

Способы экономии энергии при эксплуатации термического оборудования различаются также и объемами вложенных в них затрат. Пути экономии энергии при эксплуатации термического оборудования, которые или вовсе не требуют затрат, или требуют незначительных затрат:

1. Использование не менее 70% рабочего пространства оборудования.

2. Составление оптимальных графиков загрузки-выгрузки.

3. Эксплуатация печей в продолжительном режиме.

4. Контроль и учёт потребления энергоносителей.

5. Местные уплотнения частей термического оборудования (заслонок, дверец и других технологических отверстий).

6. Использование вторичных энергоресурсов (отходящих газов, воды) и т.д.

Кроме того, существует целый ряд путей экономии энергии при эксплуатации термического оборудования, которые требуют значительных затрат на реконструкцию:

1. Использование малоинерционных и низкотеплопроводных изоляционных материалов.

2. Уменьшение собственной термической массы в виде загрузочных средств, инструмента, оснастки и т.д., обеспечение быстрой и экономичной загрузки (автоматизация).

3. Использование новой техники герметизации.

4. Внутренняя рекуперация (организация противотока садки и дымовых газов и т. д.).

5. Рациональное распределение мощности внутри объема термического устройства (реконструкция нагревателей, применение принудительной конвекции).

6. Использование современных электронных систем управления.

7. Использование защитных атмосфер вместо воздуха при нагреве выше 600°С. Это уменьшает или полностью исключает энергетические потери на выполнение операций по удалению окалины.

8. Применение высокотемпературной термической обработки в вакууме вместо обработки в воздушной атмосфере.

9. Замена закалки и отпуска изотермической закалкой.

10. Применение кипящего слоя как среды нагрева.

11. Использование высокоэффективных систем сжигания топлива, с подачей разогретого за счет тепла отходящих газов воздуха горения.

12. Реконструкция дуговых печей переменного тока за счет перевода их на постоянный ток, что позволяет снизить расход электроэнергии на 10…15% (не говоря уже о снижении расхода электродов в 2…5раз, огнеупорных материалов на 20…30%, исходного сырья на 1,5…2%, дорогостоящих легирующих добавок на 20…60%).

13. Переход на малотоннажное термическое оборудование (малоинерционность, модульные конструкции, многоцелевое назначение).

14. Переход на поверхностный нагрев там, где можно не осуществлять объемный (скоростной нагрев, нагрев ТВЧ, индукционный).

15. Использование прогрессивных энергосберегающих технологий и т.д.

Экономия энергоносителей при этом составляет от 20 до 60% и создается за счет уменьшения затрат и времени на разогрев печей (время разогрева печей до 1000°С может быть уменьшено до 1…2ч), уменьшения теплопотерь и мощности обслуживающих механизмов, сокращения продолжительности ремонтов и межремонтных простоев, а также увеличения производительности печей.

На материалах стоит остановиться отдельно. В настоящее время существуют высокоэффективные, малоинерционные огнеупорные и теплоизоляционные материалы, обеспечивающих надёжную долговечную работу при максимальной температуре длительного применения:

-до 750°С - базальтовые плиты и картоны, плотностью от 140 до 220кг/м³

-до 875°С - перлитокерамика, пенодиатомит, вермикулит плотностью до 350кг/м³

-до 1200°С – муллитокремнеземистые материалы: плиты, плотностью до 450кг/м³, фетр, войлок и рулонный материал, с кажущейся плотностью до 200кг/м³

-до 1500°С – муллитокремнеземистые плиты на высокотемпературном сваязующем, плотностью до 700кг/м³.

Футеровка из малоинерционных волокнистых материалов обеспечивает минимальные потери с поверхности печи и минимальные затраты энергии на её разогрев после остановок. Поверхность футеровки не пылит и не разрушается при наличии воздушных потоков со скоростью до 6 м/с. Кроме того, конструкция футеровки обеспечивает простоту и удобство монтажа, а также достаточную ремонтопригодность. Конечный выбор материалов зависит, кроме теплофизических и прочностных характеристик, от стоимости 1м² кладки и принимается после точного персонифицированного расчета.

Что касается экономии тепла за счет тепла уходящих газов, то существует несколько путей использования вторичного энергоресурса:

1. Использование энергии дымовых газов для общецеховых или общезаводских нужд (отопление, горячая вода).

2. Использование дымовых газов одной печи, как энергоноситель для другой, температура, в рабочем пространстве которой ниже.

3. Нагрев воздуха горения.

Нагрев воздуха горения также может осуществляться несколькими путями:

-через рекуперативную горелку;

-через отдельно стоящий рекуператор.

Экономия энергоносителей от осуществления энергосберегающей политики на предприятии составляет от 20 до 60% и создаётся за счёт уменьшения затрат на разогрев печей, уменьшения тепловых потерь и мощности обслуживающих механизмов, сокращения продолжительности ремонтов и межремонтных простоев а также увеличения производительности печей.