Утилизация сбрасываемого тепла на сталеплавильном комплексе
Баранов А.В., Лещенко С.Ю. , Донецкий национальный технический университет
Производить собственные полуфабрикаты дешевле, чем покупать их на стороне. В связи с этим принципом, крупные предприятия, использующие в своём основном производстве непрерывно литые заготовки и другую литейную продукцию, всё чаще создают дочерние сталеплавильные комплексы, так называемые мини-заводы.
Подобная погоня за снижением себестоимости конечной продукции имеет противоречивый характер. С одной стороны, цена продукции, а также бесперебойная работа предприятия в целом, становятся менее зависимыми от сторонних субъектов экономической деятельности. В этом заключается положительный момент. Отрицательный же менее очевиден, поскольку его эффект размыт во времени, а также между предприятием и обществом: ограниченность основных фондов дочернего подразделения заставляет его руководителя выделять средства на энергосбережение в последнюю очередь.
Отсутствие свободного капитала, высокие банковские проценты и трудности получения кредита, а также расточительное отношение к энергетическим ресурсам, сформировавшееся ещё в советскую эпоху, снижают энергоэффективность предприятий, делают государство энергетически уязвимым. Для мини-предприятий это усугубляется тем, что у них удельный вес постоянных энергетических затрат выше, чем у крупных предприятий (по аналогии с общими постоянными и переменными издержками). С увеличением числа подобных предприятий (не только в литейной отрасли) увеличится объём сбрасываемых в окружающую среду воды и тепла, вырастет количество электрической энергии, затрачиваемой на обогрев административных корпусов и снабжение горячей водой (так как на некоторых мини-заводах, особенно расположенных вблизи электростанций, отсутствуют собственные котельные). На крупном предприятия со сложным производственным процессом, которое в недалёком будущем будут обслуживать несколько подобных комплексов, не смотря даже на передовой технологический процесс, текущая эффективность использования энергии приведёт и к повышению себестоимости продукции по отношению к потенциально возможной для подобных симбиозов.
Так как энергетическая дыра литейного мини-завода поглощает преимущественно вторичные энергетические ресурсы, в данной работе рассмотрен пример утилизации именно такого рода энергии.
В технологическом цикле литейного производства необходима система охлаждения заготовок на завершающем этапе производства. Чем выше температура расплавленного металла, там более мощной она должна быть. Температура нлз из различных марок стали достигает 1500°С, что обуславливает использование многоконтурной системы охлаждения. В последнем контуре, который является открытым, происходит сброс тепла в окружающую среду – сбрасывается либо охлаждается вода с температурой до 60°С. При повторном использовании охлаждающей воды для нужд заводской котельной будет достигаться экономия горючего для производства горячей воды и отопления административных корпусов предприятия.
При обеспечении подогрева питательной и воды для горячего водоснабжения необходимо обеспечить её теплообмен с охлаждающей водой посредством теплообменного аппарата. Сложность заключается в том, что необходимо реконструировать открытый контур охлаждения в закрытый контур, а напрямую использовать воду из системы охлаждения нельзя в виду возможного нарушения технологического процесса основного производства. Также недостатком является то, что расход охлаждающей воды значительно превышает необходимый для утилизации тепла в котельной, что не позволяет в полной мере использовать потенциал вторичного энергетического сырья. Но полученная в результате экономия топлива может дать ощутимые экономический, а также экологический эффекты, что делает мероприятие целесообразным.
В состав литьевого комплекса, установленная мощность производства которого составляет 500 тыс. т непрерывно литой заготовки в год, входит отопительная котельная, годовое потребление газа которой для обеспечения 800 человек персонала горячей водой и теплом составляет около 2 млн. м3. С учётом того, что для нужд отопления подогревается лишь подпиточная вода, а в течение года перепад температур сетевой (либо водоёмной) воды составляет около 10°С (соответственно осуществляется подогрев воды в тёплый период на 30ч35°С, в холодный - 40ч45°С), экономия газа для нужд котельной составит 9ч11%, что в натуральном выражении – около 200 тыс. м3.
Затраты на мероприятие:
1. Реконструкция охлаждающего контура, в случае удалённости его от котельной до 100 м – 60000 грн;
2. Установка водяного насоса для циркуляции воды в охлаждающем контуре – 50000ч100000 грн, в зависимости от необходимых параметров охлаждающей/подогревающей воды;
3. Установка теплообменного пластинчатого аппарата – 20000 грн;
4. Оплата выполнения всех монтажных работ – около 50000 грн;
5. Разработка проекта – 30000 грн.
Суммарные затраты на осуществление мероприятие составят 250 тыс. грн. Полученная экономия в денежном выражении (цена природного газа для предприятия составляет 2500 грн/тыс. м3) – 500 тыс. грн/год, что за вычетом эксплуатационных расходов даст доход более чем в 200 тыс. грн в первый же год. По своим финансовым и временным параметрам мероприятие является среднезатратным и быстроокупаемым. К его плюсам также следует отнести:
дополнительные отчисления в государственный бюджет;
создание рабочих мест (монтажный и эксплуатационный персонал);
экологический эффект. Включает снижение выбросов предприятием, а также экономию природных ресурсов;
повышение престижности предприятия.
Главный же тормоз осуществления подобного мероприятия – недостаточно сформировавшееся представление о том, как эффективно использовать различные виды энергии на производстве. 500 тыс. экономии выглядят каплей в море финансового потока даже мини-предприятия. Но это только видимость. Проведение нескольких количественно и качественно разнообразных энергосберегающих мероприятий на одном заводе даст уже более ощутимый эффект. Что непременно отразится и на себестоимости продукции, и на устойчивом развитии человечества в целом.