Федора Максимовича Черномурова отличали глубокая преданность нау ке, творческая энергия, завидная работоспособность. Он был крупным специа листом в области теплофизики и металлургической теплотехники. Особый вклад внес в решение
 Скачать 4.01 Mb.
|
|
3.2. Энергоэкологический аудит – экономический инструмент управ- ления энергосбережением Экономический механизм энергоэкологического регулирования – слож- ная многоуровневая система отношений субъектов хозяйствования между со- бой и с вышестоящими органами. Связующим рычагом этих отношений должен стать энергоэкологический аудит (ЭЭА) – инструмент, включающий организа- ционно-экономические факторы защиты окружающей среды. Он позволяет вы- брать оптимальный вариант рационального природопользования, строительства природоохранных сооружений, организации информационно-аналитического контроля над состоянием и степенью эксплуатации природоохранной техники, дать экономическую оценку намечаемых технических и технологических усо- вершенствований, направленных на экономию материальных и энергетических ресурсов. ЭЭА – это независимое исследование всех аспектов хозяйственной дея- тельности промышленного предприятия любой формы собственности для уста- новления размера прямого или косвенного воздействия на состояние окружаю- щей среды. Его цель – приведение природоохранной и хозяйственной деятель- ности в соответствие с требованиями законодательства и нормативных актов, оптимизация использования природных ресурсов, снижение и упорядочение энергопотребления, уменьшение отходов, предотвращение аварийных сбросов, выбросов и техногенных катастроф. Поскольку речь идет об исследовании всех аспектов хозяйственной деятельности предприятия, ЭЭА должен объединить и расширить программы и методики уже существующих видов аудита – произ- водственного, финансовой деятельности, энергоаудита, аудита на соответствие. ЭЭА позволяет обеспечить получение следующей информации: выводы о соответствии природоохранной и производственной дея- тельности законодательству и нормативным актам; заключение о состоянии финансово-экономической отчетности, учета, своевременности и величине текущих экологических платежей, целена- 55 правленности использования капитальных средств, выделенных на охра- ну окружающей среды; оценку воздействия аудируемого предприятия на состояние среды, здоровье производственного персонала, экологию в регионе, данные о наличии и величине выбросов (сбросов) загрязняющих веществ, произ- водство которых ограничено или запрещено международными обязатель- ствами государства; результаты анализа темпов роста производства продукции и количе- ства выбросов и сбросов загрязняющих веществ, потребления энергети- ческих и материальных ресурсов; результаты сравнительного анализа основных показателей природо- охранной и производственной деятельности аудируемого предприятия; оценку потенциальной опасности аудируемого предприятия при воз- никновении аварийной ситуации, эффективность разработанного плана работ по ликвидации очагов аварии, наличие необходимых материально- технических средств; заключение о профессиональной компетентности работников приро- доохранных служб предприятия, их обеспеченности современными тех- ническими средствами контроля над соблюдением допустимых величин загрязнения; информированность руководящего и производственного персонала о величине и характере загрязнения окружающей среды их предприятием, наличие материального и морального стимулирования за снижение уров- ня загрязнения и энерго- и материалоемкости выпускаемой продукции. Один из важных факторов, способствующих развитию ЭЭА, представляет процедура реализации программ. В процессе проведения аудирования установ- ление и наказание виновных – далеко не главная цель. Гораздо важнее для ру- ководства компаний выявление узких мест во всех сферах деятельности объек- та, оказывающих в той или иной степени негативное влияние на окружающую среду, и содействие в его уменьшении. 56 ЭЭА предупреждает ситуацию, когда экологические проблемы волнуют лишь руководство компании, вынужденное на свой страх и риск скрывать нега- тивные последствия производственной деятельности до предела, за которым их сокрытие станет невозможным, а устранение повлечет судебные разбиратель- ства и санкции. С этой целью целесообразно привлечение к решению экологи- ческих проблем конкретного предприятия научного потенциала региона, со- трудников природоохранных служб, финансовых учреждений. На основании заключения аудитора можно решить конкретную проблему (например, уменьшить количество или концентрацию определенного загряз- няющего ингредиента) различными, часто альтернативными методами. В зави- симости от радикальности принятого решения и остроты проблемы необходи- мые природоохранные мероприятия могут находиться в диапазоне от организа- ционных мер и повышения контроля над ведением технологического процесса и работой средозащитного оборудования до закрытия предприятия с его после- дующим перепрофилированием. 3.3. Общая модель энергоэкологического аудита Предмет – экономические, экологические, информационные, организаци- онные и другие системы. Функции – проверка экономико-экологической отчетности; оценка при- родоохранной деятельности предприятия; оказание аудиторских услуг, в том числе выдача рекомендаций по повышению эффективности природоохранной деятельности. Стадии – постановка проблемы, сбор данных, анкетирование, оценка ин- формационных материалов, услуги. Документы – информационные, организационно-функциональные, кор- респонденция аудитора, предприятия-клиента, государственных служб по ох- ране окружающей среды, управления статистики и др. Методы – системный анализ и системный подход, экономико- экологический анализ; логический анализ, метод экспертных оценок и пр. 57 Приемы – определение состояния объектов и его экологических подраз- делений; сопоставление; оценка. Виды – внутренний (зависимый) и внешний (независимый). Риск – собственный; риск контроля; риск выявления. Нормативы – национальные (внутренние и внешние); международные (внутренние и внешние). Элементы – цель, задачи, субъекты, объекты, организация, методика, контрольная информация. Энергоэкологический аудит, как и всякий вид деятельности, следует рассматривать с точки зрения системного подхода и системного процесса, в центре которого имеется независимая экоаудиторская фирма или служба. Для того чтобы созданная организация могла эффективно функционировать, она должна опираться на законы и правила современного энергоэкологического менеджмента. На основании системного подхода к процессу управления эко- логической аудиторской деятельностью разработан алгоритм, согласно кото- рому все этапы управления в зависимости от выполняемых функций разделе- ны на основные блоки: планирование, организация, операционная функция, контроль и мотивация. 58 4. ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 4.1. Структура энергопотребления В химических производствах протекают разнообразные процессы, свя- занные или с выделением энергии, или с ее поглощением, или со взаимными превращениями и переходами. Энергия затрачивается на подготовку сырья, осуществление химических превращений, выделение продуктов, транспорти- ровку материалов, сжатие газа и т. д. Потребление разных видов энергии в стоимостном выражении распределяется между процессами химического про- изводства следующим образом: в химических реакциях – 5–40 %, в массооб- менных процессах – 30–80%, в теплообменных процессах – 60–90 %. Почти половина тепловой энергии на химических предприятиях расхо- дуется на получение таких энергоемких продуктов, как химические волокна (10,5 %), аммиак (9,5 %), полимеры (8,2 %), каустическая сода (4,7 %), капро- лактан (3,5 %), карбамид (3,5 %), метанол (2,5 %). Энергоемкость химического производства (расход энергии на единицу получаемой продукции) – один из важнейших показателей эффективности про- изводства. Энергию выражают в различных единицах (кДж, кВт·ч и др.), в т. ч. в единицах условного топлива (1 кг твердого топлива или 1 м 3 газообразного с теплотой сгорания 29,3 МДж). Энергоемкость производств отдельных продуктов нефтехимической про- мышленности, выраженная в тоннах условного топлива (т у. т.) на получение тонны продукта составляет: этилен и пропилен – 2,8–3,6; стирол – 6,8; бутадиен – 7,2; полиэтилен и полипропилен – 3,9. Основные виды энергии, применяемые в тех или иных химических про- изводствах, зависят от характера технологического процесса. 59 Тепловая энергия может быть получена за счет сжигания твердого, жид- кого и газообразного топлива в различных устройствах. Тепловая энергия при- меняется для осуществления самых разнообразных процессов – нагрева, плав- ления, сушки, выпаривания, дистилляции, тепловой десорбции, эндотермиче- ских превращений. В качестве теплоносителей используют топочные газы, по- лучаемые сжиганием топлива, водяной пар, горячую воду и другие жидкости (масло, расплавы солей и пр.). Электрическая энергия применяется для проведения электрохимических (электролиз растворов и расплавов), электротермических (плавление, нагрева- ние, синтез при высоких температурах), электромагнитных процессов. В про- мышленности осуществляют процессы, связанные с использованием электро- статических явлений, – осаждение пылей и туманов, электрокрекинг углеводо- родов. Широко используется в химической промышленности превращение электрической энергии в механическую в электроприводах различных машин и механических устройств (дробилки, измельчители, смесители, центрифуги, вентиляторы, насосы, компрессоры). Световая энергия в последнее время приобретает все большее значение для проведения фотохимических реакций. Фотоэлектрические явления, в кото- рых происходит превращение световой энергии в электрическую, применяют для автоматического контроля и управления технологическими процессами. Используют также энергию других видов излучений и атомных превра- щений для проведения радиационно-химических превращений и ядерно- химических реакций. В общем расходе топливно-энергетических ресурсов на нефтеперераба- тывающих и нефтехимических предприятиях на долю органического топлива (природный газ, мазут, горючие отходы) приходится 45 %, тепловой энергии – 40 %, электрической энергии – 15 %. Источники энергии условно делят на первичные и вторичные. Первичные источники энергии – источники, энергетический потенциал которых является следствием природных процессов и не зависит от деятельно- 60 сти человека. К ним относятся ископаемые горючие и расщепляющиеся веще- ства, нагретые до высокой температуры воды недр Земли (термальные воды), Солнце, ветер, энергия вод рек, морей, океанов. Среди первичных источников энергии в химической промышленности преобладает газообразное и жидкое топливо, т. е. тепло, получаемое от тепловых электроцентралей (ТЭЦ) и ко- тельных установок самих предприятий. Вторичные источники энергии – вещества, обладающие определенным энергетическим потенциалом и являющиеся побочными продуктами деятель- ности человека. К ним относятся отходящие горючие органические вещества, горячие отработанные теплоносители промышленных производств (газ, вода, пар), нагретые вентиляционные выбросы, горячие и находящиеся под давлени- ем технологические потоки и др. Первичные источники энергии подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые. К невозобновляемым первичным источникам энергии относят ископаемые горючие вещества (уголь, нефть, природный газ, сланцы); к возоб- новляемым – все источники энергии, являющиеся продуктами деятельности Солнца, природных явлений и процессов на поверхности Земли. К ним относят- ся ветер, энергия воды рек, морей и океанов, растительные продукты биологиче- ской деятельности (древесина и другие растительные продукты). В настоящее время в промышленности используют главным образом невозобновляемые ис- точники энергии, преимущественно газовое и жидкое топливо. Энергетическая ценность источников энергии определяется количеством энергии (кВт·ч), которая может быть получена при сжигании 1 кг или 1 м 3 топ- лива. Энергетическая ценность некоторых видов топлива приведена ниже (для природного газа – в кВт·ч/м 3 , для остальных – в кВт·ч/кг): каменный уголь 8,0 кокс 7,2 торф 4,0 коксовый газ 4,8 природный газ 10,8 61 Целесообразность применения некоторых источников энергии определя- ется не только их энергетической ценностью, но и запасами их в природе, гео- графическим положением, доступностью и некоторыми другими факторами. Утилизация тепла и энергии – тепло или энергия потока используется для выработки тепловых (пар, горячая вода), электрических и других энергетиче- ских ресурсов, применяемых не в основном производстве. Химическое произ- водство использует энергию для обеспечения химико-технологического про- цесса, и большая ее часть остается в виде энергии технологических потоков (не считая энергии, потребляемой эндотермическими процессами, потерь на тер- модинамическую необратимость процессов и естественных потерь в окружаю- щую среду). Энергия может также выделяться при протекании экзотермических процессов (реакций). Тепловую энергию потоков можно использовать, выраба- тывая, например, пар в котлах-утилизаторах. Энергию давления можно исполь- зовать для привода электрогенератора. Такие потоки, обладающие определен- ной энергией, являются источниками вторичных энергетических ресурсов. Они играют значительную роль в промышленном производстве. 4.2. Вторичные энергетические ресурсы Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергетический потенциал продукции, отходов, дополнительных и промежуточных продуктов, образую- щихся в технологических агрегатах, который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения дру- гих производств. Используя ВЭР, само производство, являющееся источником ВЭР, не уменьшает свой расход энергии (тепла), но экономия энергии достигается в других энергопотребляющих установках. В зависимости от вида запасенной потоком энергии выделяют следующие виды (группы) ВЭР. Горючие (топливные) ВЭР – топливные вторичные продукты и отходы, получаемые в технологическом процессе. Они содержат, как правило, Н 2 , СО и другие горючие компоненты. Примеры: продувочные газы производств аммиа- 62 ка и метанола (содержат 70–85 % Н 2 ), отходящие газы производства термиче- ского фосфора (80–85 % СО), отходящие газы многих производств в нефтепе- реработке и нефтехимии (содержат углеводороды, Н 2 ). Тепловые ВЭР – тепло отходящих газов, рабочих тел систем охлаждения, отработанного пара и горячей воды, а также тепло попутно вырабатываемого пара и нагреваемой воды (например, в котлах-утилизаторах и экономайзерах). ВЭР избыточного давления, или силовые, – газы и жидкости, покидаю- щие технологические агрегаты и обладающие потенциальной энергией (нахо- дящиеся под давлением). Использовать ВЭР непросто, так как они обладают низким энергетическим потенциалом. Тем не менее их необходимо утилизировать, так как количество их велико. В зависимости от вида ВЭР их используют следующим образом. Горючие ВЭР используют как котельно-печное топливо, добавляют к ос- новному топливу. Главная трудность их использования – примеси, которые мо- гут загрязнять окружающую среду, вызывать коррозию котельной аппаратуры, осаждаться на поверхности водогрейных труб. Так, отходящие газы производ- ства термического фосфора содержат соединения последнего, которые могут попасть в атмосферу. Наличие влаги приводит к образованию фосфорной ки- слоты и, как следствие, коррозионной среды, что недопустимо для котельного и печного оборудования. Тепловые ВЭР используют для получения тепла непосредственно, пере- давая его соответствующим теплоносителям (подогревают потоки, вырабаты- вают пар). В зависимости от температуры их подразделяют на высоко- и низко- потенциальные. Высокопотенциальные тепловые ВЭР (с температурой выше 120 °С) ис- пользуют для выработки пара в котлах-утилизаторах. Низкопотенциальные тепловые ВЭР (с температурой 50–120 °С) исполь- зуют в основном для работы энергетических установок (подогрев воды для ко- тельных установок). Основные трудности их использования – большие капи- тальные затраты из-за малой движущей силы (температурной) для передачи те- 63 пла и загрязнения примесями. Эффективным является использование низкопо- тенциальных тепловых ВЭР для получения искусственного холода в абсорбци- онных холодильных машинах. Определение выхода ВЭР на единицу товарной продукции или единицу перерабатываемого сырья производится с целью оценки эффективности реше- ний по использованию вторичных энергоисточников. 4.3. Энерготехнологические системы в химической технологии Количество энергии, которое необходимо подвести на разных стадиях химико-технологического процесса, определено его режимом. Затраты энергии можно уменьшить путем регенерации энергии между стадиями процесса и ис- пользования потенциала потоков в самом процессе. Но компенсировать полно- стью затраты энергии не всегда удается по нескольким причинам. Часть энергии теряется необратимо из-за природы почти всех протекаю- щих процессов – они термодинамически необратимы, и диссипация энергии неизбежна. Например, необратимы затраты на преодоление гидравлического сопротивления потоков в аппаратах и трубопроводах. К системе подводится высокопотенциальная энергия, но в технологическом процессе образуется мно- го низкопотенциальных потоков, работоспособность которых ниже исходных, несмотря на содержащееся в них такое же или даже несколько большее общее количество энергии. Часть тепла (энергии) неизбежно теряется с общими теп- ловыми потерями. К ним относятся испарение как средство поддержания тем- пературного режима (например, в градирнях и других подобных системах), вы- вод неиспользуемых тепловых потоков, естественные тепловые потери через изоляцию. Если использовать энергетический (тепловой) потенциал оставших- ся потоков для покрытия энергетических (тепловых) расходов, то компенсиро- вать полностью их не удается, и дополнительное потребление неизбежно. Недостающую энергию можно выработать в технологической системе, потребляя топливо. Для этого необходимо в систему включить энергетический узел как подсистему химико-технологической системы (ХТС). 64 Химико-технологическая система, включающая энергетический узел, по- требляющий топливо и вырабатывающий энергию для компенсации необрати- мых потерь с целью поддержания технологического режима и обеспечения функционирования ХТС, называется энерготехнологической системой. Такая система не потребляет энергию извне, энергетически она автономна, потребляя необходимое количество топлива. В зависимости от места расположения энергетического элемента в техно- логической схеме и назначения этого элемента возможны следующие направ- ления использования энергии, выделяющейся (выделившейся) в технологиче- ских процессах: создание энерготехнологических комплексов; регенерация энергии (тепловой, химической, избыточного давления); утилизация ВЭР технологического назначения. В пределах современных технологических линий, особенно химической и смежных с нею отраслей, возможно повторение однотипных или сочетание не- скольких перечисленных выше вариантов использования анергии. Поэтому каж- дую из них можно рассматривать как некоторую ячейку или звено энерготехно- логического комбинирования, включенное в технологическую цепь аппаратов. Объединение в одном аппарате технологических и энергетических функ- ций определяет сущность энерготехнологического агрегата. В таком агрегате роль энергетических элементов, в первую очередь, определяется технологиче- скими требованиями и только во вторую очередь – использованием вторичных энергоресурсов. Экономия от использования ВЭР выражается в тоннах условного топлива (Qв = 29,3 МДж/кг, 7 000 ккал/кг). Во многих высокотемпературных процессах по условиям технологии возникает необходимость или появляется возможность в отводе определенной доли наделяющейся тепловой энергии. С этой целью непосредственно в реакторе (топке) или за ним размещаются элементы энерге- тического агрегата. Такими агрегатами, элементы которых хорошо вписывают- ся в конструкцию основных технологических аппаратов или включаются в виде 65 самостоятельного звена в технологическую линию, являются парогенераторы различных конструкций (элементы испарительного охлаждения), жидкостные или газовые теплогенераторы, подогреватели исходных или промежуточных продуктов, а также парогенераторы абсорбционных холодильных установок. Горючие ВЭР сжигаются (дожигаются) в специальных или обычных топ- ках для получения сетевого пара, других теплоносителей или холода с помо- щью водоаммиачных холодильных абсорбционных установок. При реализации энергии избыточного давления (часто в сочетании с ВЭР) обычно применяют газовые турбины. Вырабатываемая при этом механическая энергия использует- ся непосредственно в технологическом процессе (привод компрессоров, газо- дувок и т. д.) или преобразуется в электроэнергию. Наряду с тепло- и парогенераторами, являющимися элементами энерго- технологических схем или использующих ВЭР, в химической промышленности находят применение тепло- и парогенераторы с собственными топками. Они служат для производства пара или подогрева других теплоносителей за счет сжигания обычных органических топлив. В ряде технологических процессов снижение энергетического потенциала конечных продуктов не диктуется требованиями технологии и осуществляется только в целях использования ВЭР. В качестве энергетического оборудования в этих схемах могут быть использованы те же энергетические агрегаты, что и в предыдущем случае. Наличие байпасного газохода и соответствующей системы шиберов позволяет отключать утилизатор без нарушения основного технологи- ческого процесса. |