Энергосбережение на предприятиях до 40% в год

Россия обладает значительными запасами природных ресурсов — нефти, газа и угля. Однако существует ещё один, не менее ценный ресурс — энергоэффективность. По оценкам экспертов, Россия способна сократить до 45% первичного потребления энергии, что сопоставимо с общим потреблением всей Франции. Этот потенциал делает энергоэффективность важнейшим направлением развития экономики и экологии страны.

Почему важно экономить энергоресурсы? Во-первых, это прямая экономия средств на закупку энергоносителей. Во-вторых, снижение энергопотребления — эффективный путь к улучшению экологической ситуации и борьбе с глобальным изменением климата. Чем меньше энергии используется, тем меньше выбросов парниковых газов в атмосферу. Таким образом, энергосбережение выгодно как государству, так и бизнесу и каждому гражданину.

Реализация энергосберегающих мероприятий позволяет существенно сократить затраты на энергоносители и повысить технико-экономическую эффективность работы предприятия. Это ведёт к снижению себестоимости продукции, увеличению рентабельности и конкурентоспособности бизнеса.

Ключевые направления энергосбережения на промышленных предприятиях

• оптимизация потребления энергоресурсов;
• повышение энергетической эффективности производственных процессов;
• вторичное использование тепловой энергии технологических процессов.

Мероприятия по экономии энергоресурсов включают:

• сокращение времени неэффективной работы оборудования (так называемые «тёплые» простои);
• минимизацию числа и продолжительности пуско-остановочных режимов;
• внедрение автоматики управления нагрузкой и потреблением.

Повышение энергетической эффективности достигается путём:

• использования оборудования с высоким КПД;
• устранения утечек теплоносителей и сжатого воздуха;
• изоляции горячих поверхностей и сокращения тепловых потерь.

«Термо-Северный Поток» — технологии для вторичного использования тепловой энергии

Наиболее эффективным направлением энергосбережения является рекуперация тепла — повторное использование тепловой энергии отходящих газов. Во многих производственных процессах тепло отработанных газов теряется, выбрасываясь в атмосферу. Это приводит к значительным энергетическим потерям и увеличению экологической нагрузки.

Применение рекуперативных систем позволяет не только существенно снизить энергопотребление, но и сократить эксплуатационные расходы. Особенно это актуально в ситуациях, где мощность внешних источников теплоснабжения ограничена.

Ключевым элементом таких систем является оребрённо‑пластинчатый теплообменник. Он обеспечивает эффективную теплопередачу между горячим и холодным теплоносителями без их смешивания. В роли горячего теплоносителя могут выступать:

• продукты сгорания (природный газ, мазут, дизель, уголь);
• технологические газы в металлургии, химии, нефтепереработке и других отраслях.

Рекуперация осуществляется через теплопроводящую стенку между средами и позволяет возвратить от 15% до 60% тепловой энергии. При последовательной установке нескольких теплообменников общая эффективность системы может достигать до 85%.

Дополнительным преимуществом является полное разделение потоков: теплоносители не смешиваются, что сохраняет их состав и исключает необходимость в установке дополнительного оборудования для очистки или осушки газов.

Конструкция систем рекуперации от «Термо-Северный Поток» позволяет внедрять их как на этапе проектирования новых объектов, так и на уже действующих производствах без значительных реконструкций.

Варианты вторичного использования теплоты в зависимости от состояния теплоносителя

Теплота отходящих газов:

• рекуперация с возвратом тепла в технологический процесс,
• нагрев воздуха и технологических газов,
• подогрев приточного воздуха для вентиляции и отопления,
• использование в сушильных камерах и линиях полимеризации,
• нагрев воды для нужд ГВС,
• подогрев воды перед стадиями водоподготовки (очистка, обессоливание),
• генерация пара для технологических нужд, отопления и турбинной генерации,
• нагрев рабочего тела для газотурбинных установок.

Теплота сбросной воды и «мятого» пара:

• нагрев воздуха для технологических нужд,
• подогрев воздуха в системах вентиляции,
• нагрев сыпучих материалов (например, пластиковых гранул).

Теплота охлаждаемых сыпучих материалов:

• подогрев воды для систем отопления и ГВС,
• генерация пара низкого давления для производственных нужд.

Максимальная эффективность достигается при каскадном и комбинированном применении нескольких видов использования теплоты. Оборудование может быть установлено как последовательно, так и параллельно, в зависимости от схемы утилизации и потребностей объекта.

Пример: сталелитейное производство

Нагревательные печи для стальных заготовок работают при температурах до 1000–1100 °C. Температура отходящих газов также экстремально высока, что приводит к потерям десятков мегаватт тепла. Это эквивалентно сгоранию огромных объёмов энергоносителей (природный газ, мазут, кокс и др.).

Типовая схема включает рекуператор, размещённый за печью, который возвращает часть тепла через нагрев воздуха для горения. Это позволяет снизить расход топлива, особенно при повышении температуры воздуха на входе в горелки. Хотя с увеличением температуры возрастает и стоимость системы, благодаря низким эксплуатационным затратам рекуператоры обеспечивают высокую общую экономию в течение срока службы.

Условия расчёта: расход воздуха на горение — 20 000 Нм³/ч, расход дымовых газов — 22 000 Нм³/ч, цена газа — 4,6 руб./Нм³ без НДС, режим работы — 24/7. Используемое топливо — природный газ.

При использовании альтернативных топлив (мазут, кокс и др.) срок окупаемости сокращается, а экономический эффект возрастает. Однако температурные ограничения арматуры, включая горелки, а также технический предел нагрева воздуха, требуют инженерного баланса. При температуре дымовых газов после рекуперации в пределах 400–800 °C целесообразно внедрение каскадных теплоутилизаторов (например, водяных или паровых котлов-утилизаторов), позволяющих снизить температуру до 120–200 °C и дополнительно повысить КПД установки.

Конденсационные установки: максимум из природного газа

Сжигание метана (CH₄), основного компонента природного газа, приводит к образованию водяного пара (до 19% объёма продуктов сгорания). При конденсации пара высвобождается значительное количество теплоты — фазовый переход воды отдаёт энергию, эквивалентную её нагреву от 0 до 100 °C, умноженному в 5 раз.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Применение конденсационных теплообменников и каскадной утилизации позволяет достичь топливного КПД до 90–92%, что особенно важно для высокоэнергозатратных отраслей.

Примеры внедрения рекуператоров от ООО «Термо-Северный Поток»

1. Побужский ферроникелевый комбинат (Украина)

Рекуператоры ОПТ установлены на вращающихся трубчатых печах:

• Температура дымовых газов: 326 °C
• Температура нагретого воздуха: 280 °C
• Расход газов: 95 000 Нм³/ч
• Расход воздуха на горение: 42 000 Нм³/ч
• Запылённость: до 150 г/Нм³
• Топливо: природный газ

Результат: экономия природного газа — 736 м³/ч на каждой печи.

2. Северсталь

Замена устаревшего рекуператора с сохранением обвязки:

• Температура дымовых газов: 900 °C
• Температура нагретого воздуха: 412 °C (было 150 °C)
• Расход газов: 19 100 Нм³/ч
• Расход воздуха на горение: 17 500 Нм³/ч
• Топливо: природный газ

Результат: экономия топлива — 185 м³/ч, с сохранением существующих газоходов и магистралей.

3. Режникель

Рекуператор ОПТ установлен на шахтной печи:

• Температура дымовых газов: 900 °C (проект), 500 °C (факт)
• Температура нагретого воздуха: 300 °C
• Расход газов: 145 000 Нм³/ч
• Расход воздуха: 65 000 Нм³/ч
• Запылённость: до 150 г/Нм³
• Топливо: кокс

Результат: при 500 °C достигнута экономия кокса на 1 т сырья — 17%.