Читайте в N6 (19) 2006:

Передовые технологии автоматизации
  • Кугаевская Л.Б. Когда придут инвестиции в электроэнергетику
  • Бабенков Н.И., Дружинин А.Н., Сухоруков Т.А. Применение современных технологий автоматизации ОАО “ТГК-9” на Качканарской ТЭЦ
  • Копырин В.С., Головатая Е.В., Варченя В.Н., Пастухов А.В. Методика расчета норм удельного электропотребления при производстве продукции из алюминия и его сплавов
  • ЗАО “Электроскандия”, ООО “АББ Индустри и Стройтехника”. Новые разработки приводной техники
  • Томас Хюттемайер (Thomas Huttemeier) Новые стандарты безопасности от Phoenix Contact GmbH & Co. KG20
  • Золотаревский С.А., Мечин А.В. Учет расхода пара. Приключения инженеров КИП или вихревые расходомеры как реальная альтер- натива сужающим устройствам
  • Компания “ПЛКСистемы” начинает продажи промышленных Ethernet-коммутаторов и мультипортовых плат Korenix со склада в Москве
  • ООО “ЭЛЕКОМ”. Энергосбережение – не мода, а философия бизнеса
  • Кузнецов Ю.В., Брук С.В., Мартынов А.М. Сравнение эконо- мичности современных способов изменения производительности воздушных компрессоров

    ЭНЕРГОанализ
  • Лисиенко В.Г., Кириллова Т.С., Агеев А.Я., Санников С.П. Оценка энергоемкости производства сульфатной целлюлозы методом сквозного энергетического анализа
  • “ПТА-Урал 2006”. Главное событие по автоматизации Урала

    инновационные технологии
  • ООО ПКФ “Урал-Феррум”. Новые технологии. Новейшее поколение систем глубокой очистки воздушно- го, газового, газожидкостного пото- ков от капельной, мелкодисперс- ной, аэрозольной влаги, масла и механических примесей
  • ООО “ЖАНАР”. В XXI век с эффективным безопасным газовым и промышленным оборудованием
  •  

    ОЦЕНКА ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ МЕТОДОМ СКВОЗНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

    Лисиенко В.Г., д.т.н., профессор УГТУ–УПИ, Кириллова Т.С., аспирант УГЛТУ,
    Агеев А.Я., д.т.н., профессор УГЛТУ, Санников С.П., к.т.н., доцент УГЛТУ.

    Целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) относится к таким отраслям промышленности, в которых потребляется большое количество энергетических ресурсов, таким образом, энергосбережение в данных отраслях является актуальной проблемой. Отличительной чертой ЦБП является то, что энергетические затраты, потребляемые в процессе производства продукции, с одной стороны, вносят значительный вклад в цеховую себестоимость продукции, а с другой – надежность энергоснабжения и стабильность параметров энергоносителей существенно влияют на качество продукции. Кроме того, применение энергосберегающих технологий позволяет не только экономить топливо и энергетические ресурсы, участвующие в технологическом процессе, но значительно сократить количество отходов и вредных выбросов, которые присутствуют в любом производстве. Исходя из этого, очевидна связь между проблемами энергосбережения и экологизации производства.

    В основном методики оценки расходов ресурсов базируются, как правило, на сравнении фактических и нормативных затрат по отдельным агрегатам и участкам производственного процесса либо на составлении балансов потребляемых ресурсов (тепловой баланс, топливный баланс и пр.). Однако такие методы не позволяют оценить в полной мере возможности энергосбережения, т.к. для объективной оценки энергосбережения в целом на предприятии недостаточно анализировать расходы энергоресурсов в отдельно взятом технологическом процессе или по отдельным энергоносителям. Наиболее точную оценку эффективности внедрения энергосберегающих мероприятий дает показатель, учитывающий все особенности производства, на протяжении всей технологической цепочки, начиная со стадии добычи и обработки первичного сырья и заканчивая стадией упаковки и транспортировки готового продукта.

    С целью создания такого показателя энергоемкости готовой продукции была разработана методика сквозного энергетического анализа, в основу которой входит расчет технологического топливного числа ТТЧ – показателя энергоемкости производства. [1,2,3]. В настоящее время данная методика нашла широкое применение в различных областях промышленности [4], а основные положения метода полного энергетического анализа закреплены в ГОСТах [5]. Метод сквозного энергетического анализа можно также использовать для расчета энергоемкости новых производств либо при модернизации уже существующих технологий, что способствует своевременному выявлению наиболее эффективных методик и снижению энергоемкости конечной продукции.

    Данная методика была применена для расчета энергоемкости производства целлюлозы сульфатным способом, на долю которого приходится более 80% мирового производства целлюлозы.

    Целлюлоза является неотъемлемым сырьем для производства различных видов бумажной и картонной продукции, а её энергоемкость в значительной степени определяет энергоемкость соответствующих видов продукции.

    Проведение энергетического анализа производства целлюлозно-бумажной продукции методом расчета ТТЧ требует создания информационной базы данных, которая будет включать в себя данные об энергоемкости основных химикатов, используемых в производстве продукции ЦБП. Для создания такой базы данных были проведены исследования, в результате которых вычислены энергоемкости основных химикатов, используемых в процессе производства целлюлозы.

    Для расчета энергоемкости производства сульфатной целлюлозы была применена структурированная методика расчета ТТЧ, в которой большое значение уделяется использованию вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). Производство сульфатной целлюлозы, в свою очередь, является самодостаточным процессом, в котором затраты тепловой и электрической энергии могут практически полностью компенсироваться за счет получения данных видов энергии при сжигании отходов варочного производства. Это является немаловажным фактом, так как, по данным [6], доля энергетических затрат в себестоимости продукции составляет 12%. С точки зрения энергосбережения, особенностью сульфатного способа является также наличие систем регенерации, которые позволяют сократить расход свежих химикатов в процессе варки целлюлозы на 85%. В данном анализе мы на первом этапе рассчитали и проанализировали расходное технологическое топливное число (ТТЧр) сульфатной целлюлозы, в котором условно пока не введено использование ВЭР. Для расчетов были использованы нормативные расходные коэффициенты [7].

    При производстве целлюлозы энергия затрачивается в следующих формах:
    – первичная энергия – древесина (как сырье для производства щепы);
    – производная энергия – пар, электроэнергия, вода техническая;
    – скрытая энергия – химикаты (затраты на производство щепы).

    Пар расходуется на варку целлюлозы, выпаривание щелоков, регенерацию извести и каустизацию. Электроэнергия и вода затрачивается на следующие технологические операции: варка, промывка и очистка целлюлозы, окисление и выпарка щелоков, содорегенерация и каустизация; кроме того, часть электроэнергии затрачивается на размол и сортирование целлюлозы.

    В зависимости от назначения целлюлозы расход энергии и сырья будет различным.

    С увеличением выхода целлюлозы из щепы расходная энергоемкость целлюлозы уменьшается, что обусловлено меньшими расходными коэффициентами энергии и химикатов на единицу продукции. ТТЧр с учетом выхода целлюлозы 1-го сорта по варке изменяется пропорционально расходному ТТЧ целлюлозы, т.е. с увеличением выхода целлюлозы из щепы энергоемкость целлюлозы 1-го сорта для различных видов целлюлозы уменьшается. Это объясняется практически одинаковым объемом целлюлозы 1-го сорта, доля которого после сортирования составляет 95–96% от общего объема целлюлозы.

    Кроме того, результаты анализа позволяют выявить виды энергии и энергоносители, которые вносят основной вклад в величину полной энергоемкости целлюлозы, что, в свою очередь, позволяет ранжировать предлагаемые мероприятия и выбирать среди них при разработке мероприятий по энергосбережению наиболее рациональные для конкретного производства. Так, по данным, полученным в процессе анализа энергоемкости производства сульфатной целлюлозы видно, что доля производной энергии составляет 33–40% от общей энергоемкости, при этом основной вклад вносит тепловая энергия (пар) – 24–31%. Поэтому важнейшими энергосберегающими мероприятиями при производстве целлюлозы является производство пара и электроэнергии в энергогенерирующих установках. При этом замена котельных на ГТУ-ТЭЦ значительно увеличивает тепловой и электрический КПД установки [2]. Доля скрытой энергии в общей энергоемкости составляет 60–67%, здесь основной вклад вносят химикаты, используемые при варке целлюлозы, и как, отмечалось выше, значительно снизить эту величину позволяет использование эффективных систем регенерации.

    Современные методы регенерации позволяют сократить удельный расход химикатов на варку и свести к минимуму потребности в электрической и тепловой энергии со стороны, что значительно уменьшает энергоемкость конечного продукта.

    Заметим, что в процессе проведения энергетического анализа производства целлюлозы мы специально не учли первичную энергию, т.е. энергию древесины как собственно энергетического носителя (топлива). При расчетах величина ТТЧ древесного сырья включает только затраты на производство щепы из древесины (заготовка и распиловка). Следует отметить, что учет первичной энергии при производстве целлюлозы, а также при любых других деревообрабатывающих производствах, по нашему мнению, имеет своеобразную специфику, характерную для лесопромышленного комплекса [8,9]. Эта специфика заключается в том, что первичный ресурс – древесина – является особого рода биовозобновляемым (управляемовозобновляемым) природным ресурсом, т.е. ресурсом, требующим человеческого участия для возобновления в процессе проведения работ по восстановлению леса.

    Поэтому при расчете энергоемкости древесины необходимо учитывать, помимо тепловой энергии древесины, также степень восстановления лесных ресурсов и затраты на лесовосстановительные работы. Степень восстановления должна включать в себя количественные – прирост, вырубку древесины, а также гибель лесных ресурсов в результате вредных воздействий на них (стихийные бедствия, болезни леса, промышленность и др.) – и качественные характеристики восстановленных лесных ресурсов. Энергоемкость лесовосстановительных работ, в свою очередь, рассчитывается с учетом затрат на заготовку семян деревьев, выращивание из них саженцев, высадку саженцев и последующий уход за ними.

    Древесина как первичная энергия в производстве целлюлозы может увеличивать или уменьшать энергоемкость целлюлозы, и это будет зависеть от качественных и количественных характеристик территории, с которой была привезена эта древесина. Таким образом, учет биовосстановляемости лесных ресурсов, исходя из наших представлений, носит скорее региональный и даже, может быть, производственно-территориальный локальный характер, и этот учет необходим, если рассматривать лесные ресурсы не только как технологический, но и как важнейший природно-биологический фактор.

    ВЫВОДЫ

    Проведен энергетический анализ производства целлюлозы, результаты которого позволили определить расходные энергоемкости производства различных видов сульфатной целлюлозы, используемые в производстве бумажной и картонной продукции. Также выявлены ресурсы, вносящие основной вклад в общую энергоемкость целлюлозы. На основании полученных данных можно сделать выводы о возможностях энергосбережения в ЦБП, в частности при производстве сульфатной целлюлозы.

    В ходе проведенных исследований рассчитаны энергоемкости основных химикатов, используемых в ЦБП. Анализ производства показал, что доля химикатов в общей энергоемкости целлюлозы довольно значительна, что еще раз доказывает необходимость использования эффективных систем регенерации, позволяющих снизить расход свежих химикатов на варку целлюлозы.

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
    1. Лисиенко В.Г., Лискин В.А., Дукин Е.И. Методика полного энергетического анализа и расчет технологических топливных чисел в производстве бумаги// Лесной журнал. 2002. №5. С. 124–132.
    2. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения. В 2-х книгах/ Под ред. В.Г.Лисиенко. – М.: Теплоэнергетик, 2002, – 688с.
    3. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Розин С.Е., Дружинина О.Г., Пареньков А.Е. Методология и информационное обеспечение сквозного энергетического анализа. – Екатеринбург: УГТУ, 2001 – 98с.
    4. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения. В 2-х книгах/ Под ред. В.Г.Лисиенко. – М.: Теплоэнергетик, 2002, книга 2 – 768с.
    5. ГОСТ Р 51750-2001. Энергосбережение. Методика определения энергоемкости при производстве продукции и оказании услуг в технологических энергетических системах. Общие положения.
    6. Слуцкин А.В. Экономика энергосбережения в целлюлозно-бумажной промышленности. – М.: Лесная промышленность, 1990 – 160с.
    7. ГОСТ 11208-82. Целлюлоза древесная (хвойная) сульфатная небеленая.
    8. Лобанов В.Ю., Мехренцев А.В. Собственная генерация энергии – способ реального повышения конкурентных преимуществ предприятий лесопромышленного комплекса // Энергетика региона. 2004. №10(75). С. 37–40.
    9. Лисиенко В.Г. Особенности энерготехнологического анализа лесообрабатывающих производств// Энергоанализ и энергоэффективность, 2005, № 4–5, с. 77–80.