Основные потребители энергии предприятия

Расчетный анализ энергетических балансов.

Расчетный анализ расходов электрической энергии может быть выполнен на основе следующих соотношений:

- расход электроэнергии на технологические установки, кВт·ч:

W = N_н·k_к·t, (13.1)

где: N_н – номинальная мощность электродвигателя технологической установки, кВт;

K_к – коэффициент использования мощности электродвигателя;

t – рассматриваемый промежуток времени, ч;

 

- расход энергии на освещение, кВт·ч:

W_c = (E_jS_jz/Cj)·t_j ·10^-3, (13.2)

где: E_j – норма освещенности в j-м помещении, лк (люкс -единица измерения освещенности);

S_j – площадь j-го помещения, м²;

z – коэффициент неравномерности освещения, принимающий значения от 1,1 до 1,15; t_j -время работы светильника в j-м помещении, ч;

С_j – световая отдача светильника, лм/Вт (люмен-единица измерения светового потока), определяется по соотношению:

C_j = (Ф/N_c)·n_c, (13.3)

где: Ф – световой поток лампы светильника, лм;

N_c – номинальная мощность лампы, Вт;

n_с – КПД светильника.

 

Расчетный анализ содержания тепловой энергии в приходной и расходной частях энергетического баланса может быть выполнен на основе следующих соотношений:

 

- содержание химической энергии, теплота фазовых превращений, Гкал:

Q_n = M·r ·10^-6, (13.4)

где: М – расход материального потока за рассматриваемый промежуток времени (час, год), кг или м³;

r – удельная химическая энергия, энергия фазовых превращений, ккал/кг или ккал/м³;

 

- теплосодержание материальных потоков, Гкал:

Q_n = M·c·T·10^-6, (13.5)

где: с – массовая или объемная удельная теплоемкость материального потока М, ккал/(кг·град) или ккал/(м³·град);

Т – температура потока, °С;

 

- расход теплоты на отопление, Гкал:

Q_от = q_оV (T_вн – Т_ос)t · 10^-6, (13.6)

где: q_о – объемная отопительная характеристика объекта, ккал/(м²-чград);

V – внешний объем объекта, м³;

Т_вн, Т_ос – температуры внутри и вне объекта, °С;

t – рассматриваемый промежуток времени, ч;

 

- расход тепла на вентиляцию, Гкал:

Q_в = q_вV (T_вн – Т_ос)t · 10^-6, (13.7)

где: q_в = тс_в (V_B/V);

т – кратность воздухообмена, 1/ч;

с_в – объемная удельная теплоемкость воздуха, ккал/(м³трад);

V_B – вентилируемый объем, м³;

 

- потери теплоты с дымовыми газам, Гкал:

Q_в = V_дгс_дгT_дг · 10^-6, (13.8)

где: V_дг – выход дымовых газов на 1 м³ газообразного или на 1 кг твердого топлива, м³/м³ или м³/кг;

с_дг – объемная удельная теплоемкость дымовых газов, ккал/(м³трад);

Т_дг – температура дымовых газов;

 

- тепловой эквивалент электрической энергии, Гкал:

Q = W· 0,86 · 10^-3, (13.9)

где W – подведенная (потребленная) за рассматриваемый промежуток времени (час, год) электрическая энергия, кВт.

 

Нормирование расхода топливно-энергетических ресурсов

 

Общие задачи

Нормирование расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) – это определение меры рационального потребления этих ресурсов на единицу продукции установленного качества. Основная задача нормирования энергопотребления как составной части энергетического менеджмента – обеспечить применение в производстве методов рационального распределения и эффективного использования энергоресурсов.

Норма расхода ТЭР позволяет:

- планировать потребность ТЭР на производство определенного количества продукции;

- анализировать работу предприятия и его подразделений путем сопоставления норм и фактических удельных расходов ТЭР;

- определять удельную энергоемкость данного вида продукции;

- сравнивать энергоемкость одноименного продукта, производимого разными способами.

В основе составления норм расхода ТЭР лежит анализ энергетических балансов промышленных предприятий.

 

Расчет норм расхода ТЭР

Индивидуальная норма расхода ТЭР определяется по соотношению:

H_и = e_j, (13.10)

где: e_j, m – статьи расхода и количество статей расхода, по которым рассчитывается норма.

Если одна из статей расхода намного превосходит остальные, целесообразно представить Н_и в виде:

H_и = е_max (1+ δ_j), (13.11)

где: δ_j = е_j/е_max – статьи расхода, по которым рассчитывается норма.

Групповая норма расхода ТЭР определяется по соотношению:

H_гр = (Н_и)_i δ_i, (13.12)

где: (Н_и)_i – индивидуальная норма расхода по i-й технологической группе;

δ_i = V_i/V – удельный вес i-й составляющей в общем объеме производства продукции;

k – количество технологических групп.

 

Технологическая цеховая норма расхода ТЭР определяется по соотношению:

Т^H_i,j = E^T/V _j,I, (13.13)

где: Т^H_i,j – технологическая цеховая норма расхода энергоресурсов на технологический процесс производства i-гo продукта в j-м цехе;

E^T – расход энергоресурсов на технологический процесс;

V_j,i – объем производства i-гo продукта (товарного) или его составляющей (полупродукта) в j-м цехе.

 

Технологическая заводская (отраслевая) норма расхода ТЭР определяется по соотношению:

З_T = Т^H_i,j (V_j,i/V_i), (13.14)

где: n – количество цехов предприятия (предприятий), выпускающих продукцию;

V_i – объем производства i-гo продукта на предприятии.

 

Пример 1

 

Характеристика промышленных предприятий:

Предприятие № 1. Затраты ТЭР:

- на основной технологический процесс – 5·10⁶ МДж;

- на разогрев и пуск оборудования – 3·10⁵ МДж;

- на плановые потери – 2·10⁵ МДж.

Количество единиц выпускаемой продукции – 10 000.

Предприятие № 2. Затраты ТЭР:

- на основной технологический процесс – 2·10⁷ МДж;

- на разогрев и пуск оборудования – 5·10⁵ МДж;

- на плановые потери – 4·10⁵ МДж.

Количество единиц выпускаемой продукции – 20 000.

 

Задание:

1. Определить индивидуальные технологические нормы.

2. Найти групповую технологическую норму.

3. Сделать выводы относительно энергоэффективности технологических процессов.

 

Решение.

В соответствии с определениями индивидуальной, групповой и технологической норм:

(Т^и)₁ = (5·10⁶ + 3·10⁵ + 2·10⁵) МДж /10 000 ед. прод. = 0,55·10³ МДж / ед. прод.;

(Т^и)₂ = (2·10⁷ + 5·10⁵ + 4·10⁵) МДж /20 000 ед. прод. = 1,04·10³ МДж / ед. прод.;

Т^г = (0,55·1/3 + 1,04·2/3)·10³ МДж/ ед. прод. = 0,82·10³ МДж / ед. прод.

 

Выводы:

1. Технологический процесс на предприятии № 1 организован с меньшими затратами ТЭР на выпуск одноименной продукции, чем на предприятии № 2.

2. Групповая технологическая норма ближе к индивидуальной технологической норме на предприятии № 2, так как оно выпускает продукции больше, чем предприятие № 1.

 

Общепроизводственная цеховая норма расхода ТЭР определяется по соотношению:

Ц^н_i,j = T^н_i,j + E_j (k_j,i/V_j,i), (13.15)

где: Ц^н_i,j – общепроизводственная цеховая норма расхода энергоресурсов на производство i-го продукта в j-м цехе;

T^н_i,j – удельный расход энергоресурсов на технологический процесс производства i-го продукта в j-м цехе;

Е_j – суммарный расход энергоресурсов на вспомогательные нужды j-го цеха;

V_j,i – объем производства i-го продукта в j-м цехе;

K_j,i – коэффициент пропорциональности, согласно которому производится распределение общепроизводственных цеховых затрат энергии по видам продукции.

Пример 2

 

Характеристика промышленного предприятия:

На предприятии два цеха. В целом на освещение предприятия расходуется 75 МВт·ч.

Характеристика цехов:

Цех № 1: площадь освещения – 1000 м².

Цех № 2: площадь освещения – 4000 м².

 

Задание:

Определить затраты энергии на освещение по каждому из цехов для установления общепроизводственной нормы расхода ТЭР.

 

Решение:

Е₁ = 75 МВт·ч (1000 м² / 5000 м²) = 15 МВт-ч;

Е₂ = 75 МВт·ч (4000 м² / 5000 м²) = 60 МВт ч.

 

Если цех производит продукцию одного вида (одного качества), то kj,I = 1. В этом случае общепроизводственная цеховая норма расхода ТЭР определяется по соотношению:

Ц^н = (Е^Т + Е^B)/V, (13.16)

где: Е^Т – расход энергоресурсов на технологический процесс;

Е^B – расход энергоресурсов на вспомогательные нужды;

V – объем производства продукта в цехе.

 

Анализ соотношения суммарных энергетических затрат на производство продукта в цехе и энергетических затрат на технологический процесс проводится по соотношению:

N^T = (E^T/(E^T+E^B)) · 100 %, (13.17)

Общепроизводственная (отраслевая) норма расхода ТЭР определяется по соотношению:

З^н = Ц^н_j α_j, (13.18)

где: α_j – доля j-го цеха в общем объеме выпуска одноименной продукции;

n – количество цехов предприятия (предприятий), выпускающих одноименную продукцию.

Пример 3

 

Характеристика промышленных предприятий:

 

Предприятие № 1.

Индивидуальная технологическая норма – 0,55·10³ МДж/ ед. прод.

Затраты ТЭР на вспомогательные нужды производства – 1·10⁶ МДж.

Количество единиц выпускаемой продукции – 10 000.

 

Предприятие № 2.

Индивидуальная технологическая норма – 1,04·10³ МДж/ ед. прод.

Затраты ТЭР на вспомогательные нужды производства – 0,5·10⁷ МДж.

Количество единиц выпускаемой продукции – 20 000.

 

Задание:

1. Определить индивидуальные общепроизводственные нормы.

2. Найти групповую общепроизводственную норму.

3. Сделать вывод относительно энергоэффективности организации производства на предприятиях.

 

Решение:

В соответствии с определениями индивидуальной, групповой и общепроизводственной норм:

(З^и)₁ = (0,55·10³ МДж / ед. прод. +1·10⁶ МДж / 10 000 ед.прод.) = = (0,55+ 0,1)·10³ МДж/ ед. прод. = 0,65·10³ МДж / ед. прод.;

(З^и)₂ = (1.04·10³ МДж/ед. прод. +0.5·10⁷ МДж / 20 000 ед. прод.) = = (1,04 + 0,25)·10³ МДж / ед. прод. = 1,29·10³ МДж / ед. прод.;

З^г = (0,65·1/3 + 1,29·2/3) 10³ МДж/ ед. прод. = 1,08·10³ МДж/ед. прод.

 

Выводы:

1. Ha предприятии № 1 затрачивается меньшее количество ТЭР на выпуск единицы одноименной продукции, чем на предприятии № 2. Следовательно, производственный процесс на предприятии № 1 организован эффективнее.

2. Групповая общепроизводственная норма ближе к индивидуальной общепроизводственной норме на предприятии № 2, так как оно выпускает продукции больше, чем предприятие № 1.

 

Энергетический баланс

 

Энергетический баланс является основным инструментом энергетического менеджмента и наиболее полной характеристикой энергетического хозяйства предприятия. Значение его состоит в том, что он отражает достоверное количественное соответствие между потребностью и приходом ТЭР на данный момент или период времени. При составлении баланса рассматриваются виды потребляемой энергии: электроэнергия, газ, мазут, пар и т. п. Далее производится количественное измерение потребления энергии на все цели, в том числе и потери энергии. Баланс составляется на основании фактического потребления энергии. Для получения данных используются самые различные приборы: счетчики электроэнергии, газа, пара, воды, отопления и т. п. Изучение энергетических балансов дает возможность установить фактическое состояние использования энергии, как на отдельных участках производства, так и по предприятию в целом, выявить резервы экономии энергии. Балансы могут составляться по отдельным энергоносителям, измеряемым соответствующими единицами (джоули, киловатт-часы, тонны условного топлива), и по суммарному потреблению энергоносителей в тоннах условного топлива.

В зависимости от назначения энергетические балансы могут характеризоваться следующими признаками:

- по назначению – отчетные и плановые;

- по видам энергоносителей – частные (по отдельным видам топлива и энергии) и сводные;

- по объектам изучения – балансы отдельных видов технологического оборудования, цехов и предприятия в целом;

- по принципам составления – аналитические, синтетические, нормализованные и оптимальные;

- по принципам оценки использования топлива и энергии – энтропийные (энтропия – поворот, превращение: например, процесс превращения топлива в энергию), эксергетические (от греч. ех – приставка, ergon – работа: максимально возможная работа, которую может совершить система при переходе из одного состояния в другое).

Отчетные балансы отражают фактические показатели производства и потребления энергии и топлива в истекшем периоде и фактический качественный уровень их использования. Плановые балансы являются основной формой планирования энергопотребления и энергоиспользования на предстоящий период. Аналитические балансы отражают глубину и характер использования подводимых энергоносителей. Они служат основой для оценки энергетической эффективности рассматриваемых процессов. Оптимальным энергетическим балансом является такой вариант его, при котором объем планируемого выпуска продукции осуществляется с минимальными затратами энергии.

Для более достоверной оценки эффективности энергоиспользования сложных систем, включающих электрическую энергию, топливо и тепловую энергию различных параметров, используют эксергетический баланс, с помощью которого определяется работоспособность (эксергия) технологических и энергетических установок.

Для составления и анализа энергетического баланса предприятия информация может быть представлена в виде следующих данных:

- общая производственная и энергетическая характеристика предприятия (объемы и номенклатура выпускаемой продукции, ее себестоимость с выделением энергетической составляющей);

- описание схемы материальных и энергетических потоков;

- перечень и характеристика основного энергоиспользующего оборудования;

- данные о расходах энергоносителей;

- данные о работах по рациональному использованию энергии на предприятии.

Схема материальных и энергетических потоков сопровождается описанием видов и параметров энергоносителей, состоянием использования вторичных энергетических ресурсов, системы учета и контроля расхода энергии и энергоносителей.

 

Основные потребители энергии предприятия

 

Следует отметить, что в большинстве случаев размещение источников энергии и потребителей не совпадает. Поэтому энергетическое хозяйство предприятия должно включать разветвленную систему передачи и распределения энергии. В качестве источников энергии в организации могут служить также энергетические отходы (вторичные энергетические ресурсы). Эти отходы могут быть непосредственно готовыми к применению или использоваться после их преобразования.

Основными потребителями энергии на предприятии являются:

- технологические потребители, непосредственно связанные с выпуском готовой продукции или оказанием услуг;

- системы освещения;

- системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха;

- горячее и холодное водоснабжение.

Технологические потребители в зависимости от отрасли промышленности и сферы услуг существенно отличаются друг от друга, хотя имеются и идентичные, например электропривод устройств, механизмов и агрегатов. В то же время вспомогательные потребители имеют общую основу и отличаются лишь деталями, учитывающими специфику производства. В целом энергетическое хозяйство предприятия представляет собой сложную разветвленную структуру, характеризующуюся взаимосвязанными энергетическими и материальными потоками различного вида и назначения.

 

13.2 Содержание и порядок проведения
энергетического аудита организации

 

Обследование включает получение общей характеристики организации и данных, необходимых для оценки резервов экономии энергоресурсов.

Для всестороннего анализа использования ТЭР в организации составляются следующие виды энергобалансов:

- по видам используемых энергоносителей (топливо, тепловая энергия, электрическая энергия, механическая энергия);

- по целевому назначению, т. е. с выделением расхода на технологию и вспомогательные нужды (отопление, вентиляцию, освещение и др.);

- по производственно-территориальным единицам (цехам, участкам и т. д.);

- полный энергетический баланс.

Правила проведения энергоаудита изложены в государственном стандарте «Энергетическое обследование потребителей топливно-энергетических ресурсов. Общие требования».

 

Анализ приходной и расходной частей энергетического баланса позволяет установить специфику энергопотребления и эффективность использования энергоресурсов на промышленном предприятии. Полный энергетический баланс (в тепловом эквиваленте) включает все виды энергии, претерпевающие преобразование в организации.

 

При проведении энергетического обследования в общей характеристике организации должны быть отражены следующие вопросы:

1) номенклатура продукции и фактические удельные расходы энергоресурсов на ее производство за год, предшествовавший началу проведения энергетического обследования;

2) источники и схема энергоснабжения;

3) показатели суточных (зимнего и летнего) графиков электрической и тепловой нагрузки;

4) доля энергетической составляющей в себестоимости продукции;

5) организационная структура энергетической службы.

 

Для оценки эффективности энергопользования проводится обследование по следующим направлениям:

- состояние технического учета:

1) способы учета (расчетный, приборный, опытно-расчетный);

2) формы получения, обработки и представления информации о контроле расхода энергии по цехам, участкам, энергоемким агрегатам;

3) соответствие схемы учета энергии структуре норм; оснащение приборами расхода ТЭР;

- состояние нормирования:

4) наличие на предприятии утвержденных норм расхода энергоресурсов;

5) охват нормированием статей потребления энергоресурсов;

6) фактическая структура норм и соответствие ее технологии и организации производства;

7) динамика норм и удельных расходов за три предшествующих обследованию года;

8) определение резервов экономии энергетических ресурсов на основании обследования оборудования и технологических процессов, состояния использования ВЭР.

По результатам проведения энергетического обследования предприятия составляется перечень организационно-технических мероприятий (ОТМ) по экономии топлива и энергии. Системный подход к анализу энергоэффективности технологических процессов предполагает выделение иерархических уровней соподчинения энерготехнологических элементов систем энергоснабжения и энергопользования промышленного предприятия (рис. 13.1).

 

 

 

 

 

Рис. 13.1. Уровни иерархии энергосистемы промышленного

предприятия.

 

Составление подобных схем помогает не только систематизировать и осмыслить исходную информацию о состоянии потребления ТЭР на предприятии, но и является основой для проведения интегрированного анализа эффективности реализации организационно-технических мероприятий по их экономии.