3 Октября 2011

Достижение энергосберегающего эффекта за счет перераспределения объемов производства между основными агрегатами.

Управление загрузкoй технoлoгичеcких агрегатoв c целью coкращения энергoзатрат

Автoр: Канд. техн. наук Л. А. Кoпцев, ОАО "Магнитогорcкий металлургичеcкий комбинат"

При выполнении производcтвенной программы затраты энергореcурcов могут варьироватьcя, что определяет разную cебеcтоимоcть продукции. Энергоcберегающий эффект доcтигается за счет целенаправленного перераспределения объемов производства между основными производственными агрегатами.

Под энергосбережением подразумевается сокращение физических объемов потребления энергоресурсов на единицу продукции. Основными направлениями энергосберегающей деятельности предприятия являются повышение эффективности использования энергоресурсов в технологических процессах и снижение потерь при распределении энергоресурсов в сетях. Энергосберегающий эффект обеспечивают также: 1) контроль эффективности использования энергоресурсов; 2) управление энергопотреблением; 3) оптимизация энергобаланса. Итог энергосбережения выражается в сокращении энергозатрат, т. е. финансовых затрат по обеспечению производственных процессов энергоресурсами, и в конечном итоге — в уменьшении доли энергозатрат в суммарных затратах на производство продукции.

Существенный энергосберегающий эффект путем оптимизации энергобаланса предприятия может быть получен при реализации мероприятий, которые относятся к структурным [1]. Основой всех мероприятий этой группы служит целенаправленное распределение объемов производства между цехами и агрегатами, выпускающими однородную продукцию. В ОАО ММК к ним относятся, например, сталеплавильные цехи — конвертерный и электросталеплавильный [2], цехи горячей прокатки ЛПЦ-10 и ЛПЦ-4, агломерационные фабрики № 2, 3 и 4, компрессоры, подающие воздух на блоки разделения воздуха в кислородном цехе.

Необходимыми условиями реализации предлагаемого подхода к повышению энергоэффективности предприятия и снижению себестоимости продукции являются наличие раздельного учета объемов производимой продукции и соответствующих расходов энергоресурсов, а также знание количественных зависимостей расхода энергоресурсов от объемов продукции для каждого из рассматриваемых цехов (агрегатов). Последнее условие обеспечивается в ОАО ММК практикой нормирования и прогнозирования потребления электроэнергии на основе таких зависимостей, формируемых путем математической обработки отчетных данных об объемах производства и фактических удельных расходах электроэнергии для всех производственных подразделений. Метод реализован в специализированной программе [3, 4], обеспечивающей формирование указанных зависимостей и на их основе позволяющей выполнять анализ некоторых показателей электропотребления подразделений, в том числе доли постоянной составляющей в удельном расходе электроэнергии.

Применение статистических зависимостей удельного расхода электроэнергии нормируемым подразделением (или потребляемой подразделением активной мощности) от объема производства вместо общепринятой нормы расхода энергоресурса, утверждаемой на квартал или более продолжительный период, позволяет рассматривать и анализировать потребление электроэнергии производственными подразделениями или целым комплексом в динамике, как неким живым организмом [5]. Совместное рассмотрение характеристик потребления электроэнергии несколькими производственными объектами (подразделениями), анализ степени загрузки которых проводится в комплексе, позволяет получить обобщенную характеристику виртуального производственного объединения. Изучение характеристики гипотетического производственного объекта, впрочем безусловно существующего в реальности в виде отдельных подразделений, позволяет заключить, что она (эта характеристика группы объектов), как правило, имеет минимум в той или иной области и свойства ее существенно меняются с течением времени. Происходит это в силу изменения условий работы подразделений, в том числе со сменой сезонов.

Рис. 1. Расход электроэнергии аглофабриками в январе (а) и сентябре (б) 2010 г.

Рис. 2. Расход электроэнергии аглофабриками в зависимости от их загрузки и суммарный расход электроэнергии в зависимости от загрузки АФ-4 в январе (а) и сентябре (б) 2010 г.

Из перечисленных групп производственных объектов рассмотрим комплекс агломерационных фабрик (АФ). Все три аглофабрики имеют различный по количеству и характеристикам состав основного оборудования — агломашин. На аглофабриках № 3 и 4 их по четыре, на АФ-2 — пять. Построенная последней, АФ-4 оборудована более производительными машинами, имеющими зоны охлаждения агломерата. В составе аглофабрик № 2 и 3 недавно были сооружены узлы стабилизации агломерата (УСА). За аглофабрикой № 4 работают очистные сооружения. По каждому объекту осуществляется отдельный учет потребления электроэнергии, а по каждой аглофабрике — учет произведенного агломерата. Это позволяет построить зависимости потребления электроэнергии от объемов произведенного агломерата для каждого объекта, получить суммарные зависимости для трех производственных комплексов: АФ-2 - УСА, АФ-3 - УСА, АФ-4 — очистные сооружения и в конечном итоге сформировать искомую зависимость потребления электроэнергии для всего производственного комплекса.

В соответствии с методологическими основами и практикой нормирования [4] данные об электропотреблении (объем произведенной продукции и фактический удельный расход) для каждого нормируемого подразделения по итогам месяца вносятся в соответствующий набор данных и зависимости потребления электроэнергии постоянно обновляются. Это служит основой изменения характеристик потребления энергоресурса производственными объектами с течением времени в пределах сезона и при смене сезонов, для чего "зимние" и "летние" характеристики обрабатываются и формируются раздельно. Далее приведены зависимости расхода электроэнергии от объема производства агломерата для трех комплексов (АФ-2 — УСА, АФ-3 -УСА, АФ-4 — очистные сооружения) в январе (рис. 1, а) и сентябре (рис. 1, б) 2010 г. Очевиден разный характер соотношения зависимостей. Конечно, максимальная производительность рассматриваемых аглофабрик различна, и на приведенных диаграммах для наглядности показан несколько расширенный по отношению к рабочему диапазон загрузки фабрик.

В ходе дальнейшего изучения были получены обобщенные характеристики суммарного расхода электроэнергии комплексом по производству агломерата в зависимости от загрузки самой производительной аглофабрики — АФ-4. На этой основе провели сравнение фактического расхода электроэнергии в рассматриваемом комплексе с теоретически возможным и определили возможную экономию электроэнергии в физическом (млн кВт • ч) и финансовом (млн руб.) выражении. Результаты приведены на диаграммах для января (рис. 2, а) и сентября (рис. 2, б) 2010 г. Серия аналогичных расчетов по определению суммарных характеристик потребления электроэнергии комплексом агломерационных фабрик в зависимости от загрузки АФ-4 (при условии выполнения суммарной фактической производственной программы для соответствующего месяца) для нескольких месяцев 2010 г. и двух первых 2011 г., результаты которых приведены в табл. 1, позволяет сделать важный общий вывод: с целью минимизации затрат электроэнергии на производство продукции в летний период целесообразна максимальная загрузка АФ-4, а в зимние месяцы — по остаточному принципу.

Таблица 1. Суммарный расход электроэнергии, млн кВт (подчеркнутые показатели — минимум потребления)

АФ-4, тыс. т					2010 г.				2011	г.
	май	июль	август	сентябрь	январь	март	октябрь	декабрь	январь	февраль
150	40,20	38,49	36,67	35,60	29,28	32,64	33,07	32,07	33,38	27,93
160	39,61	37,95	36,23	35,16	29,25	32,55	32,98	32,00	33,30	27,89
170	39,05	37,45	35,81	34,75	29,24	32,48	32,91	31,94	33,23	27,86
180	38,52	36,97	35,41	34,35	29.23	32,41	32,85	31,90	33,17	27,83
190	38,01	36,51	35,04	33,98	29.23	32,36	32,79	31,86	33,11	27,81
200	37,53	36,09	34,69	33,63	29,24	32,31	32,74	31,82	33,07	27,79
210	37,08	35,68	34,35	33,30	29,25	32,27	32,70	31,80	33,03	27,78
220	36,66	35,31	34,04	32,98	29,28	32,24	32,67	31,78	33,00	27,78
230	36,26	34,95	33,75	32,69	29,31	32,22	32,64	31.77	32,98	27,79
240	35,89	34,62	33,48	32,42	29,35	32,21	32,63	31.77	32,97	27,80
250	35,54	34,31	33,23	32,16	29,40	32.20	32.62	31,78	32,97	27,82
260	35,21	34,03	32,99	31,93	29,45	32,21	32,63	31,80	32,97	27,85
270	34,91	33,77	32,77	31,71	29,52	32,22	32,64	31,83	32,98	27,89
280	34,63	33,52	32,58	31,51	29,59	32,25	32,66	31,86	33,01	27,93
290	34,37	33,30	32,40	31,33	29,67	32,28	32,69	31,90	33,04	27,98
300	34,13	33,10	32,23	31,16	29,76	32,33	32,73	31,95	33,08	28,04
310	33,92	32,92	32,09	31,01	29,86	32,38	32,77	32,01	33,12	28,10
320	33,73	32,76	31,96	30,88	29,97	32,44	32,83	32,08	33,18	28,18
330	33,56	32,63	31,85	30,76	30,09	32,52	32,89	32,16	33,25	28,26
340	33,40	32,50	31,75	30,67	30,21	32,60	32,97	32,25	33,32	28,35
350	33,27	32,40	31,67	30,58	30,35	32,69	33,05	32,35	33,41	28,44
360	33,16	32,32	31,61	30,51	30,49	32,79	33,15	32,45	33,50	28,55
370	33,07	32,26	31,56	30,46	30,65	32,90	33,25	32,57	33,60	28,66
380	33,00	32,21	31,53	30,43	30,81	33,03	33,36	32,69	33,72	28,78
390	32,94	32,18	31,52	30.40	30,98	33,16	33,48	32,82	33,84	28,91
400	32,91	32.17	31.51	30.40	31,16	33,30	33,62	32,97	33,97	29,05
410	32.89	32,18	31,53	30,41	31,35	33,46	33,76	33,12	34,11	29,20
420	32.89	32,21	31,56	30,43	31,56	33,62	33,91	33,28	34,27	29,35
430	32,91	32,25	31,60	30,47	31,77	33,80	34,07	33,46	34,43	29,51
440	32,95	32,31	31,66	30,52	31,99	33,98	34,25	33,64	34,60	29,69
450	33,01	32,39	31,74	30,59	32,22	34,18	34,43	33,83	34,78	29,87

Таблица 2. Суммарный расход электроэнергии по обобщенным зависимостям (млн кВт.ч.) при распределении загрузки между аглофабриками с учетом ограничений по объемам производства (подчеркнутые показатели — минимум потребления электроэнергии)