Главная страница -> Технология утилизации

Энергетические оценки на сталелитейных предприятиях. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.

Фрагмент 2. Расчет экономической эффективности мероприятий

Расчет экономической эффективности программы внедрения энергосберегающих мероприятий выполнен с помощью компьютерной модели расчетов, применяемой ЦЭНЭФ при разработке программ энергосбережения. Эффективность мероприятий рассчитывается в предположении их комплексного внедрения в рамках одного проекта.

Такой подход позволяет говорить о формировании комплексной программы энергосбережения. С определенными допущениями эта программа применима и для других объектов здравоохранения федеральной собственности подобного масштаба.

Исходная информация для проведения расчетов (данные по мероприятиям) приведена в разделе 5 и сведена в таблице 4.1. Данные по затратам представляют собой усредненные сведения по ценам на оборудование и услуги различных поставщиков. Для некоторых мероприятий оценивалось изменение эксплуатационных затрат. При расчетах физической экономии учитывалось взаимовлияние отдельных мероприятий на показатель суммарной экономии ресурса. Соответственно, показатели окупаемости мероприятий указаны с учетом их комплексного внедрения

В качестве базовых для расчета эффектов приняты следующие показатели, соответствующие текущему фактическому потреблению. Принятие проектных значений энергопотребления значительно исказит картину ожидаемой эффективности программы внедрения мероприятий. Базовые значения таковы:

1. Потребление тепловой энергии на отопление 3437 Гкал/год;

2. Потребление тепловой энергии на ГВС 770 Гкал/год;

3. Потребление воды 40000 мЗ/год;

4. Потребление электроэнергии 400000 кВт.час/год.

Предполагаемый срок реализации рекомендуемых технических мероприятий два года (с учетом возможности проведения реконструкции в действующей больнице). При расчете учитывались непредвиденные расходы в размере 15% от капитальных затрат (стоимость оборудования плюс стоимость монтажа).

Результаты расчетов приведены в таблицах 4.1-4.3.

Таблица 4.1. Результаты расчета эффективности программы

Мероприятия

Окуп.

Объемы по годам проекта

Удельные затраты, $ US

Затраты всего

Экон. эффект

наименование

объем

ед. изм.

лет

1999

2000

стоим.

монт.

экспл.

$ US

Организационные мероприятия

пакет

0,0

2323

Душевые головки

шт

0,8

1002

1223

Теплоотражатели

576

шт

0,9

300

276

1987

2131

Уплотнение окон

576

шт

0,9

576

1987

2131

Корректировочные вентили

шт

1,0

120

2070

2131

Насадки на краны

100

шт

1,2

100

1495

1223

Технологические водосчетчики на стояки ГВС

шт

1,4

150

100

1150

808

Частотный привод на ГВС

кВт

1,5

150

100

4313

2905

Технологические водосчетчики на стояки ХВС

шт

2,0

150

100

1150

573

Пленки на окна

1850

м2

2,9

1000

850

14893

5115

Регулирующий клапан и подмешивающий насос

компл.

3,2

2500

500

13800

4263

Установка балансировочных вентилей на стояках отопления

шт

З,6

180

17250

4797

Индивидуальный тепловой пункт

шт

4,3

15000

7500

25875

6025

Радиаторные термостаты

250

шт

4,4

150

100

13225

2984

Пластиковые трубы ГВС

300

4,6

150

-10

13800

3000

Всего:

2,7

82727

16400

-2960

113996

41633

Примечание: затраты и сроки окупаемости рассчитаны с учетом 15% непредвиденных расходов

Таблица 4.2. Распределение затрат во времени (тыс. долл. США)

Показатели

Всего

1999 г.

2000 г.

Затраты на оборудование

82,7

61,8

20,9

Затраты на монтаж

16,4

14,9

1,5

Капитальные затраты

99,1

76,7

22,4

Непредвиденные расходы

14,9

11,5

3,4

Общая смета капитальных затрат

114,0

88,3

25,7

Прирост эксплуатационных затрат

-3,0

-1,5

-3,0

Таблица 4.3. Экономический эффект от реализации проекта

Экономия ресурсов .

Ед. изм

Всего

1999

2000

2001-2005

Тепло

Гкал

1845

1477

1845

Вода

мЗ

7732

Электроэнергия

кВт.час

64840

62297

64840

Экономия затрат на ресурсы

Тепло

тыс. долл

30,0

Вода

тыс. долл

4,1

Электроэнергия

тыс. долл

4,5

4,4

4,5

Всего:

тыс. долл

38,7

32,5

38,7

Согласно требованию Заказчика в расчетах не учитывалась экономия затрат, связанная как с платежами за сверхлимитное потребление, так и с выплатой пени за задержку платежей.

Внутренняя норма рентабельности составляет 54%, чистая приведенная стоимость равна 84 тыс. долларов США в интервале 7 лет (205 тыс. долларов США в интервале 15 лет). Простой срок окупаемости программы составляет 2,7 года, ежегодная экономия затрат составляет 38,7 тыс. долл. США, начиная с 2000 года.

Уильям А. Мефферт

Energy Assessment in Iron Foundries,
William A.Meffert
Georgia Tech Economic Development Institute, Atlanta, Georgia,
Energy Engineering, V.96, N.4, 1999

Перевод сделан энергосервисной компанией Экологические системы

Краткое содержание

Металлолитейная промышленность США отмечает два десятилетия конкуренции, что сделало ее более разумной и более конкурентоспособной. В частности, использованию энергии уделяется очень много внимания, поскольку затраты на энергию - одни из основных затрат промышленности. Однако, промышленность все еще располагает значительным запасом сбережений энергии, учитывая преимущества новых стратегий и технологий. Многие из таких стратегий являются низкозатратными или беззатратными мероприятиями.

Оценка большого сталелитейного завода, выполненная Центром Промышленных Оценок (ЦПО)(Industrial Assessment Center, IAC) при Технологическом Институте (ТИ) штата Джорджия оценила возможности для уменьшения затрат на энергию. Литейный завод уже использует некоторые из них. Другие возможности исследуются и развиваются бригадой центра. Эта статья представляет рациональный подход к изучению затрат на энергию. И успехи, и недостатки в работе рассматриваются подробно для помощи оценочным бригадам в их повседневной работе.

Предпосылки

С января по июль 1998 года ЦПО при ТИ завершила отчет по оценке работы большого сталелитейного завода. Этот завод производит металлическое литье деталей из ковкой стали для автомобильной промышленности. Ежегодно выпускается примерно 100000 тонн продукции. Блок-схема производственного процесса показана на рис.1. Этот завод является типичным примером многих сталелитейных предприятий. Электрические индукционные печи плавят стальные отходы и чугунные чушки. Расплавленный металл разливается ковшами в печи выдержки. Другие ковши используются для разливки металла из печей выдержки по 4 отливочным линиям. Автоматические машины для литья производят выливку и прессовку. После заливки, литье охлаждается на конвейере и проходят вибростенд, где песок удаляется и используется повторно. Выгрузка проводится вручную. Наконец, литье очищается и проходит через несколько стадий перед проверкой отсутствия полостей и раковин. Этот завод значительно вырос за последние 20 лет и быстрое расширение объемов производства вынудило повышение эффективности производства. Например, используются 3 печи выдержки, потому что индукционные печи расположены далеко от линий для литья и не могут передавать расплавленный металл прямо к блокам литья на линиях.

Перечень важной информации приведен в таблице 2. Выделены некоторые выводы. Эта компания платит 0.0315 доллара за кВтч и приблизительно 5 миллионов долларов в год за электроэнергию. Пиковая нагрузка завода равна 30 МВт. Большая часть электроэнергии используется на стадиях плавки и литья. Дополнительно, горелки потребляют природный газ стоимостью 3.59 долларов за ММБТЕ. Ежегодно на природный газ тратится примерно 500000 долларов и он используется для предварительного нагрева расплавляемого металла, подогрев в ковшах и литейных формах и термическую рециркуляцию песка. Небольшие количества пропана и топлива №2 (котельное топливо) используются, как резервное топливо. Этот завод имеет самые низкие затраты на производство в корпорации. В какой-то мере это объясняется его размещением на юго-востоке, где энергия относительно дешева и частично благодаря его активности по снижению энергозатрат и усилиям по ослаблению изменений текущего климата. Таблица 2. Годовое потребление и затраты предприятия Источник энергии Потребление Показатель преобразован Энергоиспользование (ММБТЕ) затраты Стоим. Единицы (долларов/ ММБТЕ) Электричество 159171047 (кВтч) 0.003412 543092 $4887289 $9.00 Природный газ 1274180 (терм) 0.100000 127418 $469886 $3.69 Пропан 201809 (галлон) 0.092000 18566 $123971 $6.68 Топливо №2 26800 (галлон) 0.140000 3752 $20342 $5.42 Вода 52327 (CCF) N/A 0 $100187 $N/A

ВСЕГО

692828

$5601675 РАСПИСАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА 10 часов в смену 2 смены в сутки 6 дней в неделю 50 недель в год ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА Годовая продукция % энергоиспользования БТЕ /Единица продукции Затраты/Единица продукции Ковкое стальное литье 100000 тонн 100% 6928280 $56017

Стратегии

ЦПО Технологического института штата Джорджия использует 3-уровневый подход к оценке и приоритетизации возможностей сбережения энергетических затрат. Пирамиду приоритетов рассмотрим в виде таблицы на рис.3. Наибольшие выгоды при наименьших затратах можно найти на нижнем уровне. При повышении уровня для достижения сбережений энергетических затрат или выгоды можно достичь при больших затратах. Первое, нижний уровень представляют покупательные возможности. Обычно они предоставляют наибольшие выгоды при наименьших затратах. Идея такова: покупать ее (энергию) по нижайшим ценам, насколько возможно . Вторым уровнем является работа и эксплуатация. Идея такова: поменьше отходов, которые у вас есть или использовать существующие системы настолько эффективно, насколько это возможно . Третьим, наивысшим, является уровень капитала. Здесь можно получать огромные сбережения затрат, но при значительным затратах. Здесь идея такова: улучшить или заменить существующую технологию для уменьшения потребления энергии . Единственное условие для технологии заключается в следующем: необходимо поддержание эксплуатации и систем управления энергией для эффективной и долгосрочной работы новых технологий. Рис.3 Приоритеты Капитал Затраты/Выгоды Работа и эксплуатация Покупка

Бригада работала при определенных ограничениях, включающих ограниченное финансирование и время, необходимое для проведения оценки работы большого предприятия и сложного технологического процесса. Некоторые из выводов этой статьи общи из-за этих ограничений.

Закупочные стратегии

Первоначально, бригада изучала закупочные стратегии. Из предыдущего ясно, что это предприятие уже располагает наинизшими затратами за электроэнергию в стране. Компания уже выучила правило покупать низко . Литейный завод проводит три эффективных закупочных стратегии. Первая, завод ведет переговоры по тарифу на электроэнергию по оперативным расценкам. Хотя завод имеет нагрузку 30 МВт, потребляется только 9 МВт. Потребление электроэнергии выше 9 МВт оплачивается на почасовой основе. Хотя тарифы могут изменяться от $0.02/кВтч до $0.70/кВтч, в среднем цена 1 кВтч по данным 1997 года составляла $0.25/кВтч. Вторая, завод отвечает на повышение цены за электричество резким уменьшением нагрузки. Литейные заводы являются гибким производством. Плавильные печи могут быть выключены на несколько часов без неблагоприятного воздействия на производство. Заводской управленческий персонал определяет, что затраты при уменьшенной нагрузки составляют $0.10/кВтч. Премируются операторы первой смены за помощь второй смене за избежание потерь производства от отключений. Третья, завод заключает контракт с энергокомпанией на прерываемые услуги . Завод может, при потреблении, уменьшить свою общую нагрузку до 3 МВт, что на 6 МВт ниже основной нагрузки заказчика(ОНЗ). Преимущества составят $45/кВт за понижение потребления на каждый кВт ниже ОНЗ. Прерываемые услуги обычно рассматриваются энергокомпанией как генерация последнего обращения . В свою очередь, производственники заказывают прерываемые услуги только при аномально теплых погодных условиях или при наличии прерываний питания от силовой станции. В самое теплое отчетное лето могут иметь место три прерывания и многие летние периоды могут не иметь ни одного прерывания.

Оценочная бригада добавила дополнительные закупочные стратегии. Использование набора двигатель/генератор для понижения общезаводской нагрузки ниже 3 МВт во время отключений может расширить выгоды прерываемых услуг . Завод пока не понижает нагрузку ниже 3 МВт во время отключений, поскольку печи выдержки нельзя отключать полностью во избежании затвердевания стали в них. Как только металл затвердеет, печи становятся неработоспособны (появляется так называемый козел ) и требуют длительного и дорогостоящего восстановления. Генератор разрешит это ограничение и также обеспечит страховку от непредвиденных прерываний при отключениях питания. Выгода составит только $45/кВт в сравнении с $100/кВт или еще выше, которые предлагают некоторые энергокомпании как стимул в некоторых регионах с дорогой электроэнергией. Так что требуется стремиться к менее затратным наборам двигатель/генератор. Некоторые генераторы имеют менее 400 часов выработки при $150/кВт. Основываясь на текущих условиях арендного соглашения можно получить положительный оборот в $50000 в год. Дополнительно, генератор может давать дополнительный доход, если он работает во время дорогих часов оперативных тарифов (RTP). Безубыточная точка для запуска дизельного генератора составит $0.10/кВтч, включая эксплуатацию. Ежегодные сбережения в $25000 и больше возможны при запуске генератора во время дорогих летних часов. Оценка этих сбережений основывается на анализе данных по интервалам за несколько лет и почасовых RTP тарифов.

Стратегии эксплуатации

Эксплуатация имеет более высокий приоритет на хорошо управляемых литейных заводах. Профилактика не является пустым словом, а религиозной практикой бытия работающего и уменьшающего затраты завода. Ультразвуковой вибрационный анализ двигателей и подшипников вошел в действенную практику, точно так же как и детектирование утечек воздуха. К сожалению, оценочная бригада не имела достаточно времени для верификации практики эксплуатации, когда жизнеспособные системы были уже на месте.

Капитальные стратегии

Оценочная бригада уделила максимум внимания наибольшим пользователям энергии и стремилась найти рабочие и технологические улучшения. Наибольшими пользователями энергии на литейном заводе, в порядке убывания, являются плавильные печи, печи выдержки, разливочные линии, песочная система, экологические системы, система сжатого воздуха и подогреватели. Приоритет присвоен плавильным печам, подогревателям печей выдержки и системе сжатого воздуха. Оценено, что плавильные печи используют слишком много энергии по природе производства. Управление завода не выделяет много ресурсов на подогреватели или систему сжатого воздуха. Такой низкий приоритет можно приписать наличию синдрома скрипящего колеса (скрипящего не очень сильно) и более низким рабочим издержкам на это оборудование. Другим, не оцененным оборудованием с более высоким приоритетом были печи выдержки, песочная система и разливочные линии. Эти системы критически важны для получения качественного литья и привлекают много внимания инженерного персонала. Эти системы постоянно перестраиваются и улучшаются, так что не ожидалось советов оценочной бригады за ограниченное предоставленное время.

8 индукционных печей генерируют магнитные поля с частотой 60 Гц. Печи на 800 Гц расплавляют лом быстрее и более технологичны, значительно уменьшая затраты, но очень дороги при установке. Энергия, требуемая для доведения расплава до необходимого состояния переменна и зависит от многих факторов, таких, как состав лома и количество шлака (остатков), остающихся в печи. Даже если среднее отношение энергия/тонна при плавке может быть легко определено по данным, собранным на заводе, это среднее неточно из-за ежедневных и ежечасовым изменений в составе лома. Оценочная бригада сняла данные с панелей управления индукционных печей. Кривые потребления энергии измерялись косвенно. К сожалению, требуемые данные по качеству лома и его составу не были получены. Кривые использования энергии печей показали значительные различия одного цикла плавки от другого. Персонал завода считает, что некоторые из этих различий могут быть объяснены действиями операторов и расписанием подачи ковшей, используемых для переноса расплавленного металла на печи выдержки. Так что требуется более подробное исследование для понимания причин значительных расхождений и изменений в работе, что приведет к улучшению рабочих процедур и может уменьшить использование энергии в случае нахождения зависимости потребления энергии от количества шлака и состава лома.

Следующей рассматривалась система сжатого воздуха. Эта система состоит из 6 винтовых компрессоров. Их общая нагрузка составляет 1700 л.с., причем 2 компрессора имеют по 450 л.с., а 4 компрессора - по 200 л.с. Каждый компрессор управляем. Контракт на эксплуатацию системы включает регулярную замену фильтров и масла. Ожидается, что более лучшее управление приведет к значительным сбережениям энергии. Кривые потребления энергии каждого компрессора регистрировались в течении 24 часов и так же измерялось давление системы. Графики этих данных приведены на рис.4. Более короткий временной промежуток этого графика показан на рис.5. Из этих данных ясно, что основную нагрузку несут 3 из 6 компрессоров. Один из компрессоров на 200 л.с. не нагружен почти постоянно и еще 2 компрессора используются как уравновешивающие компенсаторы, постоянно изменяя нагрузку в ответ на изменения давления системы. Дополнительно, один компрессор на 450 л.с. используется как уравновешивающий. Этот компрессор более эффективен, чем компрессор на 200 л.с и используется для основной нагрузки. Если изолировать системы подачи и потребления и установить интегрированную микропроцессорную система управления, то ожидается, что 2 компрессора на 200 л.с. могут быть отключены почти полностью, кроме самых жарких дней. Потенциальные сбережения составят более $40000 в год, если средняя стоимость электроэнергии равна $0.025/кВтч. Простой срок окупаемости затрат на эти работы и закупку системы управления составит менее одного года.

Бригада затем исследовала возможности сбережения топлива. Литейный завод подвергает термообработке и предварительному нагреву переливные ковши и литейные формы горелками (предварительный нагрев огнеупорного материала требуется для уменьшения напряжений при переливке металла, расплавленного до температуры 2800°F (примерно 1556°С) в ковши и литейные формы). Факела горелок нагревают огнеупорный материал на днище и по бокам ковшей. Промежуток примерно в 6-12 дюймов между листом и верхом ковша позволяет продуктам горения удаляться от ковша. Имеют место избыточные потери тепла от открытого пламени и удаления высокотемпературных продуктов сгорания. Используя изменение конструкции горелки можно минимизировать тепловые потери. Схема такой горелки показана на рис.6. Горелка использует регенератор (рекуператор) для предварительного нагрева воздуха. Еще одно отверстие вырезается в стальном листе для вставки рекуператора, который предварительно нагревает сгораемый воздух в горелке. Стальной лист может теперь ложиться на верх ковша и фибегрглассовое защитное кольцо используется для герметизации контакта между листом и краем ковша. Это исключает потери тепла от пламени и принуждает прохождение продуктов сгорания через рекуперативный теплообменник. При этом сталелитейная промышленность получает проверенные на опыте 60% сбережений от горелок с открытыми факелами. Дополнительные сбережения для литейного завода являются результатом уменьшения расхода природного газа на 800 ММБТЕ и в денежном выражении составляют $3000 в год для каждой новой горелки. Оценочный простой срок окупаемости этого новшества составляет 1.4 года.

Восстановление энергии вытяжки также приводит к значительным сбережениям. Использование рекуперативных теплообменников предоставляет возможность предварительного нагрева. Рекуперативные теплообменники обычно разрабатываются с эффективностью 65%. Потенциальное тепловосстановление для горелок может быть оценочно вычислено по следующей формуле:

где
e = эффективность рекуператора;
М = норма массопереноса вытяжки;
Ср = удельная теплота (теплоемкость) воздуха;
Тh = температура вытяжки;
Tl = температура всасываемого воздуха

Норма массопереноса вытяжного воздуха от горелок при условиях полной нагрузки составляет примерно 5500 фунтов/час при избытке воздуха 40%. Учитывая амортизацию вентилятора, оценочная бригада измерила Q горелок. Годовые сбережения при использовании рекуператоров для вытяжки составят 10460 ММБТЕ и в денежном выражении $37500. Ожидаемый срок окупаемости, основанный на ряде оценок производителей, составит менее 1 года.

Были рассмотрены также другие, дополнительные возможности сбережений. Некоторые из них приведены в таблицах ниже.

ВЫВОДЫ

Перечень возможностей, рассмотренных оценочной бригадой, показан в таблице 7. Общие сбережения предполагаются в размере $270000 в год.

Большие металлолитейные предприятия являются великолепным объектом для определения возможностей энергосбережения. С этим согласно министерство энергетики США, которое рассматривает металлолитейную промышленность, как одну из промышленностей будущего и понимает ее важность для будущего процветания экономики США. Эта промышленность энергоинтенсивна и ожидает технологических улучшений. Большой завод в этой статье конкурентоспособен, в течении лет ищет возможность значительного уменьшения затрат на энергию. Энергосбережения возможны, но для их раскрытия требуются получение большого объема данных, интенсивные мониторинг и измерения. Время низковисящих плодов уже прошло и для получения плодов на больших новых заводах нужно хорошо потрудиться.

Оценочные рекомендации (ОР) ОР №1 Арендовать двигатель/генераторы для резервирования мощности ОР №2 Улучшить управление компрессорами воздуха ОР №3 Закупать природный газ от провайдера третьей стороны ОР №4 Заменить горелки нагревателей ковшей ОР №5 Использовать рекуператоры на подогревателях ОР №6 Заменить вилочные погрузчики природного газа ОР №7 Установить счетчик на коллекторе сточных вод ОР №8 Использовать озонирование для башенной очистки воды №ОР Сбережения энергии и отходов Чистое сбережение затрат($/год) Затраты на внедрение ($) Простой срок окупаемости(год) сбережения Описание 1 0 0 66510 0 0.0 2 6095 ММБТЕ Энергия 44660 40000 0.9 3 0 0 33270 0 0.0 4 3284 ММБТЕ Энергия 13560 12000 0.9 5 10460 ММБТЕ Энергия 37500 28000 0.8 6 0 0 36160 36600 1.0 7 0 0 32250 7000 0.2 8 1500 галлонов вода 8530 36600 4.2

Всего

$272440

$160200

0.6

Вывоз мусора наверняка и утилизация отходов

Системный подход к энергосбережению в жилых зданиях. Политика энергосбережения. Строительная теплоизоляция и энергосбережение. Энергосберегающие системы лучистого отопления. Внедрение нового отопительного оборудования как вариант энергосбережения.

Главная страница -> Технология утилизации

Экологически чистая мебель:

Сайт об утилизации отходов: