energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2022-65-2-169-180energy-2153Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGОценка энергоэффективности промышленных печей на основе моделирования режимов потребления топливаEvaluation of the Energy Efficiency of Industrial Furnaces Based on the Modeling of Fuel Consumption ModesШенецЕ. Л.ShenetsYa. L.

Адрес для переписки:Шенец Евгений Леонидович –ОАО «Газпром трансгаз Беларусь»ул. Некрасова, 9,220040, г. Минск, Республика Беларусь.Тел.: +375 17 219-14-82shenets@mail.ru

Address for correspondence:Shenets Yauhen L. – JSC “Gazprom transgaz Belarus”9, Nekrasova str.,220040, Minsk, Republic of Belarus.Tel.: +375 17 219-14-82shenets@mail.ru

shenets@mail.ruГазпром трансгаз БеларусьБеларусьGazprom transgaz BelarusBelarus202205042022652169180Copyright © Шенец Е.Л., 20222022Шенец Е.Л.Shenets Y.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2153

Ряд промышленных производств, изготавливающих современную продукцию, применяют в технологии промышленные печи. При их эксплуатации необходимо соблюдать не только действующее законодательство, но и нормы потребления топливно-энергетических ресурсов. Рост тарифов на энергоресурсы привел к значительному увеличению энергетической составляющей затрат в структуре себестоимости выпускаемой продукции. В результате даже небольшое (в несколько процентов) ее изменение может вывести любое, в том числе самое современное, производство, использующее газовое технологическое оборудование, в разряд нерентабельных. В статье со ссылками на технические нормативные правовые акты предложен показатель энергоэффективности, позволяющий вести ее мониторинг на действующих производствах с промышленными печами. Рассмотрен мировой опыт эксплуатации печей стекольной промышленности, представлены существующие подходы к определению энергоэффективности данной технологии. Предложены методы оценки темпов снижения энергоэффективности линии по производству листового стекла и прогнозирования общих и удельных расходов топливно-энергетических ресурсов промышленных печей (на примере стекловаренной печи непрерывного действия), основанные на анализе суточных показателей режимов работы технологической линии. Представленные методы и полученные численные расчеты снижения энергоэффективности стекловаренной печи позволяют прогнозировать потребление топлива и формировать корректную годовую заявку на его необходимый объем в газоснабжающую организацию, а также оценивать энергоэффективность производства, эксплуатирующего промышленную печь, рассчитывать норму расхода энергии на выпуск единицы продукции, что, в конечном итоге, позволяет более точно определять себестоимость продукции конкретного производства.

A number of industrial plants that manufacture modern products use industrial furnaces in their technology. During their operation, it is necessary to comply not only with the current 

legislation, but also with the norms of consumption of fuel and energy resources. The growth of tariffs for energy resources has led to a significant increase in the energy component of costs price in the structure of the cost of production. As a result, even a small (several percent) change in the cost price can bring any industrial enterprise, including the most modern ones that use gas processing equipment, into the category of unprofitable. Having referred to technical regulatory legal acts, the present article proposes an energy efficiency indicator that allows monitoring energy efficiency at existing industrial plants with industrial furnaces. The world experience of operating glass industry furnaces is considered, existing approaches to determining the energy efficiency of this technology are presented. Based on the analysis of daily indicators of the operating modes of the technological line, methods have been proposed for estimating the rate of reduction in energy efficiency of a flat glass production line and forecasting the total and specific consumption of fuel and energy resources of industrial furnaces (in terms of a continuous glass furnace). The presented methods and the numerical calculations obtained for reducing the energy efficiency of a glass furnace make it possible to predict fuel consumption and form a correct annual application for its required volume to a gas supply organization, as well as evaluate the energy efficiency of production operating an industrial furnace and calculate the energy consumption rate for the output of a unit of production. Ultimately, more accurate determining of the cost of production of a particular industrial enterprise is achieved.

энергоэффективность промышленных печейметоды оценки энергоэффективностимоделирование режимов потребления топлива стекловаренной печьюenergy efficiency of industrial furnacesmethods for assessing energy efficiencymodeling of modes of fuel consumption by a glass furnaceReferencesHeat Balance [Electronic Resource]. Mode of access: https://www.staraglass.it/products-and-services/detection-and-analysis-services/heat-balance. Date of access: 17.01.2022.Heat Balance. Available at: https://www.staraglass.it/products-and-services/detection-and-analysis-services/heat-balance. (Accessed 17 January 2022).Яицкий, С. Н. Особенности разрушения огнеупорной футеровки стекловаренных печей при производстве листового стекла / С. Н. Яицкий, Л. Л. Брагина, Н. С. Яицкий // Вестник Нац. техн. ун-та «ХПИ»: сб. науч. тр. Химия, химическая технология и экология. Харьков: НТУ «ХПИ», 2012. № 32. С. 72–76.Yaitskii S. N., Bragina L. L., Yaitsky N. S. (2012) Features of the Destruction of the Refractory Lining of Glass Furnaces in the Production of Flat Glass. Vestnik Nats. Tekhn. Un-ta «KhPI»: Sb. Nauch. Tr. Khimiya, Khimicheskaya Tekhnologiya i Ekologiya [Bulletin of the National Technical University “KhPI”: Collected Papers. Chemistry, Chemical Technology and Ecology]. Kharkiv, NTU “KhPI”, (32), 72–76 (in Russian).Дзюзер, В. Я. Проектирование энергоэффективных стекловаренных печей / В. Я. Дзюзер, В. Я. Дзюзер, В. С. Швыдкий; под общ. ред. В. Я. Дзюзера. М.: Теплотехник, 2009. 339 с.Dzyuzer V. Ya., Dzyuzer V. S., Shvydkii V. S. (2009) Design of Energy-Efficient Glass Furnaces. Moscow, Teplotekhnik Publ. 339 (in Russian).Земляной, К. Г. Служба огнеупоров / К. Г. Земляной. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. 172 с.Zemlyanoi K. G. (2018) Refractory Service. Yekaterinburg, Ural University Publ. 172 (in Russian).Макаров, Р. И. Управление качеством листового стекла (флоат-способ) / Р. И. Макаров, В. В. Тарбеев, Е. Р. Хорошева. М.: Ассоциации строительных вузов, 2004. 152 с.Makarov R. I., Tarbeev V. V., Khorosheva E. R. (2004) Quality Management of Flat Glass (Float Method). Мoscow, Associations of Construction Universities. 152 (in Russian).Папко, Л. Ф. Огнеупоры для стекловаренных печей / Л. Ф. Папко, Ю. Г. Павлюкевич. Минск: БГТУ, 2008. 100 с.Papko L. F., Pavlyukevich Yu. G. (2008) Refractories for Glassmaking Furnaces. Minsk, BSTU. 100 (in Russian).Справочник по наилучшим доступным методам в стекольной промышленности: Производство сортового и тарного стекла [Электронный ресурс]. РОО «Эколайн», 2005. Режим доступа: http://old.eipc.center/wp-content/uploads/docs/rus_british/sprav_ndt_proizv_stekla.pdf. Дата доступа: 18.01.2022.Directory of the Best Available Technical Methods for the Use of Energy Resources in the Glass Industry: Production of Varietal and Container Glass. “Ecoline” RPO, 2005. Available at: http://old.eipc.center/wp-content/uploads/docs/rus_british/sprav_ndt_proizv_stekla.pdf. (Accessed 18 January 2022) (in Russian).Ильяшенко, И. С. Основные направления повышения энергоэффективности стекольных заводов РФ и СНГ в настоящее время [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://glassinfo.ru/articles/2016_01_Osnovnye_napravlenija_povyshenija_jenergojeffektivnosti_stekolnyh_zavodov.pdf. Дата доступа: 18.01.2022.Il'yashenko I. S. (2010) The Main Directions of Improving the Energy Efficiency of Glass Factories of the Russian Federation and the CIS at the Present Time. Available at: https://glassinfo.ru/articles/2016_01_Osnovnye_napravlenija_povyshenija_jenergojeffektivnosti_stekolnyh_zavodov.pdf. (Accessed 18 January 2022) (in Russian).Сорока, Б. С. Промышленные печи в проблеме снижения выбросов оксидов азота / Б. С. Сорока // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2004. № 4. С. 51–66.Soroka B. S. (2004) Industrial Furnaces in Problem of Nitrogen Oxide Emission Reduction. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, (4), 51–66 (in Russian).Энергосбережение. Энергопотребляющее оборудование. Классификация. Показатели энергоэффективности.: СТБ 1771–2010. Введ. 01.07.2010. Утвержден и введен в действие пост. Госстандарта Респ. Беларусь от 15 февр. 2010 г. № 3. Минск: Госстандарт, 2010 г. 22 с.STB 1771–2010. Energy Saving. Energy-Consuming Equipment. Classification. Energy Efficiency Indicators. Minsk, Gosstandart, 2010. 22 (in Russian).Энергосбережение. Классификация показателей. Общие положения: СТБ 1775–2010. Введ. 01.07.2010. Утвержден и введен в действие пост. Госстандарта Респ. Беларусь от 15 февр. 2010 г. № 3. Минск: Госстандарт, 2010. 9 с.STB 1771–2010. Energy Saving. Classification of Indicators. General Provisions. Minsk, Gosstandart, 2010. 9 (in Russian).Показатели энергоэффективности: основы статистики [Электронный ресурс] / Interna tional Energy Agency. France, 2014. Режим доступа: http://portal-energo.ru/files/articles/portal-energo_ru_i_statistika.pdf. Дата доступа: 13.12.2021.International Energy Agency (2014). Energy Efficiency Indicators: Fundamentals of Statistics. Available at: http://portal-energo.ru/files/articles/portal-energo_ru_i_statistika.pdf. (Accessed 13 December 2021) (in Russian).О проблемах управления энергоэффективностью производства листового стекла / Р. В. Петухова [и др.] // Энергоэффективность. 2014. № 3. С. 24–27.Petukhova R. V., Gruntovich N. V., Shenets Ya. L. (2014) On the Problems of Energy Efficiency Management of Sheet Glass Production. Energoeffektivnost' [Energy Efficiency], (3), 24–27 (in Russian).Об энергосбережении: Закон Респ. Беларусь от 8 янв. 2015 г. № 239–З. Минск, 2015. 14 с.On Energy Saving: The Law of Republic of Belarus No 239–З of January 8, 2015. Minsk, 2015. 14 (in Russian).Вопросы Государственного комитета по стандартизации Республики Беларусь [Электронный ресурс]: пост. Совета Министров Респ. Беларусь от 31 июля 2006 г. № 981. Режим доступа: https://pravo.by/document/?guid=3871&p0=C20600981.Issues of the State Committee for Standardization of the Republic of Belarus: Resolution of the Council of Ministers of the Republic of Belarus. Belarus No 981 of July 31, 2006. Available at: https://pravo.by/document/?guid=3871&p0=C20600981 (in Russian).Семенов, Б. А. Методика и результаты оптимизации параметров системы обдува ограждений варочного бассейна стекловаренных печей / Б. А. Семенов, Н. А. Озеров // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 4 (59), Вып. 1. С. 210–217.Semyonov B. A., Ozerov N. A. (2011) Parameter Optimization Methods and Results for the Air Cooling System Protection of Melter Zone of Glassmaking Furnaces. Vestnik Saratovskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta [SGTU Herald], (4), Iss. 1, 210–217 (in Russian).Дзюзер, В. Я. Обобщенный анализ тепловой работы стекловаренных печей / В. Я. Дзюзер // Новые огнеупоры. 2017. № 2. С. 15–18.Dzyuzer V. Ya. (2017) Generalized Analysis of the Glass-Melting Furnaces Thermal Performance. Novye Ogneupory = New Refractories, (2), 15–18. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-2-15-18 (in Russian).Корнеев, С. В. Влияние тепловой работы футеровки электродуговых печей на энергопотребление / С. В. Корнеев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2014. № 3. С. 66–74.Korneev S. V. (2014) Influence of Lining Thermal Performance in Electric-Arc Furnaces on Power Consumption. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutionsand Power Engineering Associations, (3), 66–74 (in Russian).Hartley, A. A Study of the Balance between Furnace Operating Parameters and Recycled Glass in Melting Furnaces [Electronic Resource] / A. Hartley. Glass Technology Services Ltd. September 2004. Mode of access: https://www.glass-ts.com/site/assets/files/1015/2004__a_study_of_the_balance_between_furnace_operating_parameters_and_recycled_glass_in_glass_melting_furnaces.pdf. Date of access: 16.12.2021.Hartley A. (2004) A Study of the Balance between Furnace Operating Parameters and Recycled Glass in Melting Furnaces. Glass Technology Services Ltd. Available at: https://www.glass-ts.com/site/assets/files/1015/2004__a_study_of_the_balance_between_furnace_operating_parameters_and_recycled_glass_in_glass_melting_furnaces.pdf. (Accessed 16 December 2021).Beerkens, G. C. Ruud. Energy Efficiency Benchmarking of Glass Furnaces / G. C. Ruud Beerkens, J. van Limpt // 62 Conference on Glass Problem. 2001. Vol. 23, Iss. 1. P. 93–105. https://doi.org/10.1002/9780470294727.ch7.Beerkens G. C. Ruud, Limpt van J. (2001) Energy Efficiency Benchmarking of Glass Furnaces. 62 Conference on Glass Problems: Ceramic Engineering and Science Proceedings, 23 (1), 93–105. https://doi.org/10.1002/9780470294727.ch7.О Концепции формирования общего электроэнергетического рынка Евразийского экономического союза [Электронный ресурс]: Решение Высшего Евразийского экономического совета от 8 мая 2015 г. № 12. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/ 420273253.On the Concept of Forming a Common Electric Power Market of the Eurasian Economic Union: Decision of the Supreme Eurasian Economic Council No 12 of May 8, 2015. Available at: https://docs.cntd.ru/document/420273253 (in Russian).О формировании общего рынка газа Евразийского экономического союза [Электронный ресурс]: Решение Высшего Евразийского экономического союза от 6 декабря 2018 г. № 18. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/551866201.On the Formation of the Common Gas Market of the Eurasian Economic Union: Decision of the Supreme Eurasian Economic Union No 18 of December 6, 2018. Available at: https://docs.cntd.ru/document/551866201 (in Russian).Роль оксидов железа в производстве листового стекла / И. М. Терещенко [и др.] // Энерго- и материалосберегающие экологически чистые технологии: тезисы докладов IX Междунар. науч.-техн. конф., Гродно, 20–21 октября 2011 г. Гродно: ГрГУ, 2011. С. 123–124.Tereshchenko I. M., Petukhova R. V., Kravchuk A. P., Volkov E. V. (2011) The Role of Iron Oxides in the Production of Sheet Glass. Energo- i Materialosberegayushchie Ekologicheski Chistye Tekhnologii: Tezisy Dokladov IX Mezhdunarodnoi Nauchno-Tekhnicheskoi Konferentsii, Grodno, 20–21 Oktyabrya 2011 g. [Energy and Material-Saving Environmentally Friendly Technologies: Abstracts of the IX International Scientific and Technical Conference, Grodno, October 20–21, 2011]. Grodno, GrSU. 123–124 (in Russian).Ван дер Варден, Б. Л. Математическая статистика / Б. Л. Ван дер Варден; пер. Л. Н. Большева; под ред. Н. В. Смирнова. М.: Изд-во иностранной литературы. 1960. 434 с.Van der Waerden B. L. (1969) Mathematical Statistics. Springer, Berlin. 371. https://doi.org/10.1007/978-3-662-22137-2.Храмков, В. П. Материалы для производства и обработки стекла и стеклоизделий / В. П. Храмков, Е. А. Чугунов. М.: Высш. школа, 1987. 99 с.Khramkov V. P., Chugunov Ye. A. (1987) Materials for the Production and Processing of Glass and Glass Products. Moscow, Vysshaya Shkola Publ. 99 (in Russian).Using Models of Energy Consumption from Influencing Factors to Assess the Current State and Energy Efficiency Forecasting / D. Moroz [et al.] // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 220. P. 01024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022001024.Moroz D., Hruntovich N., Kapansky A., Shenets Ya., Malashanka M., Gracheva E. (2020) Using Models of Energy Consumption from Influencing Factors to Assess the Current State and Energy Efficiency Forecasting. E3S Web of Conferences, 220, 01024. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022001024.Conditional-Constant Component in the Total Consumption of an Energy Resource and Its Influence on the Energy Efficiency of Industrial Consumers / N. Hruntovich [et al.] // International Conference Sustainable Energy Systems: innovative perspectives. Springer, 2020. P. 459–470. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67654-4_48.Hruntovich N., Kapansky A., Jhukovets S., Shenets Y., Malashanka M., Gracheva E. (2020) Conditional-Constant Component in the Total Consumption of an Energy Resource and Its Influence on the Energy Efficiency of Industrial Consumers. International Conference Sustainable Energy Systems: Innovative Perspectives. Springer, 459–470. https://doi.org/10.1007/ 978-3-030-67654-4_48.Мороз, Д. Р. Региональная система газоснабжения с позиций системного анализа и закономерности ее функционирования / Д. Р. Мороз, Н. В. Грунтович // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 4. С. 359–371. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-4-359-371.Mоroz D. R., Hruntovich N. V. (2018) Regional Gas Supply System Considered from the Standpoint of System Analysis and Regularities of its Functioning. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (4), 359–371. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-4-359-371 (in Russian).Фурсанов, М. И. Специализированные мобильные приложения как средство оптимизации системы энергоснабжения Республики Беларусь / М. И. Фурсанов, П. А. Сазонов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 2. С. 129–137. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-2-129-137Fursanov M. I., Sazonov P. A. (2020) Specialized Mobile Applications as Means of Optimizing the Power Supply System of the Republic of Belarus. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 63 (2), 129–137. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-2-129-137 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.