Оценка энергоэффективности промышленных печей на основе моделирования режимов потребления топлива

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.

1. Heat 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.

2. 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.

3. 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.

4. Земляной, К. Г. Служба огнеупоров / К. Г. Земляной. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. 172 с.

5. 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.

6. Папко, Л. Ф. Огнеупоры для стекловаренных печей / Л. Ф. Папко, Ю. Г. Павлюкевич. Минск: БГТУ, 2008. 100 с.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. О проблемах управления энергоэффективностью производства листового стекла / Р. В. Петухова [и др.] // Энергоэффективность. 2014. № 3. С. 24–27.

14. Об энергосбережении: Закон Респ. Беларусь от 8 янв. 2015 г. № 239–З. Минск, 2015. 14 с.

15. 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.

16. 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.

17. Дзюзер, В. Я. Обобщенный анализ тепловой работы стекловаренных печей / В. Я. Дзюзер // Новые огнеупоры. 2017. № 2. С. 15–18.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. Храмков, В. П. Материалы для производства и обработки стекла и стеклоизделий / В. П. Храмков, Е. А. Чугунов. М.: Высш. школа, 1987. 99 с.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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/10.21122/1029-7448-2020-63-2-129-137