Разработка энергосберегающих мероприятий для цементного завода

С. С. Амирова, Л. Х. Мифтахова, С. Н. Кандаков,

А. А. Исаев

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА

Ключевые слова: энергосбережение, проектирование систем электроснабжения, трансформатор, воздушная линия,

энергосберегающие мероприятия.

Исследованы энергосберегающие мероприятия для цементного завода. В ходе проведенного энергоаудита были выявлены пути снижения энергопотерь - замена трансформаторов и ламп освещения. Были проведены расчеты по экономии электроэнергии после внедрения энергосберегающих мероприятий.

Keywords: energy conservation, design of power supply systems, transformers, air line, energy-saving measures.

Investigated energy-saving measures for the cement plant. During the energy audit identified ways to reduce energy waste - replacing transformers and incandescent lighting. Were calculated to save energy after the implementation of energy saving measures.

Энергосбережение как система правых, организационных, научных, производственных,

технических и экономических мер направлено не только на эффективное использование первичных энергетических ресурсов, но и на вовлечение в хозяйственный оборот для снижения потребления органического топлива нетрадиционных и возобновляемых источников энергии [1].

Внедрение новых энергоемких

технологических процессов и повышение общего технологического уровня производства цемента вызывает необходимость значительного повышения

уровня надежности электрооборудования и

экономичного использования электрической энергии.

Исследуемое предприятие снабжается

электрической энергией по двухцепной воздушной линии - 110 кВ. По условиям бесперебойности электроснабжения данное предприятие относится к потребителям 2-ой категории, но имеются потребители и 1-ой категории.

Потребителями электрической энергии на предприятии, в основном, являются приводные асинхронные

электродвигатели технологического оборудования (компрессоры, нагнетатели, пневмонасосы,

вентиляторы высокого давления, мешалки и т.д.)

Известно, что основными источниками

электроснабжения промышленных предприятий являются энергосистемы. Для повышения эффективности системы электроснабжения и экономии электроэнергии при ее проектировании следует стремиться к сокращению числа ступеней трансформации, повышению напряжения питающей сети, внедрению подстанций без выключателей с минимальным количеством оборудования,

применению магистральных линий и токопроводов. Если при взаимном расположении производств, оптимальное число понизительных подстанций 35...220/6... К) кВ оказывается больше единицы, то по территории предприятия следует проложить воздушную линию (ВЛ) или кабельную вставку с ответвлениями к подстанциям глубокого ввода

(ПГВ), которые располагают в центрах нагрузок

групп цехов, территориально обособленных на

данном предприятии. При этом распределительные с устройства напряжением 6..10 кВ ПГВ используют в качестве распределительных пунктов (РП) цехов. [2].

Анализируемый цементный завод расположен от источника питания на расстоянии 10км, потребляемая мощность более 20МВА. Рациональное напряжение первой ступени распределения электроэнергии 110кВ. На предприятии имеются в наличии элктроприемники на напряжение 10 кВ, поэтому на второй ступени напряжение 10 кВ. [3]

Энергоаудит цементного завода показал, что мероприятия по энергосбережению целесообразно проводить по двум направлениям:

1. Замена менее эффективных трансформаторов на наиболее экономически целесообразные с понижающими потерями активной мощности.

2. Замена ламп освещения на

энергосберегающие.

Замене трансформатора на цеховой подстанции, исходя из целей энергосбережения, предшествовал расчет двух вариантов

трансформатора ТСЗ-400/10 и ТМ-1000/10.

Коэффициент загрузки в нормальном режиме при расчетной мощности S=543.7 кВА:

Кз 400 = 543,7/400*2=0,67;

Кз.1000 = 543,7/1000*2=0,27.

Коэффициент загрузки при аварийном

режиме:

Кзав400 = 543,7/400=1,35;

Кз.ав.1000 = 543,7/1000=0,54.

Экономичный режим для ТСЗ:

ДQxx = S*Iхх/100=400*3/100=12 кВАр;

ДQкз = S*Uкз/100=400*5,3/100=21,3 кВАр;

(!хх - ток холостого хода; - напряжение

короткого замыкания; S - мощность).

Приведенные потери мощности холостого хода и короткого замыкания трансформатора ТС8: ДP'хх = ДPхх + Кun*ДQxx = 1,3+0,06*12 = 2,02 кВт; ДP'кз = ДPкз + ^П^кз = 5,4+0,06*21,2 = 6,6 кВт. (Кш = 0,06 кВт/кВАр - коэффициент изменения потерь; ДPхх и ДPкз - потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора).

Расчеты трансформатора ТМ аналогичны:

ДР'хх =2,1+0,06*14 = 2,94 кВт; ДР'кз =10,5+0,06*55 = 13,8 кВт.

Суммарные годовые эксплуатационные расходы для ТСЗ и ТМ составили (тыс.руб.):

Сэ = Са + Сп = 338 + 77 = 415; Сэ = Са + Сп =920 +134,2 = 1054,2.

(Са - годовые эксплуатационные расходы, Сп -стоимость потерь электроэнергии).

Результаты расчетов показывает, что, экономически целесообразно заменить

трансформатор ТМ-1000/10 на два трансформатора ТСЗ-400/10, которые имеют ряд преимуществ:

- высокая динамическая стойкость при токах короткого замыкания. Обмотки не подвержены увлажнению и загрязнению;

- повышенная надежность. Высокая

импульсная прочность сухих

трансформаторов позволяет не устанавливать ограничители

перенапряжения.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика двух типов трансформаторов

Тип трансформатора Кз Кз.ав APxx, кВт ДРкз, кВт Годовые экономическ ие расходы, тыс. руб.

ТСЗ-400/10 0,67 1,35 2,02 6,6 415,3

ТМ-1000/10 0,54 0,59 2,94 13,8 1054,2

Одним из перспективных мероприятий по энергосбережению, как показали наши расчеты, является экономия энергоресурсов в освещении. [4] Замена в электромеханическом цехе цементного завода лампы типа ДРЛ-250 на 80К-НРЯ0 220 обеспечила экономический эффект. При 6 часовом рабочем дне и 240 смен в году потребление энергии в месяц (кВт/ч):

ДРЛ-250:

100 0,32кВт-6ч-240/12=3840;

801Ч-НРК0 220:

100 0,105кВт 6ч 240/12=1260.

Потребление энергии до замены составляло 3840 кВт/месяц; после замены составил

1260кВт/месяц. Отсюда экономия от замены ламп ДРЛ на 80М-НРЯ0 составила:

3840-1260=2580кВт/месяц. Сравнительный анализ экономии электроэнергии приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Сравнительная характеристика ламп двух типов

Тип ламп Потребление энергии, кВт/месяц Экономия электроэнергии, кВт/месяц

ДРЛ-250 3840 2580

SON-HPRO 220 1260

Вывод: Организация энергосберегающих

мероприятий на цементном заводе (замена трансформаторов на трансформаторы с

понижающими потерями активной мощности, замена ДРЛ-250 на SON-HPRO 220) позволяет получить значительную экономию электроэнергии.

Литература

1. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов. / В семи разделах. Под общей редакцией О.Л. Данилова, П.А. Костюченко, 2006. 668с.

Справочник по электроснабжению и

электрооборудованию: 2 т. / Под общей ред. А. А. Федорова. Т.2. электрооборудование.- М.:

Энергоатомиздат, 1987.-592 с.; ил.

3. Справочное пособие по электрооборудованю и электроснабжению. / Под общей ред. В. Н. Шеховцов. -М.: 2009. 136с.

4. Энергосберегающие технологии в освещении. / Иванов А.В. / Эксплуатация и ремонт. 2009. №10.

5. Хафизов И.И. Этапы и трудности внедрения элементов системы менеджмента качества в образовательном учреждении высшего профессионального образования // Вестник КГТУ, Т.32, №7, 2012, с.198-201.

6. Коломоец М.В. Проблемы адаптации студентов технических специальностей в профессиональной деятельности // Вестник КГТУ, Т.15, №4, 2012, С.207-211.

© С. С. Амирова - д-р пед. наук, проф. каф. ЭТЭОП НХТИ КНИТУ, aep-nk@mail.ru; Л. Х. Мифтахова - ст. препод. той же кафедры, lina_miftahova@mail.ru; С. Н. Кандаков - студ. НХТИ КНИТ; А. А. Исаев - студент НХТИ КНИТ, ст. лаб. каф. ЭТЭОП НХТИ КНИТУ.