 |
Строительство собственных источников энергоснабжения
|
|
|
|
Строительство собственных источников энергоснабжения
(котельные, парогазовые, газотурбинные установки
В настоящее время при работе российских НПЗ по схеме процессинга доля покупной энергии от энергосистем у предприятий, имеющих собственные ТЭЦ и котельные значительно ниже в общей доле затрат, чем у не имеющих собственных источников энергии (на 30-40 %). В связи с этим, все большее количество заводов и компаний стремится иметь и сооружать свои автономные источники энергопитания. В дальнейшем тенденция оснащения энергохозяйств индивидуальными автономными источниками энергоснабжения промышленных предприятий будет продолжаться.
В этой области в настоящее время имеется много технических решений, которые за счёт сооружения модульных котельных, блоков ГТУ, индивидуальных тепловых пунктов, электроагрегатов позволяют снизить капитальные затраты на их строительство и обеспечить более низкую себестоимость получаемой тепло- и электроэнергии.
Затраты НПЗ на покупную энергию (тепловую и электрическую) при существующем уровне тарифов для НПЗ, не имеющих собственных генерирующих мощностей, составляют в среднем от 80 до 100 руб. /т переработанной нефти, а на некоторых предприятиях.
В то же время на предприятиях, имеющих собственные тепло- и электрогенерирующие мощности, затраты на энергоресурсы и, прежде всего, на покупные энергоресурсы оказываются существенно ниже (от 8 до 12 руб. /т).
Выполненные технико-экономические исследования и обоснования инвестиций в создание на НПЗ собственных электро- и/или теплогенерирующих мощностей (парокотельные, ТЭЦ, ГТУ - ТЭС, дизельные теплоэлектростанции и др. ) подтверждают их чрезвычайно высокую экономическую эффективность и позволяют считать создание в составе НПЗ собственных генерирующих мощностей важнейшим направлением работ по повышению эффективности переработки нефти, существенному сокращению энергетической составляющей себестоимости продукции.
|
|
|
Сопоставительный анализ различных вариантов генерирующего оборудования для создания теплоэлектростанции, обеспечивающей собственные нужды НПЗ, позволяет утверждать, что в большинстве случаев при создании в составе НПЗ генерирующих мощностей наиболее предпочтительным для заводов типом оборудования являются когенерационные газотурбинные установки простого цикла.
Исходя из уровня потребления энергии на НПЗ, наиболее приемлемой для ТЭС НПЗ единичной электрической мощностью газотурбинного агрегата является мощность 16 - 25 МВт. При работе таких агрегатов по схеме простого цикла реально генерируется соответственно от 20 до 38 МВт тепловой энергии в виде водяного пара с температурой 300°С.
Контрольные вопросы к 5 главе.
«Состояние и проблемы энерго- и ресурсосбережения в нефтеперерабатывающей промышленности»
1. Ресурсы снижения потребления энергии на НПЗ.
2. Основные направления сокращения потребления энергии на НПЗ.
3. Способы расчета глубины переработки нефти.
4. Назначение и принцип работы трубчатых печей в нефтепереработке.
5. Способы утилизации трубчатых печей.
6. Роль каталитических технологий в нефтепереработке.
7. Энерготехнологические установки в нефтепереработке.
Глава 6. Основные направления энерго- и ресурсосбережения
6. 1 Принципы создания ресурсосберегающих технологий
Сырьё, материалы и энергии являются важными ресурсами любого производства. Поскольку большинство видов сырья и значительная часть энергетических ресурсов являются невозобновляемыми, проблема их экономии является одной из важнейших при организации любого производства. Проблема экономии ресурсов и энергии имеет также важное природоохранное значение. Так, высокие затраты сырья означают необходимость обеспечения высоких мощностей горнодобывающих, металлургических, нефтеперерабатывающих и других предприятий характеризующихся наиболее высоким уровнем экологической опасности. С другой стороны чрезмерный расход материалов и энергии удорожает стоимость выпускаемой продукции. Наконец, такой перерасход сопряжён с прямой экологической опасностью. В частности перерасход сырья связан с образованием высокотоксичных и трудноутилизируемых побочных продуктов процессов. С другой стороны, перерасход энергии означает увеличение эмиссии в атмосферу СО2, а также образование твёрдых золоотвальных отходов.
|
|
|
Стратегия создания ресурсосберегающих производств и её реализация основана на следующих принципах.
1. Создание высокоселективных химических процессов, основанных на использовании новых, высокоизбирательных каталитических систем и выборе оптимальных условий проведения самих химических процессов.
Достижение высокой селективности является важной превентивной мерой по экономии сырьевых ресурсов, поскольку уже на стадии химического взаимодействия позволяет максимально использовать реагенты для получения целевых продуктов.
Этот принцип можно проиллюстрировать следующими примерами:
Оксид этилена, важнейший многотоннажный продукт промышленного органического синтеза получают каталитическим окислением этилена в газовой фазе при 250-3000С и давлении 1-3 МПа на серебряном катализаторе. Максимальный выход оксида этилена составляет 70% при 20% конверсии этилена. Из этих данных следует, что перерасход сырья по сравнению с теоретическим составляет 30%. Технология метода требует организации рецикла 80% этилена в процесс и, соответственно, дополнительных материальных и энергетических затрат. В то же время окислительная среда и жёсткие условия процесса (температура и давление) являются факторами быстрого износа оборудования. В конечном счете, перечисленные проблемы обусловливают высокую степень ресурсозатратности процесса. Альтернативой ему может стать окисление этилена, катализируемое газоассимилирующими бактериями.
|
|
|
Ресурсосберегающий эффект такого способа окисления очевиден – он характеризуется 100%-ным выходом при 100% конверсии и осуществляется при обычных температуре и давлении. Благодаря этому можно организовать безотходное производство этиленоксида, не требующее организации рецикла и функционирующее в мягких условиях и обеспечивающих надёжную работу оборудования.
В большинстве случаев катализаторы позволяют обеспечить высокую селективность процессов в сравнительно мягких условиях. Это открывает возможность существенно снизить расход материалов, сырья и энергии, износ оборудования, что, в конечном счете, обусловливает ресурсосберегающий характер каталитических процессов. Показательным в этом отношении являются процессы получения азотных удобрений на основе синтеза аммиака
3H2 + N2 < => 2NH3 + Q.
Обычные катализаторы этого процесса активны при температуре 400-500º С. В этих условиях температура является мощным фактором смещения равновесия в сторону реагентов. Чтобы увеличить степень превращения приходится повышать давление до высоких значений 10-100 МПа. Поддержание указанных температур и давлений требует больших энергетических затрат, а совместное их действие приводит к быстрому износу оборудования. В то- же время фиксация связанного азота, необходимого для роста и функционирования растений, легко осуществляется в природе в мягких условиях, причём необходимая потребность растений в соединениях азота на 60% обеспечивается этими природными процессами. Очевидно, что перспектива создания экологически безопасного и ресурсосберегающего способа синтеза аммиака связана с разработкой каталитических систем, которые бы моделировали действие природных катализаторов – ферментов, содержащиеся в азотфиксирующих бактериях.
2. Принцип направленного совмещения процессов предполагает принудительное сочетание химических реакций с другими процессами (а иногда и другими химическими реакциями), обеспечивающее увеличение селективности процессов, степени превращения реагентов, а также поддержание условий процессов (температуры, соотношения реагентов и др. ) на оптимальном уровне.
|
|
|
3. Реализация принципа “сопряжённых” процессов, основанных на стехиометрических особенностях химических реакций, лежащих в основе этих процессов и позволяющих получать из исходного сырья одновременно несколько ценных товарных продуктов.
4. Разработка альтернативных процессов, основанных на меньшем числе химических стадий, выгодных стехиометрических соотношениях, более дешёвых и доступных видах сырья.
В общем случае увеличение числа стадий означает увеличение количества единиц оборудования, дополнительных затрат сырья и материалов, а также энергии.
5. Разработка производства химических продуктов, основанных на использовании вторичных материальных и энергетических ресурсов, переработка побочных продуктов процессов.
Вовлечение вторичных сырьевых ресурсов в новые технологические процессы позволит существенно сократить объемы добычи первичных видов сырья и снизить уровень антропогенного воздействия на окружающую среду. Так, использование лома черных и цветных металлов предполагает сравнительно простые и экономичные технологии их переработки в новые металлические изделия по сравнению с переработкой соответствующих руд. Благодаря этому открывается возможность снизить масштабы добычи на «экологически грязных» горнодобывающих предприятиях. В промышленном органическом синтезе вторичными сырьевыми ресурсами являются углеводородные отходы нефтепереработки и других отраслей, органические составляющие бытового мусора, отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства, лесохимической и деревообрабатывающей промышленности. Наиболее рациональный путь их переработки - парокислородная конверсия с получением синтез-газа.
На многих химических предприятиях образуются химические отходы, которые можно рассматривать как вторичное сырьё данного предприятия. Вовлекая эти отходы в новые циклы превращений, можно решить трудную задачу: повысить уровень ресурсосбережения процессов, обезвредить отходы и максимально изолировать производство от окружающей среды.
6. Принцип рекуперации энергии материальных потоков для энергетического обеспечения функционирования установок по производству химических продуктов.
Общая стратегия энергосбережения на химических производствах нацелена на увеличение степени полезного использования энергии на каждой стадии и сокращение этих стадий. При этом руководящим принципом рекуперации энергии материальных потоков являет- ся принцип соответствия качества энергии поставленным задачам. Так, высокотемпературное тепло лучше использовать для генерирования водяного пара, с помощью которого вращают лопасти турбин, приводящих в движение насосы и компрессоры установок. Такое решение предполагает трансформацию части высокотемпературного тепла в высокоорганизованную энергию поступательного движения. Использование высокотемпературного тепла для целей подогрева нецелесообразно, поскольку в этом случае заложенный в нем ресурс высокоорганизованной формы энергии рассеивается в виде низкотемпературного тепла. Аналогично, энергию сжатых потоков можно с помощью газовой турбины трансформировать в поступательную или электрическую энергию или использовать ее для разделения реакционных смесей на отдельные компоненты путем сочетания процесса адиабатического расширения с фракционированием.
|
|
|
Если температуры материальных потоков умерены, то разумным способом утилизации их тепла является подогрев реагентов. Если температуры ещё ниже, то тепло материальных потоков целесообразнее использовать для обогрева бытовых помещений.
Другими важными факторами экономии тепла материальных потоков являются интенсификация гидродинамического режима в процессах теплообмена и эффективная изоляция аппаратуры и трубопроводов, работающих при высоких температурах с целью минимизации тепловых потерь в окружающую среду.
Завершая рассмотрение технологических принципов ресурсосберегающих технологий, следует подчеркнуть, что их успешная реализация может быть достигнута при оптимальном сочетании рассмотренных методов.
К организационно-управленческим принципам относятся:
1. Принцип кооперирования и комбинирования различных производств, обеспечивающих рациональное использование оборудования, сырья и энергии.
2. Принцип создания безотходных территориально-промышленных комплексов с целью комплексной переработки отходов промышленности, сельского и муниципальных хозяйств в ценную товарную продукцию.
3. Разработка технологий по переработке отходов отдельных отраслей промышленности.
4. Проведение гибкой налоговой политики и использование рыночных механизмом для стимулирования хозяйственной деятельности по переработке отходов для стимулирования хозяйственной деятельности по переработке отходов.
|
|
|
