CC BY
51
© Б.А. Грядущий, Г.Н. Лисовой, В.А. Корсун, 2007
УДК 658.26:622.272.8
Б.А. Грядущий, Г.Н. Лисовой, В.А. Корсун
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ УКРАИНЫ
Семинар № 22
В недрах Украины находится 3.5 % мировых запасов угля. Прогнозные запасы угля в Украине составляют 117,5 млрд т, в том числе 56,7 млрд т -разведанные запасы, из них энергетических марок - 39,3 млрд т. Балансовые запасы угля на действующих шахтах на 01.01.05 г. составляют 8,7 млрд т, из которых 6,5 млрд. тонн промышленных, в том числе почти 3,5 млрд т или 54 % энергетических.
За период 1991-2005 гг. производственная мощность угледобычных предприятий уменьшилась с 192,8 млн т за год до 91,5 млн т, или почти в 2,2 раза. При этом в последние годы мощности используются только на 79 %.
В условиях дефицита собственной добычи нефти и газа, а также постоянное сокращение мировых запасов этих ресурсов, следствием которого стало резкое повышение их стоимости на мировом рынке выводит уголь в разряд стратегических топливо-энер-гетических ресурсов который должен обеспечить энергетическую безопасность Украины.
Вместе с тем, кризисное положение угольной отрасли не разрешает в полной мере использовать все преимущества этого энергоносителя. Для более рентабельного функционирования шахт необходимо в первую очередь снизить потребление всех
энергетических ресурсов которые необходимы при добычи угля.
В балансе энергопотребления шахты в процессе добычи угля затраты на потребляемые энергоносители в процентном отношении составляют: электроэнергия - 81,5 %, уголь - 2,5 %, вода - 7,5 %, метан - 8,5 %.
Структура электропотребления на шахтах основными технологическими процессами и службами в среднем по отрасли выглядит так: выемка и транспортирование угля из очистных забоев - 8 %; проведение подготовительных выработок - 10 %; подземный транспорт- 12 %; подъемные установки - 11 %; общешахтная вентиляция -20 %; водоотливные установки -17 %; компрессорные установки — 10,8 % (на шахтах крутого падения - до 60 %); дегазация - 1,3 %; охлаждение воздуха, подаваемого в забои, - 0,4 %; прочие нужды (технологический комплекс поверхности, котельные, механические мастерские, административно-бытовые комбинаты) - 9,5 % . Эти показатели по отдельным холдинговым компаниям и производственным объединениям имеют значительные отклонения от средних показателей по отрасли.
За 10 месяцев 2006 г. по Украине добыто 63848,168 тыс. т угля и потреблено электроэнергии 5404,1 млн. кВт-ч электроэнергии.
Средний удельный расход электроэнергии составил 84,6 кВт-ч/т.
Диапазон значений удель-ных затрат электроэнергии на 1 т добычи в отрасли за 8 месяцев 2006 г. колеблется в весьма широких пределах - от 33,9 кВтч/т (ш. «Красноармейская западная №1») до 615,8 кВт-ч/т (ГП «Артем-уголь»).
Значительные удельные затраты электроэнергии обусловлены не только сложными горно-геологи-ческими условиями (большая глубина разработки, малая мощность пластов), но и весьма низкой концентрацией угледобычи и большим количеством устаревшего и энергозатратного оборудования, находящегося в эксплуатации.
Вследствие недостаточных объемов капитальных вложений в угольную промышленность, Украина имеет самый устаревший среди стран СНГ шахтный фонд. Почти 96 % шахт более 20 лет работают без реконструкции. Из 7 тыс. единиц стационарного оборудования 80 % полностью отработали свой нормативный срок эксплуатации и требуют немедленной замены. В общем парке действующего угледобывающего и проходческого оборудования удельный вес угледобывающих механизированных комплексов и проходческих комбайнов нового технического уровня составляют лишь 1/3, а новых погрузочных машин и ленточных конвейеров - около 15 %. На шахтах, разрабатывающих крутопадающие пласты, почти 60 % добычи угля осуществляется отбойными молоками. Поэтому угольная промышленность является одной из энергоемких отраслей.
Показатели экономии электроэнергии
Потенциал энергосбережения в угольной промышленности можно разделить на следующие группы:
1. Повышение эффективности работы действующего оборудования и плановая замена устаревшего- 46 %;
2. Замена энергоносителей (для шахт крутого падения пневмоэнергию на электроэнергию) - 37 %;
3. Утилизация тепла - 8 %;
4. Внедрения систем управление электроснабжением и электропотреблением - 3 %;
5. Снижение потерь в системах электроснабжения, теплоснабжения, водоснабжения и другие - 4 %;
6. Организационные мероприятия по энергосбережению -2 %.
Одним из эффективных направлений экономии электроэнергии и снижения удельных затрат на тонну добываемого угля является разработка и реализация программ энергосбережения. Реализация программ обеспечила снижение удельных затрат с
132,8 кВт-ч/т в 1998 г. до 83.7 кВтч/т в 2005 г. За 6 лет с 2000 г по 2005 г. в результате реализации программ "Энергосбережения" шахтами снижено потребление электроэнергии на 1,56 млрд кВт ч (рисунок).
Мировой опыт показывает, что во всех высокоразвитых странах Европы и Америки несмотря на низкие удельные энергозатраты для снижения потребления электроэнергии разрабатываются годовые и долгосрочные программы энергосбережения и после их обсуждения в коллективах предприятия принимаются к реализации.
Поэтому важным направлением в работе по эффективному использованию электроэнергии является разработка и реализация долгосрочных программ энергосбережения. В настоящее время из-за отсутствия бюджетного финансирования годовые программы энергосбережения базировались преимущественно на реализации программ, в основном не требующих выделения дополнительных капитальных вложений. Однако, как показывает анализ, такие источники экономии электроэнергии с каждым годом снижаются и их значимость уменьшается. Поэтому, в долгосрочную программу должны включаться мероприятия, требующие соответствующих капитальных затрат и обеспечивающих максимальный энергосберегающий эффект при минимальном сроке окупаемости. По таким мероприятиям должны производится экономические расчеты, подтверждающие их эффективность.
Однако следует отметить, что разработка и реализация программ остается неудовлетворительная, так как планирования энергосберегающих мероприятий и показателей энергосбережения угольными предприятиями проводится как правила без экономического обоснования. Не составляются плановые и перспективные балансы электропотребления, не своевременно пополняются энергетические паспорта, удельные нормы потребления электроэнергии рассчита-
ются по устаревшим инструкциям несмотря на то, что разработаны новые отраслевые методики и национальные стандарты. Такое положение сложилось потому, что большинство первых руководителей шахт устранились от этой проблемы, поэтому для качественной разработки и своевременной реализации программы энергосбережения в отрасли должны быть созданы центральная постоянно действующая комиссия (ПДК) по энергообеспечению и энергосбережению и соответствующие ПДК на всех шахтах под руководствам первого руководителя.
Для более обоснованного выявления потенциала по энергосбережению в отрасли необходимо проводить энергоаудит угольных предприятий. Анализ результатов энергетического обследования, проведенного НИИГМ имени М.М. Федорова на разных шахтах, показывает, что практически на каждой шахте есть значительный потенциал из энергосбережения, обнаружить это возможно при проведении энергоаудита, с использованием соответствующих средств измерения. Разработанные НИИГМ имени М. М. Федорова организационные и технические меры по шахтам «ЮжноДонбасская №1», «Терновская», «Красноармейская-Западная №1» сократили расходы ТЭР на 1-2 млн. грн. в год по каждой шахте.
Так, например, на шахте им. Ф.Э. Дзержинского ГП «Дзержинскуголь» была внедрена система плавного пуска турбокомпрессора стоимостью 740 тыс.грн. которая обеспечивает снижение потребления электроэнергии на 9,1 млн.кВтч в год. Срок окупаемости системы составил 4,3 месяца.
Внедрение частотно-регулируемого электропривода вентилятора главного проветривания на шахте «Западно-Донбасская» позволит сэкономить в текущем году до 2 млн. грн.
Повышение энергоэффективности использования ТЭР требует комплексного решения экономических, организационных и технических задач и неразрывно связано с повышением общей эффективности функционирования и развития отрасли.
Стратегическими экономическими и организационными задачами являются следующие:
• Решение проблемы неплатежей и обеспечение соответствия тарифов реальным затратам на производство и транспорт энергии и ее реальной потребительской ценности (обеспечивает действенные стимулы к энергосбережению в отрасли);
• Нормализация инвестиционного климата для привлечения внешних источников инвестиций;
• Создание механизма стимулирования энергоэффективности в отрасли (комплекс экономических, организационных и административных мер, обеспечивающих выявление резервов роста энергоэффективности и их реализации);
• Расширение использования нетрадиционных источников энергии;
• Создание системы финансирования энергосбережения на основе использования всех доступных источников средств.
Решение перечисленных экономических и организационных задач позволит реализовать имеющиеся в отрасли резервы роста энергоэффективности.
Стратегическими задачами в области энергосберегающей техники и технологии:
• Повышение технического уровня электрооборудования (проведение эффективного техперевооружения и реконструкции вырабатывающих ресурс действующих установок и внедрение новых на базе современных
технологий) (потенциал экономии топлива -120-125 тыс. т у.т. в год);
• Развитие сетей электро-, тепло-, и водоснабжения и снижения потерь на транспорт ТЭР (потенциал экономии ТЭР - 60-70 тыс. т у.т. в год);
• Внедрение утилизации сбросной теплоты и низкопотенциальных энер-горесудэсов (потенциал экономии топлива - 20-25 тыс. т у.т. в год);
• Внедрение кооперационных установок (на метане) для производства собственной электроэнергии (потенциал экономии топлива - 40-45 тыс. т у.т. в год);
Теоретический потенциал экономии топлива и энергии за счет реализации перечисленных стратегических направлений составляет примерно 275 тыс. т у.т. в год и может быть реализован в течение 15-20 лет, однако требует затрат в сумме более
3,8 млрд грн за период. Снижение расходов топлива и энергии на 275 тыс. т у.т. обеспечивает снижение топливной составляющей себестоимости на 15 % и предотвращает выброс в атмосферу около 1 млн.т загрязняющих веществ, 8 млн т золошлаковых отходов, 100 млн т СО2.
Стратегическими задачами технической политики в области управления спросом являются:
• Использование организационных и технических средств управления электрическими и тепловыми нагрузками (режимами) потребителей для оптимизации загрузки энергетического оборудования, уменьшения потребности во вводе пиковых мощностей и покупке пиковой энергии с оптового рынка;
• Оснащение потребителей приборами учета расхода ТЭР для снижения коммерческих потерь энергии;
• Установка энергосберегающего оборудования;
Теоретический потенциал снижения электрической и тепловой нагрузки у потребителей за счет управления режимами составляет примерно 20 %. Это означает снижение вводов пиковых мощностей в перспективе не менее чем на 10 % и экономию инвестиций в размере 0,5 млрд. грн.
Теоретический потенциал экономии ТЕР за счет реализации перечисленных работ составляет примерно 418 тыс. т у.т. и может быть реализован в течении 10-15 лет, однако требует затраты в сумме 1100 млн грн. Снижение расхода ТЭР на 418 тыс. т у.т. обеспечит снижения энергетической составляющей себестоимости на 20 % и сократит выбросы вредных веществ в атмосферу.
Для более динамичного и эффективного внедрения энергосберегающих мероприятий необходимо:
• оснастить угольные предприятия системами учета и контроля потребления ТЭР;
• внедрить на угольных предприятиях регулируемый электропривод;
• внедрить рациональный суточный график работы шахтных водоотливных установок с учетом зонного тарифа;
• разработать и внедрить программу освоения шахтного метана;
• создать необходимую базу руководящих и методических материалов по ведению энергосберегающих работ на всех предприятиях отрасли;
• разработать и внедрить инструкции по материальному стимулированию за экономию топливно-энергетических ресурсов;
• ввести ежеквартальный контроль хода выполнения программы энергосбережения;
• выполнить замену устаревшего энергоемкого оборудования.
Внедрение действующей системы (модели) энергосберегающего мониторинга, учета расходования электроэнергии, теплоэнергии, пневмоэнергии и управления производственными процессами предприятия обеспечит развитие отрасли с достижением необходимых уровней добычи угля наряду с осуществлением мер по экономии и рациональному использованию ТЭР. За счет сокращения импорта ТЭР будут обеспечиваться значительные финансовые поступления в бюджет. При рациональном использовании природных ресурсов создается приемлемая для населения экологическая обстановка. ШИЗ
— Коротко об авторах----------------------------------------------------------------
Грядущий Борис Абрамович - доктор технических наук, профессор, председатель правления,
Ёисовой Г.Н. - кандидат технических наук,
Корсун Б.А. -
НИИГМ имени М.М. Федорова, г. Донецк,
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 22 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. А.В. Ляхомский.
© Б.А. Грядущий, В.И. Мялковский, Н.А. Чсхлатый, 2007
УДК 658.26:622.272.8
Б.А. Грядущий, В.И. Мялковский, Н.А. Чехлатый
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ ОБСЛЕДОВАНИЮ УГОЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Семинар № 22
Низкая эффективность программ энергосбережения во многом связана с нерациональным подходом к энергетическому обследованию предприятия. В НИИГМ имени М. М. Федорова накоплен значительный опыт проведения энергетических обследований шахт, обогатительных фабрик и заводов угольного машиностроения. Но его основе, а также по поручению Минуглепрома Украины, институтом разработана и утверждена в Госстандарте Украины инструкция «Энергобаланс угольных предприятий. Аудит энергопотребления». Создание указанной инструкции обусловлено отсутствием в отрасли нормативного документа, устанавливающего порядок и методы проведения энергетических обследований угольных предприятий. Инструкция призвана обеспечить реализацию отраслевой программы энергосбережения и предусматривает участие работников предприятий при изыскании возможностей в разработке и реализации мероприятий, направленных на решение проблем снижения непроизводительных ТЭР. Целевая направленность инструкции определяется необходимостью решения задач, связанных с низкой энергоэффективностью угольных предприятий, и как следствие, - с высокими издержками на свое энергообеспечение и необхо-
димостью устойчивого энергоснабжения.
Специфика энергопотребления угольных предприятий с точки зрения особенностей проведения энергообследования определяется следующими основными составляющими: электропотребление , теплопотребление, пневмопотребление, потребление природного газа и других видов топлива и водопользование, канализация сливов, очистка сточных вод. В соответствии с этим в состав команды энергоаудиторов входят специалисты, проводящие обработку полученной в результате энергообследования информации, ее анализ и оформление отчета, и специалисты-аудиторы, которых подбирают в зависимости от состава энергохозяйства обследуемого предприятия (вентиляторных, подъемных, компрессорных, водоотливных и котельных установок и т.п.).
Энергоаудит предполагает следующие этапы:
- получение и анализ общих данных о предприятии;
- составление и анализ фактического баланса ТЭР на предприятии;
- распределение первичных видов энергии (энергоносителей) по потребителям;
- распределение преобразованных видов энергии (энергоносителей) по
потребителям. В случае отсутствия приборного учёта энергоносителей потребление их на выполнение ]-го технологического процесса рассчитывается по формуле:
I
5 ] = ^ Кз1' Бн1 ' II ,
1 =1
где Бт - номинальный расход сжатого воздуха (тепловой энергии) рассматриваемым оборудованием; ] -номер технологического процесса или участка; 1 - номер оборудования, которое используется в технологическом процессе или участке: I - количество единиц оборудования, которое используется в ]-му технологическом процессе; - длительность работы
рассматриваемого оборудования в течение года, ч; Кз! - коэффициент загрузки по мощности електропривода рассматриваемого оборудования.
- составление и анализ графиков потребления ТЭР предприятием;
- определение удельного расхода ТЭР предприятием.
По данным о помесячной производительности предприятия и помесячном потреблении электроэнергии вычисляется удельный расход электроэнергии на единицу произведенной продукции за каждый месяц последнего календарного года. Методом наименьших квадратов находится эмпирическая зависимость удельного расхода электроэнергии от производительности предприятия вида
ш = аХ + вх + с,
где х - месячная производительность предприятия; а, в, с - эмпирические коэффициенты.
Вычисляется также среднее за год значение удельного расхода электроэнергии Шгод= Агод/Хгод,
где Arofl - потребление TЭP предприятием за год; хгод - количество произведенной предприятием продукции за год.
- расчёт нормативного баланса TЭP на предприятии;
- определение потерь и непроизводительных расходов TЭP.
По данным о фактическом (A<^), минимально (Amin) необходимом и нормативном (AH) потреблении энергии и энергоносителей технологическими процессами, отдельными энергоёмкими установками и административными подразделениями вычисляются:
а) полная потеря энергии (энергоносителя) AnOTH в каждом из рассмотренных технологических процессов, установок и административных подразделений:
Aполн = Aф - Amin
б) устранимая потеря энергии (энергоносителя) A^-ф в каждом из рассмотренных технологических процессов, установок и административных подразделений:
Aустp = Aф - AH
в) стоимость полных Сполн и устранимых Сустр потерь энергии (энергоносителей):
Сполн = Ц ■ AnOTH грн/год,
Сустр = Ц * Aустp фнАс^
где Ц - цена единицы энергии (энергоносителя) с учётом НДС и экологической надбавки.
- определение возможностей энергосбережения на предприятии;
- оформление отчета.
Aнализ результатов энергетического обследования, проведенного НИИГМ имени М.М. Федорова, показал, что практически на каждой шахте имеется потенциал энергосбережения, выявить который воз-
можно при проведении тщательного энергетического обследования с использованием соответствующих измерительных средств. Так разработанные институтом для шахт «ЮжноДонбасская №1», «Терновская»,
«Красноармейская-Западная №1» и др. организационные и технические мероприятия позволяют сократить затраты на оплату электроэнергии и энергоносителей по шахте в среднем на 1-2 млн. грн. в год. ШИЗ
— Коротко об авторах---------------------------------------------------------------
Грядущий Борис Абрамович - доктор технических наук, профессор, председатель правления,
Мялковский Валентин Иосифович - зам. директора,
Чехлатый Николай Александрович - зав. отделом,
НИИГМ имени М.М. Федорова, г. Донецк,
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 22 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. А.В. Ляхомский.
---------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БОГОМАЗОВ Александр Александрович Обоснование параметров жесткой армировки вертикальных стволов с учетом температурных климатических воздействий 25.00.22 к.т.н.
КОМИССАРОВ Максим Сергеевич Разработка системы мониторинга загрязнения почв тяжелыми металлами на территории Подмосковного угольного бассейна 25.00.36 к.т.н.
МИНЕНКО Александр Анатольевич Совершенствование методики оценки загрязнения почв Горнопромышленного региона тяжелыми металлами 25.00.36 к.т.н.
