Казалось бы, какой можно дать рецепт химикам-производственникам при таком «пиковом положении»? Конечно, тут главную роль должны сыграть энергетики, создавая необходимые электрические мощности, в том числе и пиковые.
Такие пиковые станции работают от 500 до 1500 часов в году. Не предъявляя к ним очень высоких требований по КПД и ресурсу, нетрудно сделать их гораздо более дешевыми, чем несущие основную постоянную нагрузку базисные станции. Лучшей пиковой электроэнергетической установкой в настоящее время является газотурбинный генератор, похожий на газотурбинный авиадвигатель. Установку эту можно быстро запустить и остановить.
И технически и энергетически подобное решение является разумным. Однако более равномерное потребление энергии самим производством способно ослабить требования к энергетикам. К оптимальному нужно двигаться с двух сторон — так будет быстрее и выгоднее.
Действительно, стоимость пиковой электроэнергии составляет около 30 рублей за киловатт установленной мощности, в то время как на предприятиях для уменьшения потребления электроэнергии в периоды максималы и погрузки нужно затратить всего 2–3 рубля на киловатт ликвидируемой мощности.
Иногда на предприятиях можно наблюдать такую картину: в разгар вечерней рабочей смены рабочие останавливают станки, убирают рабочие места. Цех пустеет, выключается свет. Это и есть плановая остановка из-за нехватки энергии. Подобных потерь можно иногда избежать, соответствующим образом планируя смены или организуя ночную работу.
Рабочие получат больше вознаграждения за работу в ночную смену, а предприятиям целесообразно предоставить пониженный тариф за пользование ночной электроэнергией. Необходимы соответствующие автоматизированные системы учета и контроля, которые уже сами по себе помогли бы выравнивать суточные графики электронагрузок.
Так и поступают специалисты объединения «Азот».
Вместе с энергетиками Донбассэнерго они внимательно изучили характер графиков нагрузки в критические периоды, нашли технические и организационные возможности для отключения одних и более позднего включения других потребителей.
Каждая аварийная остановка необязательно связана только с отключением электроэнергии. К ней приводит отказ какого-либо измерительного или регулирующего прибора, и остановка насоса, и поломки вентилятора теплообменника. Другими словами, экономия энергии переплетается с соблюдением технической дисциплины, профилактики и различных видов ремонта, что подразумевает наличие хороших диагностических приборов или систем, а также просто запасных частей.
За две недели работы комиссии на объединении «Азот» пришлось еще раз убедиться, как важно тесное единство науки с производством.
Один из философов сказал: «Знания — это круг.
За его границей — незнание. Расширение знания — площади круга одновременно увеличивает границу с неизведанным».
Чем больше мы узнавали о деятельности объединения, тем лучше понимали его проблемы и способы их решения.
Важной оказалась еще одна причина повышенного расхода природного газа. Известно, что сера в угле, нефти, газе — одна из самых главных причин загрязнения атмосферы. Но из-за нее, оказывается, существенно растет также расход энергии. Сера портит катализаторы, широко используемые в технологических процессах. Чтобы удержать работу агрегатов в нужном режиме, приходится повышать температуру в зоне катализа и для регенерации катализатора увеличивать число продувок обратным ходом газа.
Рост серосодержания с предельно допустимых 80 миллиграммов на кубометр газа до 220 привел на объединении «Азот» к увеличению расхода газа с 1100 кубометров газа на тонну метанола до 1200 кубометров, то есть почти на 10 процентов! К тому же возросли расходы электроэнергии на 5 процентов, а кислорода — на 10.
Так стремление газодобытчиков дать стране больше газа ценой иногда некоторого ухудшения его качества в конечном счете приводит к противоположному результату. Газ тоже должен удовлетворять определенному стандарту. Соответственно наша комиссия записала в своих рекомендациях: «Госстандарту совместно с заинтересованными министерствами разработать и утвердить в 1982 году ГОСТ на природный газ, используемый в качестве сырья на промышленных предприятиях».
Перспективный путь в энергосбережении — оптимизация обмена энергией в течение технологического процесса. Химики одни из первых стали создавать эффективные энерготехнологические установки. Ведутся эти работы в Государственном институте азотной промышленности, созданном в 1931 году.
Упрощенно задача выглядит так. Процесс преобразования метана в водород — паровая конверсия — происходит при температуре 800–900 градусов. Газ охлаждается, и затем в другом реакторе при синтезе водорода и азота образуется аммиак. Ключевые слова здесь — «газ охлаждается». Куда же отдается тепло при охлаждении?
Раньше, в первых технологиях 30-х годов, оно практически выбрасывалось в атмосферу, поэтому затраты энергии были очень большие. Еще в 60-е годы расход электроэнергии на тонну аммиака составлял около 750 киловатт-часов. Сейчас в современных агрегатах он уменьшился в 8 раз благодаря энерготехнологической схеме, в которой тепло не выбрасывается, а используется последовательно на разных этапах технологического цикла для получения пара, вращения турбин, подогрева газа и воды.
На объединении «Азот» такие новые установки соседствуют со старыми. Нужно заменять старые новыми и еще более совершенными. Правда, эти «еще более совершенные» разрабатываются и осваиваются медленно, очень медленно. Судите сами хотя бы по такой детали. Предполагалось начать установку новой модели аммиачного агрегата АМ-85 в 1985 году. А теперь, оказывается, он будет испытываться лишь в 1990 году. В этой новой установке затраты энергии сократятся на 30–40 процентов.
Нужно сказать, что северодонецкое объединение «Азот» — передовое в отрасли по экономии топливноэнергетических ресурсов. Его коллектив не нужно убеждать в необходимости рационального расходования энергии. Движение за экономию охватывает на нем все производства, цехи и службы.
Немного найдется предприятий, на которых, как на «Азоте», ежедневно проводятся селекторные совещания с анализом расхода энергоресурсов. В одиннадцатой пятилетке экономия ресурсов составляла ежегодно несколько процентов.
На каждом предприятии существуют десятки и даже сотни способов экономии энергии. Некоторые могут дать существенный эффект. На «Азоте», кроме экономии энергии за счет повышения КПД основных технологических агрегатов, большую роль играет экономия вторичных ресурсов.
Очень часто над химическим или нефтехимическим заводом возвышается труба, из которой вырывается огненный факел. Благодаря такой «свече» обеспечивается безопасность производства. Ведь здесь кругом газы, которые при смешении с кислородом воздуха образуют взрывоопасную смесь. Их приходится сбрасывать из установок при запуске или аварии и сжигать. Вот почему постоянно горит «свеча».
Не всегда огонек «свечи» маленький. Иногда слышится даже рев пламени. Это означает, что предприятие сжигает вторичные энергетические ресурсы, прежде всего загрязненные ненужными примесями горючие газы, которые сбрасываются из различных точек технологических процессов. Из процесса выводятся также газы, не удовлетворяющие технологическому процессу по тем или иным параметрам. Чаще всего вторичные энергетические ресурсы — это горючие газообразные продукты сгорания, выходящие из различных печей. При охлаждении технологических потоков нагретых веществ сбрасывается в атмосферу большое количество физического тепла.
Еще хуже, когда горючие органические вещества выносятся сточными водами. Губятся реки и водоемы, пропадает топливо. До недавних пор не удавалось решить эту проблему — фильтры или очистные устройства оказывались малоэффективными или дорогостоящими.
Но сейчас научились использовать такую воду для производства пара. Образовавшийся пар «поджигают», и в его пламени сгорают загрязняющие растворенные компоненты. При «сгорании» пар дополнительно перегревается, воспринимая энергию растворенных горючих веществ.
До проведения активных работ по энергосбережению потенциальные запасы вторичных ресурсов на объединении «Азот» составляли около десятой части от всего энергопотребления. Раньше обычно не принимали в расчет воды, нагретые на 50–60 градусов. Считалось, что на предприятии, где выбрасывается много тепла значительно более высокого потенциала, использовать их экономически и энергетически невыгодно.
А на «Азоте» сумели найти применение и этому теплу. Большинство технологических процессов проходит здесь при высоких давлениях. Значит, без компрессоров не обойтись. Затраты же энергии на сжатие газов в компрессорах меньше при более низкой температуре. Нагревающиеся при сжатии газы охлаждаются водой. Поэтому нагретой воды много. Заводчане нашли ей применение.
