Снижение потребления теплоэнергоресурсов системами промышленной вентиляции

А.М. Гримитлин, д.т.н., директор научно-роизводственного предприятия "Экоюрус-Венто"

Возрождение отечественной промышленности невозможно без решения задачи снижения теплоэнергопотребления. По такому важнейшему показателю как количество энергии, расходуемой на единицу выпускаемой продукции наша страна значительно [в 2-3 раза] отстает от промышленно развитых стран

Реализацию энергосберегающих мероприятий в промышленности представляется целесообразным вести в основных направлениях. Первое направление - совершенствование производственных процессов и оборудования. Одной из главных причин чрезвычайно высоких удельных затрат энергии на единицу выпускаемой продукции является эксплуатация на предприятиях страны морально и физически устаревшего производственного оборудования. В некоторых отраслях промышленности используется технологическое оборудование, прослужившее 20-30 лет [и более]. В последние годы в мире появился целый ряд прогрессивных малоэнергоемких технологий в различных отраслях промышленности. Снижение энергопотребления и поддержание его на достигнутом уровне является непрерывным процессом, так как в условиях жесткой конкуренции требования к повышению эффективности использования энергии постоянно растут.

Для стимулирования работ по энергосбережению в каждой отрасли должны быть установлены нормативы [перспективные и текущие] энергопотребления на единицу выпускаемой продукции. Следует регулярно проводить контроль [энергоаудит] за выполнением установленных нормативов [по аналогии с контролем за вредными выбросами] с составлением энергетического паспорта предприятия, поощряя активно работающих в области энергосбережения и штрафуя нерадивых. Первоочередными и относительно недорогими мерами по экономии теплоэнергоресурсов в промышленности является налаживание учета за расходованием энергоносителей и управление технологическим процессом. Как показывают обследования потребления энергии даже на имеющемся оборудовании до 33% экономии энергии может быть достигнуто за счет мероприятий по совершенствованию управления производством, эксплуатации и ремонта оборудования. Второе направление - максимальное использование вторичных энергоресурсов [ВЭР].

Весьма важным резервом снижения энергозатрат в промышленности является широкое использование вторичных энергоресурсов, образующихся при промышленном производстве.

Вторичные энергоресурсы могут быть использованы на технологические нужды, отопление и вентиляцию зданий, горячее водоснабжение. Экономически применение ВЭР вполне оправдано, т.к. затраты на экономию 1 т.у.т. за счет использования ВЭР в 2-4 раза меньше затрат на его добычу и транспортировку. Тем не менее тепловые ВЭР в отечественной промышленности используются совершенно недостаточно, особенно низкопотенциальные.

Для обоснованного выбора наиболее экономически оправданных решений по утилизации ВЭР следует проводить паспортизацию всех источников с указанием их количеств, температур, степени загрязнения, продолжительности и режима поступления. К числу этих источников относятся: уходящие газы печей и других топливоиспользующих установок; охлаждающая вода и другие нагретые жидкостные потоки; парогазовые потоки от сушильных установок; теплота сжатого воздуха компрессорных установок; теплоты вытяжного воздуха и др. Одновременно определяют возможных потребителей ВЭР - технологические процессы, отопление, вентиляция, горячее водоснабжение. При количестве ВЭР, значительно превышающем собственные потребности предприятия, может быть организовано новое производство, например, тепличное хозяйство или тепловодное рыбное хозяйство, использующее избытки вторичных энергоресурсов. Теплота уходящих газов от топливоиспользующего технологического оборудования, которая может быть использована для получения промежуточного теплоносителя - воды с достаточно высокой температурой, которую можно применять в калориферах систем приточной вентиляции, воздушного отопления, воздушных завес, а также для догрева воздуха в комбинированных системах утилизации теплоты.

Третье направление - снижение теплоэнергопотребления систем вентиляции, отопления и теплоснабжения. Доля потребления теплоты на системы отопления и вентиляцию промзданий [от общего теплопотребления предприятий] велика [в среднем около 30%]. Эта доля колеблется в значительных пределах для различных отраслей промышленности в зависимости от энергоемкости самого производственного процесса. В менее энергоемких производствах эта доля, естественно, возрастает.Ориентировочные сведения по относительному теплопотреблению на технологию и системы отопления и вентиляцию приведены в табл. 1.

Столь существенные расходы тепловой энергии на системы отопления и вентиляции в промышленности вызваны интенсивным воздухообменом в производственных помещениях. Так, если в жилых помещениях кратность воздухообмена составляет 0,3-0,5; в общественных зданиях [кинотеатры, театры] - 3-5, то в производственных помещениях кратность воздухообмена достигает 30-50 [малярные, гальванические цехи]. В связи с этим, доля теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха во многих производствах существенно превышает потребление тепла системами отопления. С учетом этого, главным резервом сокращения теплоэнергопотребления системами вентиляции промзданий является уменьшение производительности приточных и вытяжных вентсистем, перемещающих через производственные помещения в масштабах страны многие миллиарды кубических метров воздуха в час, нагреваемого в холодный период года и выбрасываемого нагретым в атмосферу.

Сокращение воздухообмена может быть достигнуто в результате:
пересмотра предельно допустимых концентраций [ПДК] вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений в сторону их "смягчения" и приведения в соответствие с нормативами технически развитых стран. В настоящее время отечественные ПДК в воздухе рабочей зоны для 50% вредных веществ в несколько раз "жестче", принятых в других промышленно развитых странах;
широкого использования для нестационарных источников загрязнений подъемно-поворотных вытяжных устройств, разработанных в последние годы;
более широкого применения в производственных помещениях рециркуляции [возврата] воздуха. Такая возможность появилась в связи с разработкой в последние годы высокоэффективных средств очистки воздуха;
применения воздухораздающих панелей, позволяющих создавать на фиксированных рабочих местах зоны чистого воздуха;
рациональной организации общеобменной вентиляции, и в первую очередь, путем подачи приточного воздуха в рабочую зону методом "затопления".

Кроме сокращения воздухообмена, потенциальными резервами экономии теплоэнергоресурсов в системах отопления и вентиляции промпредприятий являются:
применение новых типов высокоэффективных средств защиты ворот и других наружных проемов от врывания холодного воздуха;
использования вентиляторов с повышенными коэффициентами полезного действия;
плавное регулирование числа оборотов вентиляторов [производительности вентустановки] преобразователем частоты;
использование теплоты удаляемого вентиляционного воздуха для нагрева приточного с применением различных теплоутилизаторов [неподвижных и вращающихся];
контроль и учет за расходом тепловой энергии;
автоматизация систем отопления и вентиляции.

Рассмотрим подробнее некоторые из упомянутых выше направлений. Первый в стране положительный опыт пересмотра предельно допустимой концентрации в сторону ее "смягчения" получен применительно к свинцу и его неорганическим соединениям. По инициативе независимой экологической комиссии, поддержанной руководством АОЗТ "Балтэлектро" [Ленинградский аккумуляторный завод], НИИ медицины труда РАМН, при участии НПП "Экоюрус-Венто", была проведена исследовательская работа, в результате которой ПДК на свинец и его соединения пересмотрена. С 1.09.99 г. решением Главного государственного санитарного врача РФ [постановление от 10.03.98 г., № 10] среднесменная ПДК установлена равной 0,05 мг/м3 вместо ранее существовавшей 0,005 мг/м3 .

При этом предложено осуществлять строгий контроль за содержанием свинца в крови рабочих, что позволит учитывать индивидуальные защитные способности организма каждого работающего. Наряду со смягчением ПДК [в 10 раз] были разработаны и организационно-технические меры по обеспечению этих ПДК на заводах свинцово-кислотных аккумуляторов.

Значительным резервом "смягчения" предельно допустимых концентраций является их установление и пересмотр с учетом времени воздействия вредности на человеческий организм. Тенденция к такого рода нормированию наблюдается в ряде промышленно развитых стран. Универсальные подъемно-поворотные вытяжные устройства находят в последние годы все более широкое применение в различных отраслях промышленности и в первую очередь для обслуживания нефиксированных рабочих мест.

Серийный выпуск этих устройств налажен в Санкт-Петербурге [НПП "Экоюрус-Венто", ЗАО "СовПлим"]. Применение такого рода устройств позволяет максимально приблизить всасывающую воронку к источнику выделения вредностей и тем самым получить требуемый санитарно-гигиенический эффект при минимальном объеме удаляемого воздуха. Например, в сварочных цехах применение таких местных отсосов позволяет сократить требуемый воздухообмен на одного сварщика с 5-7 тыс. м3 в час до 1 тыс. м3/ч, а уменьшение объема удаляемого из помещения воздуха на 1000 м3/ч, как уже отмечалось, при односменной работе дает экономию 2 т.у.т., а при 2-сменной - 4 т.у.т.

Сравнительную оценку местных отсосов рекомендуется выполнять на основе комплекса показателей, характеризующих эффективность работы таких устройств [коэффициент улавливания, индекс экономичности, оптимальный коэффициент улавливания]. Несколько особняком с точки зрения использования систем вытяжной вентиляции стоят предприятия автотранспорта. Здесь для удаления выхлопных газов автомобилей, работающих в помещении. Здесь рекомендуется применять дистанционно управляемый отсос барабанного типа [катушка]. Катушка выполнена в виде пустотелого барабана, соединенного с гибким воздуховодом длиной до 10 м. Наматывание и сматывание воздуховода обеспечивается моторедуктором, управляемым с помощью пульта. Применение рециркуляции сдерживается устаревшими и нуждающимися в пересмотре требованиями Санитарных норм.

Согласно этим нормам, рециркуляция вентиляционного воздуха допускается лишь при условии, что в производственном помещении выделяются вредные вещества 4-го класса опасности. В то же время зарубежный опыт показывает, что в таких странах, как США, Германия, Швеция, Австрия, Финляндия и др., например, в сварочном производстве, где выделяются вредные вещества 2-го класса опасности [аэрозоль, содержащий марганец], широко применяются нестационарные [да и стационарные] рециркуляционные агрегаты. Такие агрегаты используют и в производствах по переработке пластмасс, в которых выделяются вредные вещества 3-го класса опасности [фенол и др.]. В США даже в аккумуляторном производстве, в котором выделяется аэрозоль свинца, вещество 1-го класса опасности, разрешена и осуществляется рециркуляция воздуха.

Пересмотр устаревших норм вдвойне актуален потому что в последнее время разработаны и выпускаются высокоэффективные аппараты для очистки вентиляционного воздуха. Следует отметить определенную специфику вентиляционных выбросов: они имеют сравнительно небольшую загрязненность [особенно в случае общеобменной вентиляции], но количество удаляемого воздуха огромно.

Для очистки удаляемого вентиляционного воздуха от крупно- и среднедисперсной пыли на отечественных предприятиях широко применяются различного типа "сухие" циклоны, наиболее распространенными из которых являются циклоны ЦН-11, ЦН-15, разработанные НИИОГАЗом [Москва]. В последние годы все более широкое применение находят сухие циклоны с центральным закрученным потоком, позволяющие лучше использовать весь рабочий объем пылеулавливающего аппарата, и в конечном счете повысить эффективность улавливания. Проведенные исследования показали, что на среднедисперсной пыли одинаковых параметров остаточная запыленность на выходе из такого аппарата существенно [в 2-2,5 раза] меньше по сравнению с циклонами ЦН-15.

Определенной новинкой в технике пылеулавливания являются также аппараты с переменной плотностью фильтрующего материала. Фильтрующий материал представляет собой жгуты из полиэфирных волокон.

Путем различной степени сжатия волокна располагаются практически поперечно к потоку и образуют фильтрующий слой с различным сопротивлением проходу воздуха и различной эффективностью улавливания пыли. Регенерация фильтрующего слоя осуществляется путем встряхивания, в результате которого волокна занимают исходное продольное положение, что способствует успешному удалению с них пылевых частиц.

Продолжение в следующем номере
http://old.mirpress.ru/msi_05.phtml?arg=arh&bas=ms&st=0&st_n=3

Интересно почитать