Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 70 )

Определение вариантов предотвращения и минимизации зависит от объема знаний и креативности членов проектной группы и других сотрудников, многое из чего, конечно, зависит от их собственного опыта. При тщательном изучении причины проблемы часто можно найти несколько вариантов.

В качестве альтернативы, работники из разных подразделений организации могут встречаться для обсуждения решений конкретных проблем в открытой и доброжелательной обстановке во время сессий «мозгового штурма».

Дополнительные идеи могут быть генерированы за счет найма обладающего специальным опытом консультанта, позволив ему провести сквозную проверку.

Например, в отраслях ППНМ имеется много мер, которые могут быть применены для уменьшения количества используемой воды, например, избежание использования воды, оптимизация управления производственным процессом (см. Раздел 7.1.8), рециркуляцию и повторное использование воды, хорошая организация производства и управления предприятием, техническое обслуживание и текущий ремонт (см. Раздел 7.1.5). Некоторые примеры возможных мер по экономии воды показаны в Таблице 7.6.

Таблица 7.6 - Типичные достижимые уменьшения использования воды [23, «Envirowise» (Соединенное Королевство) и «Dames & Moore Ltd», 1998 г.]

Мера по экономии воды	Типичное уменьшение в использовании в техпроцессе (%)
Рециркуляция воды по замкнутому циклу	до 90%
Безразборная мойка оборудования (CIP) (новая)	до 60%
Повторное использование моечной воды	до 50%
Противоточная промывка, например в CIP	до 40%
Хорошая организация производства и управления предприятием	до 30%
Усовершенствованные мойки распылением/струей	до 20%
Щетки/скребки с резиновой насадкой	до 20%
Автоматическая отсечка (закрытие)	до 15%

В процессе определения мер по эффективному использованию энергии, производственные процессы, коммунальные предприятия и здания должны рассматриваться по отдельности. Имеется много информации о методах эффективного использования энергии в различных общественных источниках. Однако доступные технические методы в большой степени зависят от конкретного предприятия и типа использующихся процессов. Общая экономия энергии обычно складывается из малых экономий на ряде участков. Например, возможно общее уменьшение до 25%, благодаря улучшенной организации производства и управления предприятием (см. Раздел 7.1.7.11) и точным настройкам производственных процессов. Использование более энергоэффективного оборудования, рекуперации тепла и применение комбинированной тепловой и электрической энергии (CHP) (см. Раздел 7.2.13.1.1) могут также дать дополнительную экономию. Пример производителя макаронных изделий показал, что улучшение эффективности использования энергии одним из его бойлеров, от 85 до 90%, смогло привести к уменьшению выбросов CO2 на 5,56% (с учетом переводного коэффициента 84.6 кг CO2/ГДж).

Много мер, применяющихся для уменьшения воздействия на окружающую среду, например, уменьшение энергопотребления, не оказывают влияния на другие источники вредного воздействия предприятия. Такие меры могут рассматриваться, как «автономные» и оцениваться в соответствии с их индивидуальными экономическими и экологическими преимуществами.

С другой стороны, некоторые меры могут привести к положительным или отрицательным последствиям по иным экологическим показателям, и в таких случаях необходимо оценивать комплексное воздействие на окружающую среду. В случае компромиссов, например, между энергопотреблением и другими экологическими целями, необходимо проведение оценки, принимающей во внимание издержки и экологические преимущества, чтобы оправдать применение соответствующих мер.

7.1.6.4.1 Технология энергосбережения и соответствующего снижения затрат (известная под названием «пинч-технология»)

Описание

Термин «пинч-технология» (pinch technology) был введен как методология в разработке технологического процесса и минимизации потребления энергии. Тем не менее, она была разработана для использования в областях потребления воды и минимизации образования отходов.

Технология энергосбережения представляет собой метод анализа, который определяет наилучшее использование передачи теплоты от горячих потоков, требующих охлаждения, холодным потокам, требующим нагрева. Пинч-анализ представляет системный подход к анализу энергетических сетей и улучшению эффективности использования энергии промышленных процессов. Анализ использует графическое представление потоков энергии в технологических и коммунальных потоках для определения минимального количества энергии и нужд энергосистем, которые должны быть использованы для удовлетворения потребностей переработки. Метод использует диаграммы температура-энтальпия для характеристики горячих и холодных потоков, доступных для передачи тепла. Сумма горячих и холодных потоков в процессе может быть изображена на аналогичной диаграмме, из которой можно определить пинч-температуру. Эта информация может быть использована для определения, где в процессе возможна рекуперация тепла и до какой степени. Более того, можно определить минимальную потребность в горячей и холодной воде. Для реализации устанавливается и монтируется ряд теплообменников. Пинч-анализ позволяет провести оптимизацию производства с позиции минимизации потребления энергии и иных ресурсов.

Пинч-технология воды может быть мощным инструментом для определения повторного использования воды, возможностей рециркуляции и регенерации в пределах установки или процесса. Пинч-технология воды использует передовые алгоритмы для определения и оптимизации вариантов наилучшего повторного использования воды, регенерации и очистки сточных вод. Основные концепции аналогичны таковым для использования вторичного тепла. Учитывается поток воды и содержание в воде загрязняющих веществ, приводя к так называемым истокам и стокам.

Экологические эффекты от внедрения метода

Уменьшение потребления энергии и связанных с ним выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Уменьшение выброса в воздух или сброса в воду высвобожденной теплоты. Увеличение повторного использования воды с учетом требований к качеству по каждому применению. Минимальная подпитка свежей водой и сброс сточных вод. Минимизация отходов.

Эксплуатационные данные

В примере предприятия рафинирования пищевого масла, пинч-технология применялась для анализа того, является ли новый метод рафинирования более энергоэффективным по сравнению с предыдущим методом, который использовал пар для технологического нагревания и речную воду для охлаждения. Анализ показал, что пинч-точка составляла 55ºC и обеспечивала формулирование стратегии рекуперации тепла. Он также показал, что существующие процессы групповой обработки привели бы к несоответствию между временем доступности тепла и потребностью в ней, делая нецелесообразным прямой теплообмен между многими из горячих и холодных технологических потоков. Перед реализацией любого интегрированного в процесс проекта необходимо было наличие среды передачи/хранения тепла. Была разработана система рекуперации тепла, использующая воду для передачи и хранения тепла. Она оказалась очень успешной и не оказывала отрицательного влияния на производственную мощность или гибкость. Кроме этого, использование коммунальной системы, основанной на трех температурах воды, т. е., 30, 55 и 95ºC, и четырех термических резервуарах, позволило успешно объединить не связанные между собой процессы группового изготовления.

Через два года предприятие рафинирования пищевого масла провело обновленный пинч-анализ, который показал, что пинч-точка переместилась, и были учтены операционные изменения. После пинч-анализа потребление энергии снизилось на 35%, а выбросы CO2 уменьшились на 16700 т/год. Также уменьшилось количество сбрасываемого в реку отработанного тепла.

Применимость

Пинч-анализ успешно применяется в химической обрабатывающей промышленности и на предприятиях рафинирования. Он также может быть успешным инструментом для более крупных и более сложных предприятий-производителей ППНМ. Для относительно простых операций он не предлагает большего количества или лучших вариантов, чем те, которые могут быть получены другими методами. Также данный метод сложно применять для групповых процессов, и он не учитывает потребление электричества.

Экономические показатели

Таблица 7.7 показывает издержки и экономию, о которых шла речь на примере предприятия рафинирования пищевого масла при применении пинч-технологии.

Таблица 7.7- Затраты и экономия, о которых сообщалось в примере предприятия рафинирования пищевого масла при применении пинч-технологии

Затраты на пинч-анализ (евро)
Затраты на оплату консультаций по пинч-анализу	32000
Затраты на оплату собственным работникам по пинч-анализу	16000
Внедрение рекомендаций пинч-анализа	3066000
Связь с соседним предприятием по вопросам экспорта тепла	203000
Годовые эксплуатационные расходы на систему технического водоснабжения	84000
Суммарные издержки	3401000
Сбережения от пинч-анализа (евро)
Экономия на затратах на энергию	1145000
Продажа избыточного тепла	90000
Чистые сбережения	1235000

Движущие силы внедрения

Снижение издержек.

Примеры предприятий

Предприятие рафинирования пищевого масла в Соединенном Королевстве использовало пинч-технологию для снижения своих затрат на энергию.