Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Содержание этого отчета защищено авторским правом. Воспроизводить, копировать или распространять текст отчета полностью или по частям, в любой форме без ссылки на отчет Международной финансовой корпорации (IFC) «Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности» запрещается.

IFC поощряет распространение этой публикации и настоящим дает свое согласие пользователю этой работы на воспроизведение ее частей для личного некоммерческого использования, без права на перепродажу, дальнейшее распространение или создание продукции, созданной непосредственно на основе содержания или информации, изложенной в публикации. Воспроизведение или использование этого труда иным способом будет обусловлено формальным письменным разрешением IFC. При подготовке отчета «Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности» за основу взято одноименное руководство, разработанное в рамках программы «Лучшая практика энергоэффективности» Министерства окружающей среды Великобритании. Руководство было дополнено и адаптировано к применению в России. Информация в этом отчете представлена исключительно с целью ознакомления. IFC, группа Всемирного банка, а также Глобальный экологический фонд, Датское энергетическое агентство, Министерство иностранных дел Финляндии и Министерство труда и экономики Финляндии не несут ответственности за достоверность информации, содержащейся в отчете. Этот отчет не претендует на исчерпывающее освещение вопросов, которые в нем анализируются, и не должен служить основой для принятия деловых решений. По всем правовым вопросам обращайтесь за консультацией к независимому юристу. Информация и материалы, использованные в процессе подготовки этого отчета, являются собственностью IFC и сохраняются в ее архивах. © 2009 Международная финансовая корпорация Этот отчет можно получить в электронном виде по следующему адресу: www.ifc.org/rsefp

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Cодержание 1. Краткое содержание..............................................................................................3 2. Предприятие хлебопекарной промышленности: энергопотребление и энергетические затраты.................................................4 3. Стадии производственного процесса...............................................................5 3.1. Хранение и подготовка муки к производству............................................6 3.2. Охлаждение дрожжей и воды...................................................................7 3.3. Расстоечные шкафы.................................................................................. 8 3.4. Хлебопекарные печи................................................................................. 8 3.4.1. Горелки............................................................................................ 9 3.4.2. Утилизация теплоты уходящих газов хлебопекарных печей....... 10 3.4.3. Пекарные камеры.......................................................................... 11 3.5. Выгрузка хлеба из форм........................................................................... 11 3.6. Охлаждение готового продукта............................................................... 12 4. Общепромышленное энергопотребляющее оборудование и технологии................................................................................................................. 13 4.1. Сжатый воздух.......................................................................................... 13 4.1.1. Эффективное использование утилизированной теплоты компрессоров.......................................................................................... 15 4.1.2. Воздушные ножи........................................................................... 16 4.2. Котлы и распределение пара....................................................................17 4.2.1. Производство пара........................................................................ 19 4.2.2. Распределение пара...................................................................... 20 4.3. Вода..........................................................................................................20 О программе IFC по стимулированию инвестиций в энергосбережение................................................................................................... 22

Таблицы

Таблица 1. Энергосберегающие мероприятия и потенциальный срок окупаемости.......................................................................................................... 5 Таблица 2. Потенциал использования теплоты компрессоров....................... 15 Таблица 3. Потенциал экономии энергии при использовании пневматических ножей...................................................................................... 17 Таблица 4. Энергосберегающие мероприятия в системах производства и распределения пара и возможная экономия......................... 18 Таблица 5. Типичные меры по сокращению потребления воды..................... 21

Рисунки

Рис. 1. Потребление газа по секторам на предприятиях хлебопекарной промышленности................................................................................................. 4 Рис. 2. Потребление электроэнергии по секторам на предприятиях хлебопекарной промышленности....................................................................... 4 Рис. 3. Типичная экономия вследствие реализации мер по снижению утечек сжатого воздуха....................................................................................... 14 Рис. 4. Схема утилизации теплоты компрессора.............................................. 16

| 2 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

1. Краткое содержание Данное Руководство пред­наз­на­ че­но для пред­прия­тий хле­бо­пе­ кар­ной про­мыш­лен­нос­ти, ко­то­рые обыч­но ис­поль­зу­ют тун­нель­ные печи. Сни­же­ние энер­го­пот­реб­ле­ ния пред­прия­тия­ми хле­бо­пе­кар­ ной про­мыш­лен­нос­ти ве­дет не­по­ с­редст­вен­но к росту их при­бы­ли. Кроме того, сни­же­н ие рас­хо­да энер­гии име­ет и эко­ло­ги­чес­кое зна­че­ние.

Основная часть энергопотребле­ ния на предприятии хлебопекар­ ной промышленности приходится на долю печей. Однако многие другие виды оборудования также потребляют большое количество тепла и электроэнергии, поэтому для достижения наибольшей эко­ номии необходим целостный под­ ход. Потенциал энергосбережения описан в различных разделах дан­ ного Руководства.

В целом по отрасли в России энер­ ге­т и­ч ес­к ие затраты составляют около 2,5 млрд руб. в год.

Экономию энергии можно контролировать Если энергетические затраты хлебозавода составляют 2,5% от совокупных затрат, а его прибыль равна 5% от оборота, то сниже­ ние энергетических затрат на 10% эквивалентно росту прибыли на 5%.

| 3 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

2. Предприятие хлебопекарной промышленности: энергопотребление и энергетические затраты По итогам 2006 г. предприятия хлебопекарной промышленности РФ произвели продукции на сумму около 100 млрд руб., из которых 2,5 млрд руб. или 2,5% составля­ ют энергетические затраты.

двигатели, приводящие в дей­ ствие мешалки и вентиляторы. В структуре энергопотребления отрасли 5-10% составляет элек­ троэнергия, 90-95% — топливо и теплоэнергия.

На долю хлебопекарных печей приходится основная часть энер­ гопотребления на предприятиях; на втором месте стоят электро­

На рис. 1 и 2 показано относитель­ ное потребление газа и электро­ энергии на предприятиях хлебо­ пекарной промышленности.

Рис. 1. Потребление газа по секторам на предприятиях хлебопекарной промышленности Хлебопекарные печи, 77 Коммунальные услуги, 14 Расстоечные шкафы, 5 Нагрев воды, 4

Рис. 2. Потребление электроэнергии по секторам на предприятиях хлебопекарной промышленности

Охладители для выпеченного хлеба, 20 Хлебопекарные печи, 15 Мешалки, 10 Холодильное оборудование, 7 Сжатый воздух, 7 Конвейерные ленты, 6 Воздухообработка, 5 Устройства для выгрузки из форм, 5 Расстоечные шкафы, 5 Другое, 20

| 4 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

3. Стадии производственного процесса Как и многие пищевые произ­ водства, изго­т ов­л е­н ие хлебо­ пекарных изделий включает несколько стадий, и на каждой приме­няются различ­ные методы. В этом разделе приводятся опи­

Таблица 1.

сания различных технологий и возмож­ных энер­го­сбе­ре­гаю­щих меро­прия­тий на каж­дой ста­дии произ­водст­вен­но­го процесса. Эта инфор­ма­ция кратко систе­ма­тизи­ ро­вана в табл. 1.

Энергосберегающие мероприятия и потенциальный срок окупаемости

Стадия производственного процесса

Общепромышленные энергопотребляющие установки/ Технологии

Потенциал энергосбережения (%)*

Капиталовложения

Срок окупаемости

Хранение и подготовка муки к производству

более эффективные электродвигатели

3

цена немного выше, чем у стандартного электродвигателя

до 3 лет

Охлаждение дрожжей и воды

правильное размещение камер и оборудования

до 30

стоимость работ и материалов по переносу камер из внутренних помещений

< 1 года

своевременная очистка по­ верхностей конденсаторов и испарителей

до 10

беззатратное

немедленно

использование автономных камер

до 50

стоимость холодильных камер

от 2 лет

максимальная загрузка камер охлаждения

в среднем до 20

беззатратное

немедленно

контроль состояния теплоизоляции камер,

в среднем до 10

на ремонт теплоизоляции

от 1 года

секционирование камер, умень­ шение их высоты

в среднем до 20

стоимость теплоизоляции или стеновых панелей

от 1 года

Расстоечные шкафы

правильная эксплуатация и обслуживание, целевой мониторинг

5

затраты на создание оптималь­ ных условий эксплуатации расстоечных шкафов

< 1 года

Хлебопекарные печи

утилизация теплоты уходящих газов хлебопекарных печей

До 7

затраты на приобретение и монтаж утилизационного оборудования

до 5 лет

настройка режимов работы горелок

5

небольшие (технический специалист предприятия)

немедленно

теплоизоляция и использование смотровых лючков

2,5

стоимость материалов и работ

< 1 года

регулируемые электроприводы

30

стоимость частотных преобра­ зователей

2-3 года

Выгрузка готового хлеба из форм

| 5 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Стадия производственного процесса

Общепромышленные энергопотребляющие установки/ Технологии

Потенциал энергосбережения (%)*

Капиталовложения

Срок окупаемости

Охлаждение готовых изделий

более эффективные электродвигатели

3

цена немного выше, чем у стан­ дартного электродвигателя

до 3 лет

эффективное холодильное оборудование

20

стоимость и монтаж оборудо­ вания

до 5 лет

регулирование

5

стоимость системы автоматиче­ ского регулирования

до 3 лет

устранение утечек

30

стоимость материалов и запор­ ной арматуры

< 1 года

установка автономных компрес­ соров

40

стоимость компрессоров

< 1 года

использование двухскоростных компрессоров в режиме макси­ мальной производительности с дросселированием на всасы­ вающей стороне

15

беззатратное

немедленно

утилизация теплоты системы охлаждения компрессора

до 25

стоимость утилизационного оборудования и монтажа

< 2 лет

эффективные воздушные ножи

до 70

стоимость оборудования и монтажа

< 1 мес.

замена в ряде случаев компрессоров воздуходувками

до 50

стоимость воздуходувки и монтажа

< 1 года

Сжатый воздух

Пневмо-транспорт муки

* Экономия энергии в процентах приведена в пропорции к текущему уровню энергопотребления. Высокое значение в таблице не обязательно указывает на более значительный потенциал энергосбе­ режения, чем более низкое значение для другой технологии.

3.1. Хранение и подготовка муки к производству

Пневматическая бестарная транс­ портировка муки обеспечивает аккуратное распределение муки индивидуально для каждой ме­ шалки при помощи программи­ руемого логического управляю­

щего устройства. Предприятиям с несколькими производственными линиями и мешалками, возмож­ но, требуются локальные бункеры для муки и пневмотранспортеры.

Использование более эффективных электродвигателей на систе­ мах пневмотранспорта может снизить потребление электроэнер­ гии почти на 3%.

На ряде предприятий практикуется использование воздуходувок для пневмотранспорта муки вместо компрессоров. Экономия электро­ | 6 |

энергии может составить до 50% электропотребления на транспор­ тировку муки сжатым воздухом, вырабатываемым компрессорами.

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

3.2. Охлаждение дрожжей и воды

Ингредиенты, требующие охла­ ждения, включают жидкие дрож­ жи для продления эффективного срока хранения и холодную воду; они смешиваются в различных пропорциях для контроля темпе­ ратуры замеса теста. Часто используются компактные холодильные установки; проду­ манное месторасположение мо­

Регулярное техобслуживание не только обеспечит надежную работу, но и минимизирует энерге­ тические затраты. Следующие правила могут стать полезным руководством по определению проблемных участков, проведению техобслуживания и достижению экономии энергии: • повышение температуры конденсации на 1о С увеличит эксплуатационные затраты на 2-4%; • снижение температуры испарения на 1о С уве­ личит затраты на 2-4%; • перепускные клапаны на байпасах могут уве­ личить затраты более чем на 20%;

жет повысить их эффективность. В идеале, они должны находиться вне помещения в прохладном, за­ тененном месте, куда не попадает солнечный свет. Следует также из­ бегать их размещения в «горячих зонах» или там, где на поверхно­ сти конденсатора или на фильтре может скапливаться мусор, листья деревьев или мука, снижающие их КПД.

• неправильно отрегулированные компрессоры могут увеличить затраты более чем на 20%; • отсутствие регулирования вспомогательного оборудования может увеличить затраты более чем на 20%; • эксплуатационные издержки холодильной ус­ тановки, расположенной в производственном помещении или в рабочей зоне с температу­ рой воздуха на 10о С выше, чем температура окружающей среды, могут возрасти на 30%. В этом случае, наряду с другими факторами, стоит подумать о ее перемещении; • засоренные конденсаторы могут радикально снизить эффективность.

В качестве холодильных камер ис­ пользуются помещения, внутрен­ няя поверхность которых изоли­ руется. Хладагент для охлаждения подается в испарители, смонтиро­ ванные на стенах камер. Так как ка­ меры охлаждения обычно распо­ ложены внутри производственных корпусов, необходим постоянный контроль состояния теплоизоля­ ции. Перепад температур между поверхностью стен и воздухом

внутри камеры не должен превы­ шать 1-2о С. Камеры охлаждения, как прави­ ло, имеют такую же высоту, как соседние производственные по­ мещения, и загружены в среднем на 30%, что снижает эффектив­ ность работы системы охлажде­ ния. Рекомендуется секциони­ рование камер и уменьшение их высоты. | 7 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

3.3. Расстоечные шкафы

Эффективная расстойка опреде­ ляет текстуру и качество хлебных изделий. Она включает два этапа. Первый этап, иногда называе­ мый дутьем, проходит в процессе перемещения заготовок теста от тестоделительных машин к фор­ мовочным агрегатам перед его по­ мещением в хлебопекарные фор­ мы. В это время происходит обдув теста теплым воздухом. На этом этапе потребляемая мощность мо­ жет достигать 100 кВт.

Газовые нагреватели являются альтернативой па­ ровым батареям, экономя до 20% энергии. Еще большей экономии можно достичь при утилиза­ ции тепла уходящих газов хлебопекарной печи с помощью теплообменника (см. Раздел 3.4). Распыление воды может обеспечить необхо­ди­ мый уровень влажности во время оконча­тель­ ной расстойки. Мелкодисперсные распы­лители и оборудование для микротумана поставляются

3.4. Хлебопекарные печи

вместе с эффективными системами регулиро­ вания. Комбинация газового нагрева или утилизации теплоты уходящих газов с впрыском мелких ка­ пель воды (микротуман) может заменить ис­ пользование пара на обоих этапах расстойки. Это приведет к важным изменениям на предприятии, значительно уменьшив потребление пара и обес­ печив экономию энергии.

Печи являются самыми больши­ ми потребителями энергии в хле­ бопекарной промышленности, а значит, и важными объектами для изучения на предмет возможно­ стей энергосбережения. Существует много видов печей (например, конвейерные, конвей­ ерные с ленточным подом, камен­ ные), но по основным принципам работы их можно разделить на два типа: с внутрикамерным и внека­ мерным нагревом.

| 8 |

Окончательная расстойка — это второй этап, во время которого тестовые заготовки находятся в хлебопекарных формах. При этом обычно поддерживается темпера­ тура воздуха 45о С и относительная влажность 85%. Как правило, на­ грев воздуха осуществляется газо­ выми нагревателями или паровой батареей. Необходимый уровень влажности обеспечивается пода­ чей пара. Обычно тепловая нагруз­ ка составляет 25-100 кВт.

В печах с внутрикамерным нагре­ вом воздушный поток, содержа­ щий продукты сгорания газа, цир­ кулирует по всей печи, обдувая выпекаемые изделия, и выбра­ сывается в атмосферу. При этом поток воздуха может увлекать за собой муку и другие частицы про­ дуктов, засоряющие поверхности воздуховодов или теплообменни­ ка, используемого для утилизации теплоты печи.

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Печи с внекамерным нагревом ра­ ботают с двумя воздушными пото­ ками. Поток воздуха, содержащий продукты сгорания, с помощью те­ плообменника отделяется от воз­ душного потока, используемого в процессе выпечки. Таким образом, система сжигания газа практически не загрязняется и может использо­ ваться для утилизации вторичной теплоты (см. Раздел 3.4.2). Большинство теплообменников печей с внекамерным нагревом представляют собой воздуховоды или трубы c противотоком, в ко­ торых более низкая температура достигается во вторичном потоке и

Рекомендуется проводить регулярные (например, дважды в год) проверки наличия утечек, а значит, и эффективности системы контроля температуры. Это позволит избежать увеличения количества

распределяется системой контро­ ля турбулентности, обеспечивая равномерный нагрев на всем про­ странстве печи сверху донизу. Температура в горелке находится на уровне 1000о С; при смеши­ вании с обратным воздухом она понижается в воздухозаборнике до 400-500о С. Учитывая размер теплообменника и рабочие тем­ пературы, с течением времени неизбежно относительное движе­ ние или деформация труб и воз­ духоводов теплообменника. Это может привести к утечкам между воздушными потоками и сниже­ нию КПД печи.

сжигаемого газа для компенсации утечек и при­ ведет к значительной экономии энергии за счет снижения потребления газа.

3.4.1. Горелки Эффективность горелок, т.е. оп­ тимальные режимы горения и ре­ гулировки пламени, очень важна с точки зрения эффективности использования энергии. Большое значение имеет соотношение то­ плива и воздуха — изучите ин­

формацию производителя перед принятием решения. Портативное оборудование для проведения анализа уходящих дымовых газов может быть весьма эффективно и принести быстрый результат при условии использования опытным оператором.

Обеспечение прозрачного и яркого цвета пламени и почти абсо­ лютного заполнения им камеры сгорания, а также минимизация избытка воздуха может увеличить общую тепловую эффектив­ ность на 5%.

| 9 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Пример: Экономия энергии и затрат путем повышения тепловой эффективности: Номинальная мощность горелки – 2,5 Гкал/ч Коэффициент загрузки – 50% Печь работает 24 часа в день 6 дней в неделю и 51 неделю в году Тариф на газ – 1500 руб./тыс. нм3 (8000 ккал/нм3) Эксплуатационные затраты = 2,5 × 50% × 24 × 6 × 51 /8 × 1500 = 1721 тыс. руб.

Для достижения этой экономии не требуется никаких капитальных затрат, поскольку соответствующие дей­ ствия обычно выполняются техническим специалистом предприятия, и поэтому окупаются незамедлительно.

Экономия 5% путем повышения тепловой эффективности = 86 тыс. руб.

3.4.2. Утилизация теплоты уходящих газов хлебопекарных печей На некоторых российских заводах в эксплуатации находятся печи Марсакова — высокопроизводи­ тельные печи-автоматы, смонти­ рованные в 30-40 гг. прошлого века, относящиеся к внутрикамер­ ному типу. Высокая температура и большие объемы уходящих газов делают эффективной утилизацию теплоты этих печей для нужд ото­ пления и горячего водоснабжения производственных помещений.

Пример: Утилизация теплоты уходящих газов печи с внекамерным нагревом Теплообменник, используемый на одном из пред­ приятий в Австралии, состоял из комплекта теп­ ловых труб в блоке, установленном между возду­ ховодами уходящих газов хлебопекарной печи и подачи воздуха расстоечного шкафа. Блок тепловых труб позволял утилизировать теп­ лоту печи для использования в процессе расстой­ ки. Вторичная теплота, доступная для утилизации, характеризовалась следующими параметрами:

| 10 |

Экономия топлива составит не ме­ нее 3% топливопотребления печи. Утилизация теплоты уходящих га­ зов печей ФТЛ-2 и ВНИИХП-II-I-57 снижает удельный расход топли­ ва на выпечку тонны продукции в среднем на 3 кг у.т./т, что состав­ ляет до 7% удельного топливопот­ ребления этих печей. Успешный опыт утилизации теп­ лоты уходящих газов печей с вне­ камерным нагревом накоплен во многих зарубежных странах (на­ пример, в Австралии).

20-45 кВт при эффективности около 65%, ско­ рость воздуха в воздуховоде — 1,5 м/сек. Эта схема полностью покрывала потребность пред­ приятия в теплоте для процесса брожения теста, делая ненужными газовые нагреватели и паровые батареи. При сравнении затрат на установку оборудования для утилизации вторичной теплоты и эксплуатаци­ онных издержек газового котла при его работе в трехсменном режиме простой срок окупаемости составил около 1,5 года.

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

3.4.3. Пекарные камеры Срок службы промышленной печи измеряется десятилетия­ ми, и все это время необходи­ мо проводить техобслуживание. Обмуровка печи проектируется

с таким расчетом, чтобы мини­ мизировать теплопотери. Если температура поверхности под­ нимается до 45о С или выше, ре­ комендуется обследовать панели и крепежные детали.

Качество прокладок на смотровых лючках печи со временем ухудшается; их необходимо осматривать и менять по мере не­ обходимости. Значительной экономии можно достичь, если уменьшить утечки горячего воздуха и приток в пекарную камеру замещающего его более холодного воздуха окружающей среды.

3.5. Выгрузка хлеба из форм

Выгрузка или высвобождение хле­ ба из форм происходит в два эта­ па. Сначала буханка высвобожда­ ется с помощью сжатого воздуха, подаваемого через форсунки на буханки / формы, и таким обра­ зом приподнимается над формой. Затем хлеб окончательно вынима­ ется с помощью вакуума, обеспе­ чиваемого сверху на буханках че­ рез гибкие патрубки (устройство для выгрузки из форм). Использование воздушного ножа может снизить потребление сжатого воздуха, повысить эффективность регулирования и снизить уровень

Пример: Применение частотнорегули­ру­емых приводов на вытяжных вентиляторах Существенное снижение энергопотребления было достигнуто благодаря установке преобразователя частоты на приводы вытяжных вентиляторов для повышения эффективности регулирования. Эко­

шума на прилегающей террито­ рии. Более подробная информация приведена в Разделе 4.1.2. Установка частотно-регулируемых приводов (ЧРП) позволяет обес­ печить необходимое ускорение и регулирование скорости вытяж­ ных вентиляторов и, приводит к снижению пускового и рабоче­ го тока. Мощность, потребляе­ мая электродвигателем, связана квадратичной зависимостью с величиной силы тока, и поэтому самой большой экономии можно достичь путем повышения эффек­ тивности регулирования.

номия энергии явилась результатом уменьшения нагрузки двигателя в соответствии с реальными потребностями процедуры выгрузки хлеба из форм. На двух предприятиях хлебопекарной про­ мышленности удалось достичь экономии энергии в размере 34,5% и 54,7%, срок окупаемости этих проектов составил 1,4 и 1,2 года соответственно.

| 11 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

3.6. Охлаждение готового продукта

Охлаждение хлеба обычно осуще­ ствляется путем обдува отфильтро­ ванным и обработанным возду­ хом, подаваемым вентиляторами, с тщательным регулированием расхода. Для достижения равно­ мерного охлаждения всех рядов

Более эффективные электродвигатели могут при­ вести к снижению потребления электроэнергии благодаря сокращению потерь. Установив более эффективные электродвигатели на охлаждающие вентиляторы, можно сэкономить 3% потребляе­ мой энергии. Стоимость таких электродвигателей часто не намного выше, чем обычных. Пример КПД эффективного электродвигателя мощностью 22 кВт составляет 93,5% (в то время как КПД

изделий необходима постоян­ ная скорость воздушного потока. Обычно в каждый момент времени в работе могут находиться шесть и более вентиляторов мощностью 22 кВт каждый.

обычного, стандартного электродвигателя той же мощности равен 90,5%). Экономия энергии в расчете на один электродвигатель, работающий в три смены 5 дней в неделю в течение 51 недели при загрузке 75%, составляет около 5 тыс. руб. при тарифе на электроэнергию 1,4 руб./кВт.ч. В случае замены неисправного стандартного элек­ тродвигателя на более эффективный срок окупае­ мости может быть очень мал.

На кондитерских предприятиях требуется более быстрое охлаждение готовых изделий, так как в их состав часто входит крем, шоколад и другие чувствитель­ ные к температурному воздей­ ствию ингредиенты. Экономии энергии можно достичь путем охлаждения изделий в несколь­ ко этапов, пока продукция дви­ жется по конвейеру через зоны с понижающейся температурой;

например, на первом этапе мож­ но использовать для охлаждения окружающий воздух, на втором — воздух, охлажденный до 10о С, на каждом последующем — все более низкие температуры. Та­ ким образом, на каждом этапе можно обеспечить оптимальную разницу температур воздуха и го­ товой продукции и повысить эф­ фективность работы испарителей холодильных установок.

Повышение температуры испарения на 2о С позволяет добиться снижения эксплуатационных затрат на 4-8%. Снижение эксплуатационных издержек холодильного оборудо­ вания на 20% вполне реально и достижимо, иногда без допол­ нительных затрат.

| 12 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

4. Общепромышленное энергопотребляющее оборудование и технологии

4.1. Сжатый воздух

Экономическая эффективность предприятий хлебопекарной промышленности зависит от эф­ фективной работы общепромыш­ ленного энергопотребляющего оборудования. За исключением горелок хлебопекарных печей, о

которых шла речь в Разделе 3.4, практически все энергозатраты приходятся на долю общепро­ мышленных энергопотребляю­ щих установок, поэтому важно рассмотреть возможности энер­ госбережения в этой области.

Чрезвычайно широкое примене­ ние сжатого воздуха свидетельст­ вует о его способности выполнять множество функций, однако, он является дорогостоящей формой энергии, стоимость которой составляет более 15 руб. / кВт.ч.

чески эффективна, даже если ее стоимость несколько выше.

Обычно за 10 лет эксплуатации систем подачи сжатого воздуха 75% в структуре его стоимости приходится на энергию, 15% — на капитальные затраты и 10% — на техобслуживание. Поэтому энер­ гоэффективная система сжатого воздуха чрезвычайно экономи­

Определенную прямую экономию можно получить при небольших или нулевых затратах. Например, утечки могут составлять до 50% потребления сжатого воздуха. Регулярное проведение работ по поиску и устранению утечек может сократить эти потери до уровня менее 10%. Постепенная потеря давления в системе в периоды, когда сжатый воздух не исполь­ зуется, свидетельствует о наличии утечек.

Утечка из отверстия диаметром 2 мм в системе, работающей в трехсменном режиме при постоянном давлении 5,5 бар, в тече­ ние 1 года приведет к потере 15 400 руб. на стоимости энергии.

На рис. 3 показана экономия энер­ гии и затрат, достигнутая в резуль­ тате реализации двух мероприя­ тий по снижению утечек сжатого воздуха на типичном предпри­ ятии. Этот рисунок показывает, что потери с утечками были снижены на 50%, и свидетельствует, что ре­ гулярное техобслуживание систем

сжатого воздуха очень важно для минимизации утечек. Следует отметить, что централизо­ ванное снабжение сжатым возду­ хом эффективно при компактном расположении производственных участков и их круглосуточной ра­ боте. Для удаленных производств | 13 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

и при периодическом производ­ ственном цикле рациональнее установка компрессоров вблизи технологического оборудования и их включение/ выключение в

зависимости от режима работы оборудования, использующего сжатый воздух. Экономия элек­ трической энергии может соста­ вить до 40%.

180

Рис. 3. Типичная экономия вследствие реализации мер по снижению утечек сжатого воздуха

525

140 Утечки, л/c

455

1-е мероприятие по снижению утечек

420 385

120

350 315

100 2-е мероприятие по снижению утечек

80

280 245 210

60

28

32

36

40 44 48 52

2

6

10

14

18

22 26 30 34

Годовые потери с утечками, тыс. руб.

490

160

175

Номера недель 2005/2006 Фактические утечки

Оценка утечек, если не производился ремонт

В Руководстве по Энергопотребле­ нию №41 «Утечки сжатого воздуха» показаны полезные методы сни­ жения затрат. Другие примеры и

Анализ использования сжатого воздуха является важным инструментом энергетического менедж­ мента. Он может выявить потенциальные возмож­ ности энергосбережения, включая следующие: • при использовании нескольких компрессоров работа одного из них «в базовом режиме», т.е. с полной нагрузкой при максимальной эффек­ тивности, а остальных — в течение коротких

| 14 |

Замеры утечек

подробная информация о способах достижения экономии приведены в Руководстве «Энергоэффективные системы сжатого воздуха».

периодов пикового потребления; • если потребность в сжатом воздухе неравно­ мерна, подумайте об установке компрессора с частотно-регулируемым приводом. При на­ личии нескольких компрессоров один должен быть оснащен ЧРП и использоваться в качестве «регулирующего» агрегата*;

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

• можно ли понизить давление сжатого воздуха? Это могло бы сократить потребление энергии на электродвигателях, а также уменьшить утеч­ ки в системе; • использование локального резервуара может сгладить колебания давления в отдаленных трубопроводах сжатого воздуха, являющиеся

следствием циклической нагрузки, и снизить общий уровень давления в системе. * При установке частотно-регулируемого привода обязательно консультируйтесь с изготовителем компрессорного оборудо­ вания. ЧРП не всегда является оптимальным решением, так как его эффективность при нагрузках свыше 70% ниже, чем у компрессоров с постоянной скоростью.

Информацию по этой теме можно получить в Руководстве по Энерго­ потреблению №40 «Производство сжатого воздуха» и в связанном с ним Руководстве по Энергопотреб­ лению №42 «Обработка сжатого воздуха».

Таблица 2.

4.1.1. Эффективное использование утилизированной теплоты компрессоров Если установить теплообменник, то можно утилизировать тепло­ ту системы смазки и охлаждения компрессора на существующих установках. Как показано в табл.

2, возможна утилизация до 80% теплоты.

Потенциал использования теплоты компрессоров Привод электродвигателя (кВт)

Потенциал утилизации тепла (кВт)

56

44

75

59

86

68

93

74

112

89

134

107

На предприятии хлебопекарной промышленности утилизирован­ ная теплота компрессоров может использоваться там, где есть необ­ ходимость в дополнительном ис­ точнике тепла. Одним из приме­

ров может быть оборудование для мойки корзин для хлеба или ана­ логичные производственные уста­ новки. Другой областью примене­ ния может стать нагрев воды для уборки или системы отопления.

| 15 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Пример: Утилизация тепла компрессора Два компрессора мощностью 112 кВт каждый были оборудованы теплообменниками, присое­ диненными к охладителям масла (см. рис. 4). Использование разных теплообменников было обусловлено необходимостью предотвратить вза­ имное загрязнение смазочных масел.

Рис. 4. Схема утилизации теплоты компрессора Горячее масло

Компрессор

Горячее масло

Охладитель

Анализ работы системы сжатого воздуха показал, что электродвигатели компрессоров практически постоянно находились в работе, расходуя 21 тыс. кВт.ч электроэнергии в неделю. Количество тепло­ ты для утилизации составляет порядка 17,5 тыс. кВт.ч (около 15 Гкал). При использовании этой теплоты для подогрева воды для уборки и собст­ венных нужд предприятия отпала бы необходи­ мость в соответствующем количестве теплоэнер­ гии, вырабатываемой в котлах. Срок окупаемости установки теплообменников — около 2 лет.

Горячий воздух

Воздуховод

Потери тепла

4.1.2. Воздушные ножи Сократить потребление сжатого воздуха можно путем замены тру­ бы с высверленными воздушными форсунками на воздушные ножи. Сжатый воздух, подаваемый через форсунки, часто используется для высвобождения буханок хлеба из форм перед окончательной выгруз­ кой. Воздушные ножи охватывают большую поверхность, чем одно просверленное отверстие, поэтому требуется меньшее количество фор­ сунок. Кроме того, можно добиться более эффективной регулировки направления подачи воздуха. Бла­ годаря возможности регулировать распределение воздуха, получен­

| 16 |

Установка для утилизации вторичной теплоты

Горячая вода

Утилизация 80% вторичной теплоты

Утилизация 15% вторичной теплоты

ной вследствие использования спе­ циальных точных насадок, можно снизить давление воздуха и увели­ чить экономию. Пониженный уро­ вень шума улучшит условия труда работников предприятия — сущест­ венная дополнительная выгода. Поскольку высверленные форсунки обычно делаются с учетом условий и пространства конкретного пред­ приятия, необходимо эксперимен­ тирование на месте для определе­ ния желаемого уровня подъема буханок хлеба. Однако в табл. 3 показаны обычные уровни эконо­ мии сжатого воздуха при исполь­ зовании стандартного диапазона насадок.

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Таблица 3.

Диаметр форсунок (мм)

Потенциал экономии энергии при использовании воздушных ножей

Потребление сжатого воздуха (л/мин.) Труба с просверленными форсунками

Годовая экономия (руб.)

Воздушные ножи

2

240

192

3780

4

900

747

12075

Примечание

В таблице 3 показана экономия в расчете на каждую форсунку, работающую с 50%-ной нагрузкой при давлении 5,5 бар в трехсменном режиме, исходя из стоимости сжатого воздуха 0,41 руб. за 1000 литров. На некоторых предприятиях используется до 12 форсунок на каждой производственной линии для подъема буханок или освобождения форм от крошек. Еще большей экономии можно достичь, если использование воздушных ножей позволяет сократить количество необходимых форсунок по сравнению с трубой с просверленными отверстиями.

Пример: Экономия сжатого воздуха при использовании воздушных ножей Предприятие хлебопекарной промышленности в Великобритании установило два воздушных ножа на аппарате выгрузки хлеба, заменив участок просверленной трубы с шестью форсунками диаметром 4 мм. Исходя из данных по потреблению сжатого воздуха из табл. 3 для форсунок, работающих с 50%-ной нагрузкой, получаем: Начальное потребление сжатого воздуха = 6 × 900 л/мин × 50% = 2700 л/мин Конечное потребление сжатого воздуха = 2 × 747 л/мин × 50% = 747 л/мин Экономия сжатого воздуха = 2700 – 747 = 1953 л/мин т.е. 70% от начального потребления

4.2. Котлы и распределение пара

При стоимости сжатого воздуха 0,41 руб./1000 л экономия затрат составляет: 1953 л/мин × 0,41 руб. × 60 мин × 24 часа × 6 дней 1000 л

= 6918 руб. / неделя

С учетом затрат на оборудование и монтаж простой срок окупаемости составил менее 1 месяца.

Паровые котлы являются частью традиционного централизован­ ного оборудования предприятия хлебопекарной промышленности. При работе котельного оборудо­ вания расходуется значительное количество энергии как в произ­ водстве, так и в распределении пара, и необходимо предприни­ мать все возможные усилия для того, чтобы котлы работали с мак­ симальной эффективностью.

Потери тепла при выработке пара включают три основные состав­ ляющие: на долю уходящих дымо­ вых газов приходится около 75%, а остальное — на долю продувки котлов и потерь с наружным охла­ ждением. Потери тепла в системах распределения пара происходят обычно в форме прямых потерь пара (утечки и конденсатоотвод­ чики) в результате невозврата кон­ денсата и низкого качества тепло­ изоляции паропроводов. | 17 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

В табл. 4 приведено краткое руко­ водство по реализации возмож­ ных мероприятий и достижению Таблица 4.

потенциальной экономии. Некото­ рые из перечисленных мер затем будут описаны более подробно.

Энергосберегающие мероприятия в системах производства и распределения пара и возможная экономия Энергосберегающие мероприятия

Потенциал экономии энергии

Производство пара Оптимизация горения (горелки, соот­ ношение «топливо–воздух»)

до 2%

Установка оборудования для контроля содержания кислорода

1—2%

Утилизация теплоты продувки

1—3%

Установка экономайзера

3—5%

Установка конденсационного экономайзера

9%

Замена теплоизоляции котлов

Цель — снижение потерь до 1% (максимум)

Минимизация присосов по газовому тракту и через обмуровку котла

Снижение потерь с уходящими газами на 0,3—0,4% при уменьшении коэффи­ циента избытка воздуха в уходящих газах на 0,1

Распределение пара

| 18 |

Повышение уровня возврата конденсата

10—12% энергии, расходуемой на производство пара, можно вторично использовать путем возврата конденсата

Устранение утечек

Утечка диаметром 1 мм при давлении 7 бар обходится в 2000 руб. в год

Повышение эффективности системы отвода конденсата

В крайних случаях до 13%

Секционирование неиспользуемых паропроводов, присоединенных к системе распределения, для устранения нерационального расхода тепла

Может быть разным

Теплоизоляция паропроводов

Потери от трубопровода диаметром 50 мм составляют 500 Вт/м

Изменение рабочих давлений пара

Зависит от конкретных условий: более высокие уровни давления требуют больше энергии

Использование пара вторичного вскипания

3%

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

4.2.1. Производство пара Минимизация потерь тепла с уходящими дымовыми газами. Потери тепла с уходящими дымо­ выми газами могут быть сведены к минимуму путем обеспечения правильного соотношения «топ­ ливо-воздух» и предотвращения загрязнения трубопроводов и по­ верхностей нагрева. Избыток воздуха в воздушно-то­ пливной смеси, поступающей в горелку, приводит к увеличению потерь тепла с уходящими дымо­ выми газами. Если количество по­ даваемого воздуха недостаточно для полного сгорания, топливо расходуется не полностью, и может образовываться дым. Необходимо отрегулировать работу горелок для оптимизации соотношения «топ­ ливо–воздух». Проконсультируй­ тесь с поставщиком котельного оборудования по вопросу установ­ ки правильных режимов. Необходимо проводить регуляр­ ные проверки оптимальности соотношения «топливо-воздух», как правило, путем проведения анализа состава уходящих ды­ мовых газов с помощью порта­ тивных газоанализаторов. Такой анализ, в результате которого ав­ томатически определяется эф­ фективность работы котлов, со­ ответствует цели регулярных контрольных проверок. Следует также минимизировать присосы воздуха через обмуровку котла и его хвостовые поверхно­

сти. Для этого нужно следить за состоянием обмуровки и герме­ тизировать все отверстия и щели по тракту котла. Снижение присо­ сов воздуха с уменьшением коэф­ фициента α на 0,1 дает экономию топлива до 0,4%. Минимизация потерь тепла в результате продувки котлов. Регулярное проведение продувки котлов необходимо для удаления отложений, контролирования об­ щего количества нерастворенных веществ и предотвращения обра­ зования накипи. Частота продувок определяется индивидуально для каждого предприятия в зависи­ мости от режимов химводоподго­ товки. Необходимо стремиться к снижению больших потерь тепла от продувки или путем повышения качества подготовки питательной воды для минимизации образо­ вания отложений и накипи, или путем установки оборудования для утилизации теплоты продувки. Теплообменник может использо­ вать некоторое количество тепла, теряемого в результате продувки, например, для подогрева пита­ тельной воды. Минимизация потерь с наружным охлаждением. Потери тепла от современных кот­ лоагрегатов обычно составляют не более 1% от максимальной тепло­ производительности, но в случае повреждения теплоизоляции или ее плохого качества потери могут достигать 10%. Следует проводить регулярные проверки состояния теплоизоляции.

| 19 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

4.2.2. Распределение пара Неиспользуемые участки паропроводов часто являются источ­ ником потерь энергии, поскольку техническое обслуживание тепло­ изоляции и систем отвода конден­ сата на этих участках проводится в последнюю очередь. Неиспользуе­ мые паропроводы часто находятся на большой высоте, под крышей, где расположены вентиляционные выходы, способствующие потерям «полезного» тепла. При первой же возможности следует убрать неис­ пользуемые участки паропроводов. Некоторые исследования показы­ вают, что на старых предприятиях обычно удается сократить общую длину паропроводов на 10—15%.

Также неэффективно использова­ ние труб большого диаметра для передачи малых объемов пара: в некоторых случаях потери тепла могут превышать потребление те­ плоты на технологические цели. Затраты на установку паропрово­ дов соответствующего диаметра и с хорошей теплоизоляцией зачас­ тую окупаются очень быстро. Утечки пара необходимо обнару­ живать и устранять при первой же возможности. Этому необходимо уделять самое пристальное внима­ ние, так как всего лишь несколько утечек через запорную арматуру могут быстро и существенно уве­ личить издержки.

При давлении пара 7 ати одна утечка диаметром 1 мм приводит к потере пара в объеме 2,5 кг/ч, что соответствует 1,9 кВт энер­ гии и приводит к расходу котельного топлива стоимостью почти 2000 руб. в год.

4.3. Вода

Вода является ценным ресурсом, широко применяемым для об­ служивания производственного процесса, который, однако, может стать источником «скрытых» затрат предприятия. Сокращая количе­ ство потребляемой воды, пред­ приятия экономят на затратах на водоснабжение, водоотведение,

на эксплуатационных издержках насосного оборудования, а, кроме того, снижают вредное воздействие на окружающую среду. Если сокра­ щается потребление горячей воды, можно достичь еще большей эко­ номии энергии. В табл. 5 показаны обычные способы экономии воды на промышленных предприятиях.

Предприятиям, взявшим на вооружение системный подход к сокращению потребления воды, обычно удается снизить водо­ потребление на 20-50%.

| 20 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Типичные сферы использования воды на предприятии хлебопекар­ ной промышленности включают следующие: • вода как ингредиент; • мойка оборудования — мытье корзин, противней, бункеров и уборка производственной территории;

• система охлаждения компрес­ соров; • столовая — приготовление пищи, уборка; • личная гигиена — туалеты, умы­ вальники, души.

На многих предприятиях используется по меньшей мере в два раза больше воды, чем необходимо для выполнения конкретной операции, например, при мойке оборудования водой из шланга.

Таблица 5.

Типичные меры по сокращению потребления воды Мероприятия

Возможная экономия

Применение замкнутого контура

90%

Применение замкнутого контура с подготовкой

60%

Установка автоматических клапанов

15%

Ополаскивание встречным потоком

40%

Использование оборотной системы охлаждения компрессоров

90%

| 21 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

О программе ifc по стимулированию инвестиций в энергосбережение

Программа по стимулированию инвестиций в энергосбережение действует в России с 2005 года и рассчитана на 5 лет. Деятельность Программы направлена на создание рынка финансирования энерго­ эффективных проектов российскими банками и лизинговыми ком­ паниями. Программа включает в себя инвестиционное направление, консультационную поддержку, а также работу по улучшению законода­ тельной базы и осведомленности в области энергоэффективности. Цены на энергию в России постоянно растут. Несмотря на это, мно­ гие промышленные предприятия до сих пор используют энергоемкое оборудование, установленное более двадцати лет назад – 48% всего промышленного оборудования в стране было установлено до 1985 года. Исследование практики энергосбережения 625 предприятий, проведенное в рамках Программы, показало, что потенциал экономии энергозатрат в среднем на 50-70% выше, чем полагают руководители российских предприятий. Причем лишь 24% предприятий обращались в банки и лизинговые компании за финансированием для энергоэф­ фективных проектов. В свою очередь, финансовые институты считают, что такие проекты связаны с более высокими рисками и долгосрочным финансированием. Направления работы программы Программа по стимулированию инвестиций в энергосбережение пред­ лагает консультационную поддержку финансовым институтам, их кли­ ентам и другим участникам рынка по следующим направлениям: Поддержка

банков и лизинговых компаний при раз работке про­ грамм и продуктов, направленных на финансирование энергоэффек­ тивных проектов: тренинги и обучение сотрудников, методические материалы и консультации по отдельным сделкам, организация мар­ кетинговых мероприятий, разработка коммуникационной стратегии и рекламных материалов.

Консультации технических экспертов при оценке потенциала энерго­

сбережения и выявлении новых возможностей сокращения энерго­ затрат на предприятии. Сотрудничество с поставщиками энергоэффективного оборудования,

развитие эффективного взаимодействия с потенциальными клиен­ тами и финансовыми институтами. Аналитические

исследования и отчеты, содержащие экспертный анализ и практические рекомендации по повышению энергоэффек­ тивности в России.

| 22 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

Повышение

общественной осведомленности о проблемах энерго­ сбережения и изменения климата.

Совершенствование законодательной базы с целью повышения при­

влекательности инвестиций в энергосбережение. Помимо консультационной поддержки, IFC предоставляет российским финансовым институтам долгосрочные кредитные линии для развития в России рынка финансирования проектов, направленных на повышение энергоэффективности. Доноры Программы Программа финансируется Глобальным экологическим фондом, Ми­ нистерством иностранных дел Финляндии, Датским энергетическим агентством и Министерством труда и экономики Финляндии. Дополнительная информация: www.ifc.org/rsefp

| 23 |

Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности Руководство по повышению рентабельности производства

| 24 |

Об IFC IFC, являясь членом Группы Всемирного банка, создает возможности выхода из бедности и улучшения условий жизни людей во всех регионах мира. Мы способствуем устойчивому экономическому росту в развивающихся странах, поддерживая развитие частного сектора, мобилизуя частный капитал и оказывая консультативные услуги и услуги снижения рисков компаниям и правительствам. За 2009 финансовый год IFC инвестировала $14.5 миллиардов, что способствовало притоку капитала в развивающиеся страны во время финансового кризиса. Дополнительная информация: www.ifc.org IFC в России Россия стала акционером и членом IFC в 1993 году. С тех пор IFC инвестировала в России $4,5 миллиарда, в том числе, $1,1 миллиард в виде синдицированных кредитов, в более чем 190 проектов в различных отраслях экономики страны. Инвестиционный портфель IFC в стране составляет $2,2 млрд., что ставит страну на третье место в мире. В России IFC инвестирует во многие важнейшие отрасли: банковский сектор, лизинг, ипотеку, инфраструктуру, горно­добывающую, пищевую, целлюлозно-бумажную промышленность, добычу нефти и газа, стройматериалы, телекоммуникации, информационные технологии, розничную торговлю и здравоохранение.

Программа ifc по стимулированию инвестиций в энергосбережение Руководитель Программы Максим Титов Москва, ул. Большая Молчановка, 36/1 Тел.: +7(495) 411 7555 Факс: +7(495) 411 7572 E-mail: rsefp@ifc.org Специалист по PR и коммуникациям Ольга Страдышева Москва, ул. Большая Молчановка, 36/1 Тел.: +7(495) 411 7555 Факс: +7(495) 411 7572 E-mail: ostradysheva@ifc.org Руководитель Волжского офиса Программы Кристина Турилова Нижний Новгород, ул. Большая Печерская, 31/9 Тел.: +7(831) 416 0610 Факс: +7(831) 416 0604 E-mail: kturilova@ifc.org Дополнительную информацию о программе можно получить на сайте: www.ifc.org/rsefp