В середине декабря 2016 года на Заводе полиэфирной текстильной нити ОАО «СветлогорскХимволокно» введён в эксплуатацию абсорбционный бромисто-литиевый тепловой насос (АБТН). Это не только первая установка оборудования такого типа в странах СНГ, но и самый мощный тепловой насос в Беларуси.
А.В. Рудченко, главный энергетик, И. В. Кочемазов, начальник ОГЭ, ОАО «СветлогорскХимволокно»
Энергохозяйство и энергослужба
Сегодня на предприятии функционирует современная эффективная система энергоснабжения. В технологических процессах используются различные виды энергоресурсов с разными параметрами: электрическая и тепловая энергия, природный газ, вода, пар, сжатый воздух, азот, холод.
«СветлогорскХимволокно» было основано в 1964 году. Сегодня оно является одним из крупных многопрофильных предприятий нефтехимического комплекса Республики Беларусь. Выпускаемая продукция пользуется стабильным спросом на внутреннем и внешнем рынках. География экспорта продукции охватывает более 40 стран ближнего и дальнего зарубежья.
Предприятие выпускает широкий ассортимент продукции технического назначения:
- нити: полиэфирная, арселоновая, полипропиленовая; шпагат полимерный; материалы угленаполненные, термоскрепленные («СпанБел») и гидроскрепленные («АкваСпан»);
- ткань полипропиленовая; полотно объёмное термоскреплённое, иглопробивное, трикотажное суровое и отделанное крашеное;
- нетканые материалы с гидрофобной, гидрофильной добавками;
- шпагат полипропиленовый; пленка полиэтиленовая;
- контейнеры мягкие полипропиленовые; полипропиленовые мешки; швейные изделия.
Электроснабжение
Заявленная мощность составляет порядка 22 МВт, а потребление электроэнергии — порядка 11 млн. кВт∙ч в месяц.
Электроснабжение осуществляется от двух главных понизительных подстанций (ГПП) 110 кВ с двумя трансформаторами по 40 МВА на каждой:
- ПС 110/6 кВ «ЗИВ» (на балансе филиала «Речицкие электрические сети» РУП «Гомельэнерго»). Электроснабжение ТП 6/0,4 кВ, РП и РУ 6 кВ — по кабельным линиям 6 кВ (на балансе «СветлогорскХимволокно»).
- ПС 110/10 кВ «Лавсан» (на балансе «СветлогорскХимволокно») — электроснабжение ТП 10/0,4 кВ, РП РУ 10 кВ.
Для распределения энергии и преобразования напряжения до 0,4 кВ на предприятии используются 80 ТП 10/0,4 и 6/0,4 кВ, оснащенных трансформаторами мощностью от 250 до 1600 кВА.
Цех электроснабжения обеспечивает исправное состояние и безопасную эксплуатацию: ГПП 110/10 кВ, ТП, РП и РУ 6 и 10 кВ; электродвигателей 6 и 10 кВ; кабельных сооружений и сетей 6 и 10 кВ; воздушных линий 0,4 кВ; электрооборудования и кабельных сетей 0,4 кВ производственных цехов и участков ОГЭ и ОГМ; ТП, кабельных сетей и воздушных линии 6 и 10 кВ, находящихся на балансе предприятия и расположенных вне его территории; сооружения специального и вспомогательного назначения, зданий заводоуправления; преобразователей частоты (по программе энергосбережения); средств релейной защиты и автоматики, связи, сигнализации и радиотрансляции.
Цех электроснабжения включает следующие подразделения:
- участки по ремонту и обслуживанию электрооборудования сетей и подстанций; цехов ОГЭ и ОГМ;
- монтажно-наладочный участок;
- группа релейной защиты, автоматики и преобразовательных устройств;
- группа автоматизации производственных процессов;
- участок связи и противопожарной автоматики.
Тепловая энергия в виде отборного и редуцированного пара с параметрами Р = 0,9 МПа; t = 220 °С поступает от Светлогорской ТЭЦ «Гомельэнерго». Потребление пара составляет в среднем 14 т/ч. Паропроводы от ТЭЦ находятся на балансе «СветлогорскХимволокно». Тепловая энергия используется для технологических нужд, подогрева сетевой воды и воды в пароводяных теплообменниках системы ГВС. Возврат конденсата на ТЭЦ по договору — 23 %, фактически – более 50%.
Холодоснабжение и воздухоснабжение
Снабжение цехов предприятия искусственным холодом (хладоноситель — охлажденная вода 6,5–8,5 °С) для кондиционеров и сжатым воздухом для технологических нужд обеспечивает воздушно-холодильно-компрессорная станция (ВХКС).
ВХКС включает компрессорную станцию на основе двух энергоэффективных турбокомпрессоров «Атлас Копко» и установок осушки сжатого воздуха «Боге». Выработка сжатого воздуха для технологических целей и КИПиА составляет 30 тыс. м3/ч.
Производительность станции по сжатому воздуху составляет 60000 м3/ч, по холоду (8 холодильных установок) – 1645 кВт.
Газоснабжение
Годовое потребление природного газа составляет порядка 50 тыс. нм3. Под давлением 0,3 МПа он поступает на газораспределительные пункты предприятия, где его давление снижается до 0,05 МПа и 0,0003 МПа, а затем на цеховые газораспределительные устройства, где давление снижается до требуемого.
Снабжение тепловой энергией (пар, отопление, ГВС), холодом, сжатым воздухом и природным газом и эксплуатацию входящих в указанные системы оборудования и сетей обеспечивает цех пароснабжения, вентиляции и холодильно-компрессорного оборудования. В состав цеха входят: азотно-кислородная станция (АКС); ВХКС; газовая служба; участки по обслуживанию и ремонту тепловентиляционного оборудования и тепловых коммуникаций.
Водоснабжение и водоотведение обеспечивает цех водоснабжения, канализации, нейтрализации и очистки сточных вод. Водоснабжение осуществляется от подземного и поверхностного (речного) источников.
Подземный водозабор включает четыре артезианские скважины производительностью 200 м3/ч. Для подъёма и транспортировки воды используются энергоэффективные погружные и повысительные насосы с регулируемым приводом. Артезианская вода используется для хозяйственно-бытовых нужд и кондиционирования.
Поверхностный источник — береговая насосная станция на р. Берзина, производительностью до 800 м3/ч. Речная вода используется для технологических и вспомогательных нужд. Часть её поступает на водоумягчительную станцию, где приготавливается умягчённая и фильтрованная вода для технологических нужд. Для перекачки воды также используются энергоэффективные насосы с регулируемым приводом на базе преобразователей частоты
Промышленные стоки отправляются на локальные, а затем на биологические очистные сооружения, которые обеспечивают очистку порядка 1 млн. м3 стоков в месяц.
Энергосбережение и экология
«СветлогорскХимволокно» является энергоёмким предприятием, поэтому повышение энергоэффективности рассматривается как реальный способ снижения себестоимости и повышения конкурентоспособности. Основное направление в этой работе — последовательное внедрение инновационного энергосберегающего оборудования и технологий. Так, если в 2010 году потребление ТЭР составляло 73 785 т у.т., а энергоёмкость выпускаемой продукции — 423,45 кг у.т./ тыс. руб., то в 2016 году потребление ТЭР сократилось до 50 615 т у.т., а энергоёмкость — до 259,1 кг у.т./ тыс. руб. (на 39 %).
Внедрение энергоэффективного оборудования и технологий сопровождается как прямым, так и косвенным экологическим эффектом. К таким проектам, безусловно, относится использование низкопотенциальной теплоты охлаждающей воды турбокомпрессоров для отопления с помощью АБТН. Помимо снижения потребления энергии за счёт использования сбросной теплоты, экологическая чистота технологии обеспечивается использованием природного хладагента — воды, а снижение потребления энергоресурсов достигается на основе оборудования, не использующего озоноразрушающих веществ, в частности гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ).
Краткое описание проекта
Проект предусматривает внедрение АБТН для нагрева отопительной воды до температуры 82 °С путём утилизации низкопотенциальной теплоты воды после охлаждения турбокомпрессоров. В качестве греющего источника используется пар давлением 0,6 МПа, подаваемый от Светлогорской ТЭЦ.
Для выработки сжатого воздуха используются 2 турбокомпрессора «Атлас Копко» производительностью по 15 тыс. м3/ч. Теплота сжатия в количестве 1,4 Гкал/ч с температурой 35 °С сбрасывалось с оборотной водой в градирне.
Применение АБТН позволяет утилизировать сбрасываемую теплоту для подогрева отопительной воды, предназначенной для теплоснабжения завода полиэфирной текстильной нити (ЗПТН), полностью покрывая нагрузку с октября по конец декабря и с февраля до апреля. При более низких, пиковых температурах в конце декабря и январе, а также при аварийном снижении мощности АБТН в систему теплоснабжения включается существующая бойлерная ЗПТН.
Все оборудование размещается в помещении ВХКС. Для транспортировки в него и последующей установки АБТН была спроектирована специальная рама-фундамент, которая вместе с АБТН по роликовым направляющим перемещалась на место монтажа.
Все работы от проектирования до монтажа были выполнены специалистами предприятия. Оборудование было поставлено в конце октября 2016 года. Наладка и запуск в эксплуатацию велись специалистами ЗАО «Сервис тепло и хладооборудования» с участием сервисного инженера завода-изготовителя — BROAD. Эта работа заняла 7 дней и была завершена 16 декабря 2016 года.
Абсорбционный бромисто-литиевый тепловой насос (АБТН)
АБТН — устройство непрерывного действия, предназначенное для передачи тепловой энергии от источника с более низкой температурой к источнику с более высокой температурой. В качестве привода используется тепловая энергия. Применяются для получения нагрева воды до 90 °С в системах горячего водоснабжения, отопления, в технологических процессах на предприятиях химической, нефтехимической, легкой пищевой и других отраслей промышленности.
АБТН представляет собой моноблок с теплообменными аппаратами: абсорбером, генератором, испарителем, конденсатором; системой автоматической продувки с вакуумным насосом, насосами абсорбента и хладагента.
АБТН BROAD различной мощности успешно эксплуатируются в Дании, Латвии, Кореи, Китае, Иране и других странах.
Управление и автоматика
Постоянного нахождения обслуживающего персонала у оборудования не требуется.
В комплекте с АБТН поставляются две панели оператора: одна устанавливается в щите КИПиА рядом с АБТН, вторая — в щитовой КИПиА ВХКС. Электрические щиты располагаются в непосредственной близости АБТН.
На панели оператора выводятся следующие данные:
- текущее состояние рабочего процесса с указанием наиболее важных параметров;
- параметры работы в нормальном и аварийном режимах работы;
- предупреждение об отклонении режимных параметров и наличии аварийного режима;
- регистрация аварийных ситуаций;
- формирование базы данных (архива).
Описание технологического процесса
Подогретая в турбокомпрессорах ZH15000 оборотная вода с температурой 35 °С подаётся насосом в количестве до 200 м3/ч в испаритель АБТН, там отдаёт часть теплоты и с температурой 27,6 °С возвращаются обратно в турбокомпрессор.
АБТН передает теплоту сетевой отопительной воде, подогревая её от 60 до 82 °С.
Сетевая вода в количестве 163 м³/ч с помощью циркуляционных насосов подается в конденсатор АБТН. Для испарения воды из раствора бромида лития в генератор АБТН через фильтр DN80 (поставляется с АБТН) подаётся пар давлением 0,6 МПа в количестве 3740 кг/ч. После передачи теплоты конденсат пара отводится через конденсатоотводчик в пункт сбора конденсата. Конденсат от фильтра пара отводится в общую линию отвода конденсата через конденсатоотводчик и обратный клапан.
АБТН в автоматическом режиме регулирует тепловую нагрузку от 20 до 100 % по задаваемой требуемой температуре сетевой воды на выходе из АБТН, а также в зависимости от количества теплоты снимаемой от турбокомпрессоров ZH15000. Регулировка происходит с помощью регулирующего клапана на подаче пара в АБТН и с помощью циркуляционного насоса с частотным приводом.
Экономические результаты внедрения АБТН
Внедрение АБТН на «СветлогорскХимволокно» внесло весомый вклад в повышение энергоэффективности предприятия. Реализация проекта подтверждает экономические, экологические и технические преимущества использования абсорбционных технологий
Стоимость проекта, который финансировался из собственных средств «СветлогорскХимволокно», составила порядка 432 000 руб. Ожидаемый срок окупаемости — 2 года. Внедрение АБТН даёт реальные экономические выгоды в виде снижения потребления тепловой энергии на отопление на 1,48 Гкал/ч.
Согласно ТЗ на подаче оборотной и сетевой воды в АБТН, на выходе из АБТН (горячая вода) и на паре установлен учёт с помощью теплосчётчиков. За период со дня запуска (2 месяца) экономический эффект составил около 2 000 Гкал.