Потенциал энергосбережения предприятий промышленной переработки молока на примере ОАО «Беллакт»

Рассматривается потенциал энергосбережения в результате совершенствования энергообеспечения и энергоиспользования путем вовлечения в оборот низкотемпературных тепловых ВЭР в ОАО «Беллакт» за счет регенерации и с помощью абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов. Заявлено, что это обеспечит ОАО «Беллакт» экономию тепловой энергии на котельной до 40% и годовое снижение импорта природного газа в страну на величину до 5,8 тыс. т у.т. Годовые затраты ОАО «Беллакт» на закупку природного газа уменьшатся на 1,7 млн USD. 

Предлагается внедрение в ОАО «Беллакт», а также на других перерабатывающих предприятиях пищевой промышленности собственного комбинированного производства преобразованных энергоресурсов.

Показаны пути совершенствования энергообеспечения преобразованными энергоресурсами. Дана оценка потенциала энергосбережения путем совершенствования теплотехнологического энергоиспользования.

М.П. Малашенко, заместитель Председателя Госстандарта – директор Департамента по энергоэффективности

В.Н. Романюк, проф., д.т.н., гл. специалист РУП «БЕЛТЭИ»

А.А. Бобич, к.т.н., вед. инженер РУП «БЕЛТЭИ»

А.А. Богдан, магистрант БНТУ

Введение

Промышленное производство, в частности, переработка мясомолочного сырья, напрямую связаны с энергетической безопасностью Беларуси [1–6]. Как отметил заместитель премьер-министра республики Александр Субботин, «…производители сельскохозяйственной продукции из Беларуси будут стремиться усилить позиции на внешних рынках после преодоления кризиса и экономического спада, связанных с пандемией…» [7]. Беларуси требуется диверсифицировать экспорт, увеличивая количество стран, куда будет направляться ее продовольственная продукция, однако, по словам вице-премьера, основное место в этих планах отводится России [7]. Туда экспортируется до 50% промышленной продукции Беларуси.

Важную информацию дает анализ структуры экспорта продукции белорусских пред-приятий в Россию. Упомянутая структура приведена в российской «Экспресс газете» № 34 от 24.08.2020 г., см. рисунок 1. Как следует из рисунка, четверть экспортной выручки от продукции промышленного производства Беларуси в Россию приходится на продукцию мясомолочной промышленности, что составляет наибольший вес в структуре валютных поступлений от экспорта в Россию. По данным российской прессы (газета «Комсомольская правда»), около 15% ассортимента молочной продукции в магазинах России – белорусского производства. 

Изложенное придает особую значимость всем возможным мероприятиям, повышающим конкурентоспособность продукции концерна «Белгоспищепром» и прочих соответствующих однопрофильных предприятий вне рамок концерна. На фоне выявленной значимости производства мясомолочной продукции вызывает озабоченность то обстоятельство, что Россия бурно развивает собственное производство и за счет известных различий со стоимостью энергоресурсов в нашей стране и в России себестоимость производства продукции родственных технологий оказывается более высокой на предприятиях Беларуси.

Как показывает ситуация с санкционным воздействием стран Запада на Россию, потеря их производителями рынков является процессом необратимым, поскольку освободившиеся ниши успешно занимают производители как самой России, так и иных стран. В условиях такой жесткой конкуренции только качества продукции и бренда производителя оказывается недостаточно для сохранения и укрепления позиций, требуется снижать себестоимость. Решение этой задачи в наших условиях возможно, прежде всего, за счет уменьшения энергетической составляющей себестоимости продукции.

Существующее положение в ОАО «Беллакт»

Как и все предприятия мясомолочной промышленности, ОАО «Беллакт» основную часть энергии потребляет в тепловой форме, рисунок 2. Представляет также интерес анализ изменений структуры приходной части энергобаланса в свете импорта природного газа в Республику Беларусь, а также в плане финансовой нагрузки на ОАО «Беллакт», рисунок 2.  

Соотношение перечисленных на рисунке 2 структур балансов энергии во времени до-статочно стабильно, см. рисунок 3.

Абсолютные показатели потребления энергоресурсов за последние 13 лет приведены на рисунках 4, 5.

Из приведенных данных следует, что в отношении непосредственного потребления преобразованных энергоресурсов ОАО «Беллакт» является теплотехнологическим предприятием, на котором более 83% энергоресурсов потребляется в тепло-вой форме, и в этой связи основные усилия по энергосбережению надо сосредоточить на снижении потребления тепловой энергии, однако, не все так однозначно. В части импорта природного газа для работы котельной предприятия (для генерации требуемых теплоносителей использование природного газа безальтернативно) тренд развивается в сторону снижения роли тепловой энергии. Это связано с тем, что электроэнергии для ОАО «Беллакт» генерируется по менее совершенной раздельной технологии конденсационных электростанций. Наконец, предприятиям, и это бесспорно, важна стоимость приобретения энергоресурсов. Расходы же на обеспечение ОАО «Беллакт» обоими видами преобразованных энергоресурсов, в отличие от объемов их потребления, оказываются близки: на приобретение электроэнергии затрачивается ≈42%, на приобретение природного газа – ≈58%. В этой ситуации задача снижения энергетической составляющей себестоимости продукции ОАО «Беллакт» может быть решена комплексно, когда совершенствуется и упомянутое ранее энергообеспечение при переходе на когенерацию на базе собственного теплового потребления, и развитие энергопотребления путем подавления рассеяния тепловой энергии у ключевых технологических потребителей.

Основным технологическим теплоносителем в волковысском ОАО «Беллакт» является влажный пар разного давления. Общая установленная теплопроизводительность котельной 44 Гкал/ч. На котельной имеется пять паровых котлов: три котла ДЕ-16/24 и два котла ДЕ-10/24 с рабочим давлением влажного пара 2,0 МПа. В эксплуатации постоянно находятся 3 котла и 1 – в горячем резерве. Котлоагрегаты изготовлены Бийским котельным заводом и предназначены для работы на газе и мазуте. Из данных рисунка 4 следуют хорошие показатели работы котельной и их постоянное улучшение за истекший период: удельный расход условного топлива уменьшился со 161,8 в 2007 году до 155,7, 156,0 и 155,4 кг/Гкал соответственно в 2017, 2018 и 2019 годах. Доминирование теплотехнологической нагрузки определяет равномерную нагрузку котельной в течение года, что благоприятствует достижению высоких показателей работы котельной. 

Использование в технологическом процессе холода, генерируемого аммиачной парокомпрессионной холодильной машиной (ПКХМ) для охлаждения молока, воздуха в технологии сушки и кондиционирования, а также сезонное возрастание переработки молока в межотопительный период объясняют летнее увеличение потребления электроэнергии.

Очевидно, что адрес дальнейшего энергосбережения лежит, с одной стороны, не-посредственно в улучшении энергоиспользования при обеспечении теплотехнологии предприятия, с другой стороны, в снижении затрат, связанном с переходом к собственному комбинированному энергообеспечению.

Совершенствование энергообеспечения преобразованными энергоресурсами

К сожалению, предприятия пищевой промышленности в массе своей не успели внедрить собственное комбинированное  производство преобразованных энергоресурсов, которое, по общему признанию, в наших условиях является наиболее эффективным решением обозначенной задачи и с энергетических, и с экономических позиций [8]. Сегодня, в условиях известной неопределенности с ситуацией в энергетике в контексте ввода Белорусской АЭС внедрение на предприятиях собственного когенерационного производства дешевых преобразованных энергопотоков заторможено. Данная ситуация чревата уменьшением конкурентоспособности продукции в связи с высокой энергетической составляющей ее себестоимости и обусловленной этим потерей объемов основной составляющей белорусского экспорта в Россию, что недопустимо. В обозримом будущем необходимо пересмотреть и изменить изложенную неблагополучную ситуацию, относящуюся к энергообеспечению теплотехнологических предприятий.

Кроме всего изложенного, энерготехнологическая когенерация может обеспечить для страны на один мегаватт установленной электрической мощности годовое снижение потребления природного газа от 1,5 до 2 тыс. т у.т., уменьшение выбросов диоксида угле-рода на 3 тыс. т, с соответствующей экономической выгодой при возможной выплате за снижение объемов его выхлопа в стране и продаже квот на выброс этого газа до 20 USD за тонну, и только это может обеспечить увеличение дохода до 60 тыс. USD на 1 МВт потребляемой мощности электроэнергии в течение года. Общую мощность подобных установок на предприятиях мясомолочной промышленности можно оценить величиной ≈100 МВт. Безусловными ограничениями, с которыми необходимо считаться во всех случаях, являются:

• отсутствие выдачи электроэнергии в энергосистему, т.е. полное внутреннее электропотребление;
• полное использование теплоты комбинированной выработки при охлаждении уходящих выхлопных газов до температур в диапазоне 40–110°C;
• участие когенерационного комплекса предприятия в обеспечении графика электрических нагрузок энергосистемы в течение суток.

Передача генерации указанной величины ≈100 МВт для всех пищевых предприятий не усложнит эксплуатацию оборудования в энергосистеме, а с учетом беспроблемного вывода из генерации когенерационных установок в часы ночных провалов потребления электроэнергии в стране, обеспечит снижение остроты задач, связанных с обеспечением графика нагрузок энергосистемы.

Для ОАО «Беллакт», на основании графиков нагрузок (рисунок 5) электрическую мощность когенерационного комплекса в первом приближении можно определить на уровне 2,2–2,5 МВт. Электрический абсолютный КПД газопоршневого агрегата должен быть не менее ≈43% при коэффициенте использования топлива более ≈86 %. ОАО «Беллакт» получит годовую экономию финансов до ≈1,2 млн USD при тарифе 120 USD и себестоимости собственной электроэнергии на уровне ≈50–60 USD за мегаватт-час.

Тепловая мощность когенерационного комплекса составит величину ≈2,5 МВт (≈2,1 Гкал/час), из них генерация пара составит величину на уровне ≈0,8 Гкал/час, нагрев сетевой воды с температурой 95°C – ≈1,3 Гкал/час.

В результате снижение импорта природного газа в страну может составить не менее ≈4 тыс. т у.т. в год, уменьшение выбросов диоксида углерода – ≈7 тыс. т в год.

При всей значимости для теплотехнологических предприятий пищевой промышленности снижения финансовой нагрузки от энергообеспечения производства путем перехода к собственному комбинированному производству преобразованных энергопотоков, следует понимать, что энергосбережение для мясомолочной отрасли необходимо и возможно достаточно успешно развивать путем совершенствования энергопотребления теплотехнологий. Для предприятий мясомолочного производства потенциал уменьшения потребления природного газа на этом пути значителен и может обеспечить снижение остроты проблемы снижения себестоимости их продукции. К числу таких предприятий, продукция которых востребована на рынках соседней России, относится и ОАО «Беллакт», г. Волковыск, на примере которого ниже изложена попытка рассмотрения примера дальнейшего развития энергопотребления пищевых производств.

Совершенствование энергопотребления преобразованных энергоресурсов

Генерируемый в паровых котлах пар поступает в общий паровой коллектор, который предназначен для распределения пара по технологическим цехам предприятия, на нужды отопления и горячего водоснабжения, а также на собственные нужды котельной. Отопление предприятия осуществляется по температурному графику 95/70°С. Горячая вода на нужды ГВС подогревается до 60°С. Отопительная нагрузка в среднем зимнем режиме составляет 1,3 Гкал/ч. Относительно высокое давление влажного пара, генерируемого в котлах, необходимо для обеспечения нагрева сушильного агента (воздух) до температуры порядка 190°C. В тех случаях, где в технологических процессах требуется пар более низкого давления, на технологических паропроводах потребителей установлены редукционно-охладительные устройства (РОУ), в которых происходит дросселирование пара до требуемого давления.

Влажный водяной пар давлением 1,2–1,7 МПа используется на вакуумвыпарных установках (ВВУ). Работа ВВУ связана с необходимостью рассеивания в окружающую среду через градирни тепловых потоков мощностью ≈1 МВт (0,9 Гкал/ч). Температуры оборотной воды, охлаждаемой в градирне, составляют 40/30°С.

Сушка молока осуществляется на двух сушильных линиях с расходом сушильного агента, приведенного к нормальным условиям, на одной линии 39 тыс. м3/ч, на другой – 42 тыс. м3/ч, с температурой на входе 187°C. Отработавший сушильный агент (воздух) с температурой 80–90°С выбрасывается в окружающую среду. Нетрудно оценить количество тепловой энергии, рассеиваемой с отработанным сушильным агентом, на уровне до ≈1,6 Гкал/ч в межотопительный период и до ≈2,2 Гкал/ч в отопительный период.

При работе парокомпрессионной холодильной машины (ПКХМ) в окружающую среду в зависимости от периода года через градирню рассеивается от 0,42 до 0,75 Гкал/ч тепловой энергии. Температуры оборотной воды, отводящей теплоту процесса конденсации хладагента ПКХМ, составляют – 60/45°С.

Не затрагивая технологические промышленные стоки, побочные тепловые потоки котельной и др., только перечисленные низкотемпературные тепловые ВЭР от ВВУ, сушилок молока и ПКХМ составляют величину 3–4 Гкал/ч. При стоимости тепловой энергии до 40–50 USD за Гкал и учитывая режим работы выпарных и сушильных установок, связанный с необходимостью санитарной обработки технологического оборудования, когда до 7 часов в сутки идет очистка и мойка, за год рассеивается тепловая энергия на сумму порядка 1,0 млн USD.

Другим источником низкотемпературных тепловых ВЭР, который нельзя сбрасывать со счетов, является сама котельная, где охлаждение дымовых газов позволяет получить снижение потребления природного газа на величину до ≈15%, или снижение расхода природного газа до ≈1,5 Гкал/час [9].

Из анализа технологического теплопотребления следует вывод: на предприятии в достаточном количестве имеются низкотемпературные тепловые потоки – вторичные энергетические ресурсы (ВЭР), которые возможно и необходимо использовать. В первом приближении, потенциал низкотемпературных тепловых ВЭР можно оценивать как до ≈4 Гкал/ч, или в годовом денежном исчислении до ≈1,2 млн USD. Для реализации указанного потенциала требуется внутри предприятия найти потребителей тепловой энергии с водяным теплоносителем с температурным уровнем порядка 85°C. Это возможно только с привлечением теплотехнологических потребителей. Однако, на ОАО «Беллакт» основным теплоносителем является пар и это определяет барьер, который при содействии, понимании и желании технологов преодолим.

Как показывает опыт, такая же ситуация несоответствия структур генерируемых и потребляемых теплоносителей, как в рассматриваемом случае пара и сетевой воды, имеет место на большинстве предприятий [8].

Примером тому может быть ОАО «Мозырьсоль», где по технологии требуется только пар и где тем не менее выполнен проект, который успешно прошел экспертизу РУП «Главгосстройэкспертиза». Реализация такого решения непроста, что иллюстрирует принципиальная тепловая схема производства ОАО «Мозырьсоль», в которую интегрировано оборудование, обеспечивающее процесс утилизации 4,8 Гкал/ч теплоты, отводимой от барометрического конденсатора и рассеиваемой, в штатном режиме по существуюшей схеме, в градирне. Утилизация указанной теплоты посредством абсорбционного теплового насоса позволила получить 12 Гкал/ч теплоты с сетевой водой, предназначенной для первых низкотемпературных ступеней нагрева исходного рассола поваренной соли перед питательными баками, нагрева очищенного рассола перед корпусами ВВУ, нагрева сушильного агента, а также непосредственно для нужд отопления, вентиляции и ГВС предприятия, см. рисунок 6.

В приведенном примере имеет место переход от одноступенчатой штатной схемы к более сложной двухступенчатой тепловой обработке сырья. Однако, при этом штатная схема полностью сохраняется, чем обеспечивается безусловная надежность функционирования основной теплотехнологии. Снижение затрат за счет привлечения низкотемпературных тепловых ВЭР к тепловой обработке сырьевых потоков основной теплотехнологии оценивается до 1,0–1,5 млн USD в год.

Оценка потенциала энергосбережения путем совершенствования теплотехнологического энергоиспользования

Всех потребителей тепловой энергии ОАО «Беллакт» можно разбить на группы в зависимости от вида и параметров используемых теплоносителей:

Теплотехнологические:

• непосредственный нагрев сырьевых потоков (молока);
• генерация сушильного агента для сушилок сухого молока.

Системы теплоснабжения и горячего водоснабжения:

• отопления и вентиляции;
• санитарной мойки технологического оборудования;
• горячего водоснабжения.

Теплотехнологическая нагрузка. Нагрузка потребителей первой группы, связанной непосредственно с теплотехнологией, прежде всего, потому что при непрерывном режиме производства с нагревом сырьевых потоков, характеризуется большим годовым числом часов работы с номинальной мощностью. Оно является важнейшим экономическим показателем, обуславливающим наименьший срок возврата инвестиций. И если специалисты предприятия понимают значимость изменений технологического энергоиспользования и не противятся назревшим преобразованиям, необходимо использовать предоставляемые возможности, что и имеет место в ОАО «Беллакт».

Теплотехнологическая нагрузка ОАО «Беллакт» связана во-первых с генерацией сушильного агента, требуемого для получения «сухого» молока, и во-вторых с непосредственной тепловой обработкой сырьевых потоков. Нагрузка последних в среднем составляет до ≈6,3 т/ч влажного пара давлением 4 ати. При тепловом эквиваленте греющего пара, значение которого колеблется на уровне 0,6 Гкал/т, средний расход тепловой энергии потребителей рассматриваемой группы составляет величину порядка ≈3,8 Гкал/ч. Температура нагрева молока находится на уровне 70°C, и в этом случае очевидна возможность использовать в качестве греющего теплоносителя воду с температурой 85–95°C. В данном случае за счет низкотемпературных тепловых ВЭР будет достигнуто снижение нагрузки на котельную не менее ≈1,6 Гкал/час.

Годовое число часов работы оборудования можно оценить величиной ≈6,6 тыс. часов исходя из того, что за цикл оборудование находится в работе 22 часа, в течение 6 часов происходит санитарная обработка оборудования (мойка), и в течение 1 часа – осмотр и подготовка к запуску оборудования. С учетом числа часов работы оборудования тепловой обработки молока, годовое снижение генерации пара на котельной составит до 10 тыс. Гкал в год. Соответствующая схема нагрева молока в отделении предварительной подготовки молока и сливок приведена на рисунке 7.

Следует отметить, что в существующих на предприятии аппаратах пар используется для нагрева промежуточного теплоносителя, которым является вода, обеспечивающая требуемый режим тепловой обработки молока. В этом контексте вопрос перехода на первичный водяной теплоноситель связан во-первых с безусловным сохранением надежности обеспечения основной технологии и сохранением качества продукции; во-вторых состоит в определении возможности использования первичного водяного теплоносителя непосредственно для нагрева молока без применения промежуточного теплоносителя. Если последнее невозможно и необходимо сохранение промежуточного теплоносителя, потребуется рассмотреть возможность увеличения времени тепловой обработки молока при нагреве до требуемой температуры, или увеличивать теплопередающие площади теплообменников, или искать иные схемные решения. 

Часовой расход молока после одной линии на вукуумвыпарную установку (ВВУ) составляет 10 т/ч, от второй линии – еще 12 т/ч. Температура молока перед ВВУ составляет порядка 4–5°С. Молоко подогревается с помощью парового теплоносителя через вспомогательный промежуточный водяной теплоноситель, обеспечивающий безопасный нагрев сырьевого потока до температуры порядка 70°С. Расход теплоты для подогрева молока перед ВВУ первой линии в среднем составляет величину 0,65 Гкал/ч, а второй линии – 0,78 Гкал/ч. Суммарный расход теплоты на подогрев молока перед ВВУ составит 1,43 Гкал/ч. Не-посредственно для обеспечения высокотемпературного нагрева в работе ВВУ потребуется до ≈0,7 Гкал/час пара.

Часовое снижение расхода теплоты на обе линии сушки составит те же 1,43 Гкал, или не менее ≈9,4 тыс. Гкал в год, что в течение указанного периода может обеспечить снижение затрат на 0,42 млн USD. Соответствующая схема нагрева молока перед ВВУ приведена на рисунке 8.

Теплотехнологическая нагрузка ОАО «Беллакт», связанная с генерацией сушильного агента (воздуха), необходимого для получения «сухого» молока, требует использования теплоносителя, обеспечивающего нагрев воздуха до 180–200°C, что в условиях ОАО «Беллакт» достигается за счет влажного пара давлением 2,0 МПа. Остановимся на нагреве основного потока сушильного агента, поступающего непосредственно в распылительную сушильную камеру. Температура воздуха перед нагревом в среднем составляет в отопительный период 0°C, в межотопительный период – 15°C. В этом случае рационален и более легко осуществим переход на двухступенчатый нагрев воздуха:

• Первая, низкотемпературная ступень обеспечивает нагрев воздуха перед существующим штатным генератором сушильного агента путем регенерации теплоты от уходящего сушильного агента. Использование теплоты охлаждения отработанного сушильного агента позволяет нагреть воздух перед штатным паровым калорифером до 80°C. Расход пара на сушку за счет такой регенерации теплоты в схеме сушильного агрегата составит ≈45% в отопительный период, в межотопительный период – до 35%.
• Вторая, высокотемпературная ступень нагрева сушильного агента представлена существующим штатным паровым калорифером и безусловно обеспечивает требуемую температуру сушильного агента 180°C в любом случае: как при работе, так и при остановке низкотемпературной ступени нагрева. Разделением аэродинамического тракта добавляемой низкотемпературной ступени нагрева и существующей штатной схемы нагрева сушильного агента обеспечивается сохранение аэродинамики штатного аэродинамического тракта сушильного агрегата и требуемое безусловное надежное функционирование основной технологии при отсутствии усложнения эксплуатации системы.

Часовое снижение расхода теплоты на обе линии сушки составит до 1,9 Гкал в отопительный период и до 1,6 Гкал в межотопительный период, или не менее ≈11,5 тыс. Гкал в год, что в течение указанного периода может обеспечить снижение затрат на 0,52 млн USD. Соответствующая схема двухступенчатого регенеративного нагрева сушильного агента приведена на рисунке 9.

Следует отметить, что во-первых при этом сохраняется без изменения аэродинамика штатной схемы, во-вторых при выводе из работы создаваемых калориферов низкотемпературной ступени нагрева сырьевых потоков тепловая обработка последних обеспечивается безусловно с помощью штатной схемы, находящейся в непрерывной работе. 

В приведенном варианте технологическое оборудование в работе в году находится 6,6 тыс. часов и снижение годового потребления пара потребителей первой группы составит величину до 21 тыс. Гкал, что эквивалентно ≈1,0 млн USD.

Нагрузка потребителей системы теплоснабжения, горячего водоснабжения и нагрева воды для санитарной обработки оборудования. Указанные нагрузки достаточно переменчивы. Нагрузка ГВС оценивается в 0,02 Гкал/ч, что составляет величину, соизмеримую с погрешностью исходных данных, используемых для расчетов. Нагрузка отопительная средняя зимняя зависит от температур окружающего воздуха в отопительный период и может быть принята на уровне ≈1,3 Гкал/ч при продолжительности отопительного периода ≈4,6 тыс. часов, при этом среднегодовая нагрузка составит до ≈0,75 Гкал/ч. Нагрузка, связанная с нагревом воды санитарной обработки, требует уточнения, что можно сделать, например, по величине технологических канализационных стоков, которые в среднем за сутки составляют до 3 тыс. м3. В этом случае нагрузку нагрева воды для санитарной обработки оборудования можно на данном этапе принять на уровне ≈1 Гкал/ч. Суммарная нагрузка рассматриваемых потребителей в отопительный период оценивается до ≈2,3 Гкал/ч, в межотопительный – до ≈1 Гкал/ч. За счет использования низкотемпературных тепловых ВЭР с помощью абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов (АБТН) возможно обеспечить в течение года по данной группе всех потребителей и получить уменьшение нагрузки на котельную в отопительный период на 1 Гкал/ч и в межотопительный период – на 0,4 Гкал/ч. Использование ВЭР имеет безусловный приоритет.

Еще больший эффект может быть достигнут при установке противоточного газоводяного поверхностного кожухотрубного теплообменника для нагрева воды за счет процесса охлаждения уходящих дымовых газов котельной и нагрева сетевой воды и горячей воды. Приведенная ранее оценка охлаждения дымовых газов определяет соответствующую теплоту до ≈1,3 Гкал/ч.

С учетом снижения расхода дымовых газов от котельной из-за внедрения рассматриваемых мероприятий, энергосберегающий потенциал данных тепловых ВЭР котельной может уменьшиться до величины ≈1 Гкал/ч, что необходимо использовать в первую очередь для покрытия нагрузки потребителей этих групп. Этот вариант определенно предпочтителен и обеспечивает снижение годовой нагрузки на котельную на величину 6,3 тыс. Гкал за счет замещения нагрузок с водяным теплоносителем.

Схема включения АБТН в схему предприятия приведена на рисунке 10.

Суммарное снижение тепловой нагрузки на котельную от реализации всех рассмотренных мероприятий оценивается величиной 37 тыс. Гкал в год, в том числе:

• нагрев сырьевых потоков для тепловой
• обработки молочной продукции, сливок, смесей и проч. – 10 тыс. Гкал в год;
• нагрев сырьевых потоков отделения ВВУ – 9,4 тыс. Гкал в год;
• генерация сушильного агента – 11,5 тыс. Гкал в год;
• система теплоснабжения (отопление и ГВС) – 2,5 тыс. Гкал в год;
• нагрев воды для санитарной обработки технологического оборудования – 3,8 тыс. Гкал в год.

Общее снижение нагрузки на котельную составит до 40%, т.е. на оплату природного газа для котлов, в том числе в теплотехнологии 38% и до 2% в системе отопления, вентиляции и ГВС. В денежном выражении совершенствование теплоиспользования обеспечивает увеличение выручки до 1,7 млн USD в год.

Безусловно, реализация рассмотренных мероприятий потребует изменений, связанных с монтажом трубопроводов и установкой теплообменников, в условиях действующего предприятия и сложившихся компоновок. Вместе с тем, условия конку-рентной борьбы на рынках сбыта обуславливают необходимость совершенствования энергоиспользования. Специалисты-технологи все более и более понимают сложившуюся ситуацию, что создает предпосылки для нахождения приемлемых, компромиссных решений.

Собственное производство электроэнергии на базе когенерационного комплекса обеспечит дополнительное увеличение выручки до 1,2 млн USD в год.

Суммарная дополнительная выручка предприятия составит 2,9 млн USD в год, что может повысить конкурентоспособность предприятия на рынке России. 

Выводы

1. Обеспечить требуемое снижение затрат на предприятиях молочной промышленности возможно только с развитием энергоиспользования внутри самой теплотехнологии путем совершенствования схем тепловой обработки, внедрения регенерации и рекуперации, в том числе с широким вовлечением в процесс тепловой обработки низкотемпературных тепловых ВЭР. Энергосберегающий потенциал на примере ОАО «Беллакт» составляет до 40%, из которых только 2% приходится на систему теплоснабжения, остальные 38% – непосредственно на теплотехнологию.

2. Совершенствование энергопотребления в теплоэнергетической системе ОАО «Беллакт» в абсолютном исчислении дает:

• экономию средств до 1,7 млн USD в год;
• снижение импорта природного газа на величину до ≈5,8 тыс. т у.т. в год;
• снижение выбросов диоксида углерода на ≈10 тыс. т в год.

3. По отдельным участкам приведенные значения энергосберегающего потенциала распределяются следующим образом:

1. В отделении предварительной подготовки молока и сливок (пастеризация) тепловая обработка водяным теплоносителем, нагреваемым с применением низкотемпературных тепловых ВЭР, как альтернатива паровому, используемому на подогрев промежуточного водяного теплоносителя, может обеспечить годовую экономию условного топливе на предприятии до ≈1,6 тыс. т у.т. в год;
2. На участке вакуум-выпарных установок:

• использование водяного теплоносителя, нагреваемого с применением низкотемпературных тепловых ВЭР, для вытеснения пара, используемого на подогрев промежуточного теплоносителя перед ВВУ, может обеспечить годовую экономию на предприятии до ≈1,4 тыс. т у. т. в год;
• применение регенерации в схеме нагрева сушильного агента (воздуха) путем переброса теплоты от уходящего, отработанного потока сушильного агента к исходному потоку воздуха, нагреваемому перед сушильной камерой, обеспечивает вытеснение пара, используемого в штатной схеме для нагрева сушильного агента (воздуха), и может обеспечить годовую экономию на предприятии ≈1,8 тыс. т у.т. в год;

1. в системе отопления, вентиляции и ГВС предприятия утилизация низкотемпературных тепловых ВЭР с применением абсорбционного бромисто-литиевого теплового насоса может обеспечить годовую экономию 0,39 тыс. т у.т. в год;
2. для нагрева горячей воды, требуемой для санитарной обработки технологического оборудования на предприятии, использование низкотемпературных тепловых ВЭР может обеспечить годовую экономию 0,59 тыс. т у.т. в год.

4. Совершенствование энергообеспечения ОАО «Беллакт» путем перехода к комбинированному энергообеспечению преобразованными энергопотоками позволяет:

• установить когенерационный комплекс электрической мощностью до ≈2,5 МВт;
• получить годовую экономию средств на электрообеспечение до ≈ 1,2 млн USD; снижение импорта природного газа в страну на величину до ≈4 тыс. т у.т. в год; снижение выбросов диоксида углерода на ≈7 тыс. т в год.

Литература

1. Директива Президента Республики Беларусь от 14.06.2007 г. № 3 «Экономия и бережливость – главные факторы экономической безопасности государства» (нац. реестр правовых актов Республики Беларусь, 2007 г. № 146, 1/8668. Указом Президента Республики Беларусь внесены изм. 26.01.2016 г. № 26 «О внесении изменений и дополнений в Директивы Президента Республики Беларусь № 3»).
2. Концепция энергетической безопасности Республики Беларусь (утв. Постановлением Совета Министров Республики Беларусь 13.12.2015 г. № 1084).
3. Концепция программы развития промышленного комплекса Республики Беларусь на период до 2020 г. (утв. Постановлением Совета Министров Республики Беларусь 05.07.2012 г. № 622).
4. Михалевич, А.А. Энергетическая безопасность Республики Беларусь: компоненты, вызовы, угрозы [Электронный ресурс]: – 2010. – Режим доступа: http://nmnby. eu/pub/0911/energy_security.pdf – Дата доступа: 26.03.2010.
5. Хрусталев, Б.М. Расширение энергосберегающей базы в условиях централизованного теплоснабжения и доминирования энергоемких технологий / Б.М. Хрусталев, В.Н. Романюк // Энергоэффективность. – 2017. – № 12. – С. 6–23.
6. Опыт Китая и Кореи – очень далеко и очень полезно / Энергия и Менеджмент. – 2013. – №6 (75). – С. 29–36.
7. Александр Субботин: «Мы на этом рынке постараемся зацепиться зубами»  [Электронный ресурс]: – 2020. – Режим доступа: https://yandex.by/turbo/s/belaruspartisan. by/economic/505407/ – Дата доступа: 07.07.2020.
8. Романюк, В.Н. Потенциал комбинированной выработки энергопотоков на базе промышленных теплотехнологий Беларуси / В.Н. Романюк, Д.Б. Муслина,А.А. Бобич, Н.А. Коломыцкая, А.В. Романюк // Известия ВУЗов и энергетических объединений СНГ «Энергетика». – 2012. – №3. – С. 51–63.
9. Романюк, В.Н. Развитие энергосбережения на котельных за счет утилизации низкотемпературных тепловых потоков охлаждения уходящих дымовых газов / В.Н. Романюк, А.А. Бобич // Энергоэффек-тивность. – 2020. – №8. – С. 26–31.
10. Малашенко, М.П. Повышение энергетической эффективности и снижение энергетической составляющей себестоимости продукции теплоэнергетических и тепло-технических производств в современных условиях / М.П. Малашенко, В.Н. Романюк, А.А. Бобич // Энергоэффективность. – 2019. – №8. – с. 8–15.