Программно-информационная система «ОптиМет»

4) ОАО «Северсталь» (Череповецкого  МК).

 ПИС «ОптиМет» была  также применена при оптимизации  технологических процессов и  ТЭБ Карагандинского МК (Казахстан); Днепропетровский промузел в  составе Днепровского МК, Днепропетровского  и Баглейского коксохимических  заводов (Украина); металлозавода фирмы DAJSBRUK (Финляндия) и др.

 

Кроме того, ПИС «ОптиМет» была использована при энергоаудите:

1) систем энергоснабжения  гг. Ноябрьск, Салехард и пос. Аксарка, Харсаим ЯНАО;

2) Молдавской ГРЭС и  электоэнергетической системы Республики  Молдова;

3) ряда линейных компрессорных  станций (ЛКС) ООО «Мострансгаз»  и «Волгатрансгаз».

Эти примеры свидетельствуют о возможности решения оптимизационных задач с помощью ПИС «ОптиМет» не только в металлургии, но и в системах транспорта газа, объектах большой и малой энергетики.

 

5. Пример использования «ОптиМет»

 

В качестве примера применения ПИС «ОптиМет» на рис. 1 приведены результаты оптимизации топливно-энергетического

баланса (ТЭБ) усреднённого МК России с годовым потреблением ТЭР до оптимизации 8362 тыс. тут, а после оптимизации 7474 тыс. тут при внедрении системы.

Рис. 1. Оптимальный ТЭБ усредненного МК России

Оптимизация производилась по минимуму затрат на покупные ТЭР при неполной замене  существующей паросиловой части ТЭЦ-ПВС на ПГУ с КУ. При этом в КС ГТУ, входящих в состав ПГУ, предполагалось сжигать смесь природного (400 тыс. тут) и доменного газа (566 тыс. тут), получая с электроэнергией 344 тыс. тут, а с паром после КУ 518,6 тыс. тут. Следовательно, КПД ИТ в ПГУ должен составлять 89,3 %.

В энергетических котлах (ЭК) ТЭЦ-ПВС предполагалось сжигать коксовый газ (659 тыс. тут) с небольшой добавкой природного газа (26,7 тыс. тут) и угля (3,1 тыс. тут), т.е. в сумме 688,8 тыс. тут, получая с паром на выходе из ЭК 616 тыс. тут с КПД ЭК 89,4 %. Доменный газ является энергетическим отходом (горючим ВЭР) доменного производства, а коксовый газ - сопутствующим энергетическим продуктом коксохимического производства МК.

Основная часть выработки пара в КУ (494 тыс. тут) направлена на выработку ЭЭ (136тыс. тут) и отпуск теплоты из производственных (4,6 тыс. тут) и отопительных отборов (148 тыс. тут) турбин среднего давления типа ПТ. Следовательно, КПД паротурбинных установок среднего давления составляет 58,4 %, а КПД ИТ ПГУ – 52,2 %, что свидетельствует о заметной доле конденсационной выработки ЭЭ и целесообразности перевода ПТ на ухудшенный вакуум для подогрева подпиточной и добавочной воды в конденсаторах.

Основная часть пара ЭК (340 тыс. тут) направляется в паровые турбины для привода воздуходувок доменного дутья (ТВД), а остальной пар ЭК направляется в теплофикационные турбины высокого давления (236,7 тыс. тут) и РОУ (39,4 тыс. тут). При этом в теплофикационных турбинах выработка ЭЭ составляет 78,9 тыс. тут, а отпуск теплоты – 204,8 тыс. тут. Следовательно, КПД ИТ части топлива, затраченной на выработку ЭЭ и ТЭ в паросиловой части ТЭЦ-ПВС составляет 100*283,7/[(688,8*276,1)/616)] = 91,9 %, что выше КПД энергетических котлов и свидетельствует о наличии соответствующего небаланса. Одна из возможных ошибок кроется  в небалансе энергии по паровым турбинам (ПТ) типа Р и ПТ паросиловой части (табл. 1).

 

Таблица 1

 

Расчет по данным на рисунке 1 показывает, что небаланс по ПТ типа Р ниже заданного отвода на 15 тыс. тут, а по ПТ типа ПТ – выше заданного отвода на 7,4 тыс. тут. Полагая, что отвод ТЭР соответствует заданному энергопотреблению (п. 3), минимально необходимый подвод ТЭР к турбинам может быть получен при внутреннем относительном КПД турбин ηoi = 0,85; электромеханическом КПД ηэм = 0,985 и отсутствии потерь в конденсаторах (Qк = 0). Этому условию соответствует работа турбин типа ПТ с приблизительно постоянным отпуском теплоты из отбора Т (на ГВС)  и минимальным пропуском пара в конденсатор с утилизацией теплоты конденсации.

Даже в таком гипотетическом случае минимально необходимый подвод ТЭР к ПТ паросиловой части должен составлять 295,3 тыс. тут (п. 4) вместо 236,7 тыс. тут. Следовательно, причина небаланса кроется в некорректном распределении ТЭР между ПТ ТВД и ПТ паросиловой части ТЭЦ-ПВС или в заниженном расходе ТЭР на ЭК.

Приведённая оценка не умаляет принципиальной ценности ПИС «ОптиМет», но свидетельствует о необходимости обратить внимание её разработчиков на корректность формирования и работы модулей проверки полученных результатов.

Подобным же образом возможен анализ ТЭБ основных производств МК. Студентам, по-видимому, полезно краткое описание их технологических процессов с количественной иллюстрацией по потреблению ТЭР. Рассмотрим это на примере  наиболее энергоёмкого производства МК, каким является доменное производство (ДП). В оптимальном балансе приход ТЭР в ДП составляет 4942 тыс. тут, из которых покупные ТЭР составляют 3996 тыс. тут (кокс из покупных коксующихся углей – 3519 тыс. тут, природный газ на доменные печи 418 тыс. тут и кауперы 58,7 тыс. тут), а остальное (946 тыс. тут) приходится на доменный газ (ДГ) для кауперов.

Общий выход ДГ из доменных печей с учётом потерь составляет 1796 – 215 = 1581 тыс. тут. Его остаток после топливообеспечения кауперов (1581 – 946 = 635 тыс. тут) используется на ТЭЦ-ПВС (до оптимизации ТЭБ в энергетических котлах, а после оптимизации – в камерах сгорания ГГУ в составе ПГУ с КУ, где доменный газ сжигается в смеси с природным газом). Таким образом, использование ТЭР в доменном производстве, включая газоочистку, составило 4942 – 1581 = 3361 тыс. тут (45 % общего потребления ТЭР на МК), а коэффициент использования ДГ на МК 88 % от выхода.

Результаты описанной оптимизации ТЭБ по минимуму затрат на покупные ТЭБ при применении на ТЭЦ-ПВС ПГУ с КУ и сжигании в КС смеси доменного и природного газа представлены в табл. 2.

 

 

 

Таблица 2

Приведенный пример иллюстрирует широкие возможности ПИС «ОптиМет», включая наглядность представления полученных результатов до и после оптимизации. В частности, применение ПИС «ОптиМет» обеспечивает оптимизацию структуры ТЭБ с минимумом затрат на покупные ТЭР.

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Аттетков, А.В. Методы оптимизации: Учебное пособие / А.В. Аттетков, В.С. Зарубин, А.Н. Канатников. - М.: ИЦ РИОР, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 270 c.

2. Зайцев, М.Г. Методы оптимизации  управления и принятия решений: Примеры, задачи, кейсы: Учебное пособие / М.Г. Зайцев, С.Е. Варюхин; Рецензент  С.Р. Филонович. - М.: ИД Дело РАНХиГС, 2011. - 640 c.

3. Интернет источник: http://vunivere.ru/work33768/page82

4. Интернет источник: http://www.gisinfo.ru/projects/13.htm