Ни отраслевая, ни промышленная энергетика не представляют собой единого целого. Их составные части включены в состав промышленных и других предприятий и называются энергетическим хозяйством (энергохозяйством) предприятий.
Энергохозяйство любого предприятия — это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств, предназначенных для обеспечения данного предприятия энергией различных видов.
В этом определении два понятия нуждаются в разъяснении и уточнении: 1) энергетическая установка (энергоустановка) и 2) энергия различных видов.
Энергоустановка — это комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для производства, преобразования, передачи, накопления, распределения или потребления (энергии).
Для большей точности определений целесообразно разграничить понятия:
— собственно энергетическая установка — установка, в которой производится, передается, преобразуется, распределяется энергия любого вида. Отличительной особенностью такой установки является потребление и одновременно производство ею энергетической продукции. Например, энергетический котел потребляет химическую энергию топлива и производит тепловую энергию; электрический трансформатор потребляет электроэнергию и выдает (производит) также электроэнергию, только с другим напряжением и т.д.;
— энергоиспользующая установка — установка, в которой потребляется энергия любого вида для производства неэнергетической продукции. Это многочисленные и разнообразные технологические установки — промышленные печи и котлы, сушилки и нагреватели, механические агрегаты и т.д. Они называются еще установками конечного использования энергии, а энергия, в них используемая, конечной энергией.
Следует отметить еще одну, чрезвычайно важную особенность всех энергоиспользующих технологических установок: они состоят из двух частей — энергетической (энергоприемника) и технологической (технологического аппарата).
Энергоприемник технологической установки — это энергетическая часть технологической установки, в которую поступает энергия извне, где при необходимости подведенная энергия преобразуется в другой вид энергии или изменяются ее параметры и откуда она передается для использования в технологическом аппарате.
В топливопотребляющих технологических установках (печах, нагревателях, котлах, реакторах и т.п.) энергоприемником являются топка, горелка, где химическая энергия топлива превращается в тепловую, термическую энергию. В теплопотребляющих процессах (варочные котлы, выпарные установки, сушилки и др.) энергоприемниками служат теплообменники, при этом тепловая энергия может менять параметры и вид теплоносителя (паром или горячей водой нагреваются холодная вода, растворы, воздух и т.п.). В электропотребляющих процессах и установках электроэнергия преобразуется либо в механическую (электродвигатели), либо в тепловую (электротермия), либо в химическую (гальваника, электролиз) энергию.
Технологический аппарат — это часть технологической энергоиспользующей установки, в которой происходит энергетическое воздействие на обрабатываемый материал и производится неэнергетическая продукция.
В топливопотребляющих процессах технологический аппарат совмещен с энергоприемником (домна, мартеновская печь, конвертор, обжиговые печи и т.д.). Однако бывают установки, где конструктивно энергоприемник и технологический аппарат разделены, например в котлах при наличии выносных топок. В теплопотребляющих установках имеются свои энергоприемники (змеевик, паровая рубашка и т.п.), совмещение происходит при прямом поступлении теплоносителя в аппарат (барботаж), где в большинстве случаев теплоноситель выполняет также роль рабочего тела. В электромеханических процессах всегда имеется рабочий механизм — технологический аппарат, в электротермии — нагревательный или плавильный котел, даже если нагревательный элемент (электронагреватель) конструктивно не разделен с аппаратом.
На предприятиях различают систему энергоснабжения, соответствующую понятию «общезаводское энергохозяйство», и систему энергоиспользования — совокупность технологических и вспомогательных установок конечного использования энергии. Эти системы включают элементы энергетики промышленного предприятия, имеющие каждый свои особенности и выполняющие свою особую роль в отдельных процессах производства и в энергетике в целом.
Система энергоснабжения состоит из следующих элементов:
— заводские источники энергии — топливные склады, газгольдеры, мазутохранилища, электростанции, котельные, машинокомпрессорные, холодильные, воздухоразделительные и другие станции, водозаборы и т.п.;
— заводские энергетические коммуникации — системы топливоподачи, газо- и мазутопроводы, электрические и тепловые сети, воздуховоды и трубопроводы сжатых газов, холодопроводы, водоводы и водопроводы и др.;
— заводские преобразователи энергии — газораспределительные станции, электрические трансформаторы и коммутационная аппаратура, промежуточные теплообменники (бойлеры — пароводяные и водо-водяные), редукционно-охладительные установки (РОУ), установки осушки и дросселирования сжатого воздуха и газов и т.д.;
— сама первичная энергия, подводимая к установкам конечного использования, как непременный элемент промышленной энергетики и предмет особого внимания энергетиков.
Система энергоиспользования включает:
— энергоприемники технологических установок — топки, горелки, электродвигатели, электронагреватели, теплообменники технологических установок — змеевики, паровые рубашки, барбатеры, системы охлаждения, в том числе низкотемпературные (криогенные) и т.п., пневмоприемники и приемники сжатых газов и др.;
— устройства передачи энергии из энергоприемника в технологический аппарат — технологические дымо- и газоходы, валы, редукторы и маховики, трубопроводы с горячими технологическими жидкостями и т.п.;
— технологические аппараты — технологические печи, котлы, реакторы, механизмы и т.д.;
— обрабатываемый материал, которому в процессе обработки сообщается некоторый энергетический потенциал.
Необходимо отметить одну очень важную особенность – при принятии какого-либо технического решения на производстве рассматривается большое количество вариантов, которые определяются широкими возможностями комбинирования, взаимозаменяемостью установок и видов энергетической продукции. По степени комбинирования можно различать:
- раздельные энергетические установки, производящие по одному виду продукции:
- комбинированные энергетические установки, производящие по несколько видов энергетической продукции;
- комбинированные энерготехнологические установки, производящие энергетическую и технологическую продукцию.
Взаимозаменяемость энергетических установок определяется возможностями получения одинаковой продукции от различных установок. Взаимозаменяемость видов энергетической продукции определяется возможностью использования различных взаимозаменяемых энергоносителей в конкретной промышленной установке. Кроме того, возможны дополнительные варианты, отличающиеся конструктивными решениями, количеством и параметрами оборудования и др.
Также необходимо учесть, что энергетические объекты, независимо от форм собственности, входят в энергосистему и обязаны работать по диспетчерскому графику, определяемому путем оптимизации режимов работы энергетической системы в целом. Поэтому ввод каждого нового объекта в энергетическую систему или изменение технико-экономических показателей существующего, и, как следствие, изменение режима его использования, окажут влияние (положительное или отрицательное) на режим работы прочих энергетических объектов, что должно быть учтено в условиях рынка в расчетах экономической эффективности.
Энергетическое хозяйство предприятия управляется специальной энергослужбой.
Энергохозяйство предприятий является, с одной стороны, заключительным звеном топливно-энергетического комплекса и обладает многими качествами и спецификой энергетики, а с другой – входит в состав соответствующего предприятия на правах его подразделения — вспомогательного производства. Такая двойственность находит выражение в формулировке приведенной выше целевой функции промышленной энергетики, а также во многих специфических чертах экономики энергохозяйства.
Функции управления энергетикой предприятия следующие:
1. Организация, подразделяемая на подфункции:
1.1) организация структуры;
1.2) организация взаимоотношений;
1.3) организация информации.
2. Учет, традиционно имеющий разновидности:
2.1)оперативный;
2.2)статистический (текущий);
2.3)бухгалтерский.
3. Анализ, в зависимости от времени его проведения:
3.1)ретроспективный;
3.2)оперативный;
3.3)текущий;
3.4)анализ перспективных планов.
4. Нормирование:
4.1)текущее;
4.2)перспективное.
5. Планирование:
5.1)оперативное;
5.2)текущее;
5.3)перспективное (включая долгосрочное планирование и прогнозирование).
6. Контроль и регулирование:
6.1)оперативное;
6.2)текущее.
Эти функции осуществляются в определенных областях деятельности, среди которых специфичными для энергетики предприятия являются:
1. Потребление энергии.
2. Использование энергии.
3. Эксплуатация энергетического и энергоиспользующего оборудования.
4. Режимы энергоснабжения и работы энергооборудования.
5. Надежность энергоснабжения и работы энергооборудования.
6. Внутрипроизводственный (внутри предприятия) энергонадзор.
Неспецифическими областями деятельности, относящимися ко всему предприятию, однако имеющими энергетические особенности в энергохозяйстве являются:
7. Ремонтное обслуживание энергетического и энергоиспользующего оборудования (энергоприемников технологических установок).
8. Материально-техническое снабжение энергохозяйства и всей энергетики предприятия.
9. Труд и кадры энергетиков.
10. Экономическая работа в энергохозяйстве.
11. Развитие производства и его энергетического обеспечения.
12. Другие неспецифичные области деятельности: подготовка производства, реализация и сбыт продукции и пр.
На пересечении функций управления и областей деятельности находятся комплексы задач управления. Матрица управления энергетикой предприятия приведена в табл. 11.1. Для упрощения здесь не даны подфункции управления (в таблице нет, например, организации структуры, взаимоотношений, информации; видов учета — оперативного, статистического и бухгалтерского и т.д.).
Матрица представляет собой поле деятельности энергетиков на промышленном предприятии, руководствуясь которой целесообразно рассмотреть порядок экономической работы и управления в энергохозяйстве любого предприятия в отраслях национальной экономики на примере наиболее крупной из них — промышленности.
Таблица 11.1.