Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Проект «Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан» РУКОВОДСТВО по применению инструментов более чистого производства Алматы, Республика Казахстан 2005 БК 65.050.2 P 85 1 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Автор Рассел Фрост Подготовили к изданию: Зульфира Зикрина Асель Дурбаева Гузалия Сафаргалиева Гульжамал Исаева Данная публикация была профинансирована Европейской Комиссией в рамках проекта «Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан». Материалы, данные, заключения и интерпретации, выраженные в настоящем издании, не являются официальным мнением Европейской Комиссии. В данном руководстве описаны выгоды от БЧП. Оно предназначено для руководителей предприятий, а также всех заинтересованных. Издание подготовлено в рамках проекта Тасис «Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан». Отпечатано: OO «OST-XXI век» Издано: 28.04.2005 ISBN 9965-659-40-0 © Руководство по применению инструментов более чистого производства © OO «OST-XXI век», оформление, 2005 2 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Содержание Введение 4 КАК ОСУЩЕСТВЛЯТЬ БАЗОВУЮ ОЦЕНКУ 6 КАК ПРОВОДИТЬ ЭФФЕКТИВНЫЙ АУДИТ УЧАСТКА НА МЕСТЕ 20 КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ БАЛАНСЫ МАТЕРИАЛОВ, ВОДЫ И ЭНЕРГИИ 31 Приложение 1 – Примеры мониторинга сточных вод и балансов материалов 41 Приложение 2 – Пример баланса воды 49 ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ 54 ЭФФЕКТИВНЫЙ МОНИТОРИНГ И ПЛАНИРОВАНИЕ ЗАДАЧ (MПЗ) 67 Приложение 3 - определения 85 Приложение 4 - Процедура MПЗ с использованием табличного редактора Excel 88 3 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Введение Более чистое производство (БЧП) на предприятии, рассматриваемое как процесс, аналогично любому другому циклическому процессу в бизнесе. Схема 1 иллюстрирует различные этапы процесса БЧП. Основным моментом данной схемы является «заинтересованность и участие топ-менеджмента». До тех пор, пока руководители не задействуют человеческие и финансовые ресурсы в деятельность по БЧП, результаты будут фрагментарными и недолгосрочными. Повышение осведомленности управляющих предприятиями (в области БЧП) - главная задача и деятельность национальных/местных центров БЧП и энергоэффективности. Данное руководство предполагает, что руководители предприятия знают о многочисленных потенциальных выгодах БЧП и уже инициировали (линия 1) первоначальный обзор настоящей ситуации и участков, где есть возможность для улучшения. Если вы – руководитель предприятия и не знаете ничего о преимуществах БЧП, то вам надо связаться со своим местным или национальным центром БЧП или энергоэффективности. Первоначальный обзор (линия 1), инициированный старшими руководителями, известен как «базовая оценка» и формирует стартовую позицию и основу для будущей деятельности по БЧП. После проведения базовой оценки и составления менеджерами обзора по ней, нужно проводить «аудит БЧП». Фокус и пределы аудита БЧП, в большей мере, определяют базовая оценка и решение топ-менеджеров. Аудит БЧП помогает определить (i) источник, причины и объем утечек, которые происходят либо из-за неэффективного энергопользования, либо являются вредными выбросами в атмосферу, сливом сточных вод или твердыми отходами. Он также (ii) находит нужные решения БЧП, т.е. особые меры по предотвращению или минимизации производства отходов. При проведении аудита БЧП используется целый ряд «инструментов БЧП». Схема 1. Более чистое производство как систематичный процесс 8 Оценка воздействия Обзор Реализация мер БЧП 7 6d 5b 6c Оценка стоимости проекта Матозатратные меры 9 5a Участие управленцев и решение 10 Инструме нты аудита БЧП Варианты БЧП 4 приоритеты Вложение средств Финансирование 6b 6a Более дорогостоящие меры 3 1 2 Базовая оценка Аудит БЧП может определить несколько потенциальных вариантов БЧП – и малозатратные и более дорогостоящие меры. Руководители должны установить «приоритеты» для реализации малозатратных мер и произведения «оценки стоимости проекта» в случае применения более дорогостоящих мер. Пока оценка стоимости проекта показывает, что более дорогостоящие меры дают хорошие результаты и в плане техники, и в плане финансов, и если меры будут «реализованы», «вложение средств» должно быть застраховано. 4 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Скорее всего, источником финансирования могут стать имеющийся капитал и коммерческий заем предприятия, но независимо от того, какой источник или источники финансирования используются, необходимо подготовить «бизнес проект», который сможет продемонстрировать адекватную финансовую окупаемость и оправдать в глазах лиц, принимающих решения, вложения или заем. «Оценка воздействия» проводится после реализации мер БЧП. Это делается для того, чтобы определить коэффициент полезного действия и обеспечить обратную связь – и позитивную, и негативную - процессу БЧП. «Обзор» менеджера по оценке воздействия будет содержать рекомендации дальнейшей деятельности БЧП, и вопрос о том, будет ли продолжена работа по БЧП на предприятии, решает старший руководитель, которому предоставляется обзор (линия 10). Данный процесс обеспечивает действенный цикл, который при участии управленцев благоприятствует продолжительному улучшению в ресурсоэффективности. Процесс в полной мере совместим с процедурами системы экологического управления (СЭУ). Цель руководства Будучи разработанным для сотрудников предприятий и консультантов, настоящее руководство содержит 5 руководящих принципов. Несмотря на то, что в этих принципах использованы перекрестные ссылки, по большей части, они автономны и предоставляют ориентиры по конкретным действиям. Здесь даются руководящие принципы по проведению базовой оценки и использованию 4 инструментов БЧП: Как провести базовую оценку – эта глава представляет общий контекст, способствующий эффективному применению инструментов БЧП. В дополнение к внедрению 4 инструментов БЧП, затронутом в отдельных принципах (см. ниже), настоящая глава описывает: − Планирование базовой оценки − Необходимая информация и источники − Обзор и подготовка ориентационного/ситуационного плана, процесс/выгода организации производства − Эффективность и прибыль от процесса − Внешняя точка отсчета и анализ разницы − Контрольная таблица наиболее доступных технологий (НДТ) − Расходы на утечки и потенциальные сэкономленные средства − Установка ключевых показателей КПД − Отчет о базовой оценке − План действий Как проводить эффективный аудит участка на месте Как использовать балансы материалов, воды и энергии Эффективное измерение – относительно измерения топливного газа, пара, сжатого воздуха, воды, сточных вод, а также проб последних Эффективный мониторинг и планирование задач (МПЗ). Анализ причины и эффекта, удвоенный на мозговую атаку по решению проблемы является полезным инструментом БЧП, который не описан настоящими ориентирами. Однако ваши местные или национальные центры БЧП или энергоэффективности располагают материалами по данным технологиям и могут дать дельный совет по их использованию. Таким образом, ваши местные или национальные центры могут проконсультировать вас по следующим вопросам: Оценка стоимости проекта Подготовка бизнес проекта Вложения, финансирование Оценка воздействия – применение некоторых технологий, используемых при проведении базовой оценки. Ситуационные исследования, демонстрирующие оценку воздействия, и выгоды от БЧП – также доступны для вас в местных или национальных центрах БЧП или энергоэффективности. 5 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан КАК ОСУЩЕСТВЛЯТЬ БАЗОВУЮ ОЦЕНКУ воздух, сбросы сточных вод, твердые опасные отходы Прослеживать эффективность ресурсопотребления и сравнивать ее с результатами других отделов или предприятий в этой отрасли (“контрольное сравнение”) Находить лучшие доступные технологии (ЛДТ) по предотвращению отходов, применимые в данном секторе предприятия Оценивать потенциальные затраты неэффективности отходов и ресурсов, а также потенциальные сбережения средств Установить приоритеты дальнейшей деятельности с целью (1) определения возможностей БЧП и (2) мониторинга производительности Подготовить план действий для последующей реализации. 1 Введение: Более чистое производство (БЧП) – это доходный, превентивный подход к контролю над загрязнением, который позволяет эффективно использовать энергию и материалы, а также уменьшить риски здоровья и безопасности. Это подход, выгодный во всех отношениях. Основные потенциальные преимущества БЧП в случае применения промышленным предприятием: Снижение себестоимости Более высокое качество и результативность продукции Поддержание или улучшение рыночной доли Снижение обязательств. Мировой опыт показывает - для достижения этих преимуществ посредством БЧП требуются реальные, долгосрочные обязательства со стороны высшего руководства. В рамках этого руководства предположим, что такие обязательства существуют. Базовая оценка обеспечивает предприятие надежной основой для его дальнейшей деятельности. БО помогает повысить эффективность усилий предприятия по внедрению БЧП, а также предоставляет внутренние данные для сравнения и оценки будущих изменений производительности. Рисунок 1. Менеджер предприятия, уполномоченный по БЧП Данное руководство содержит практические советы по осуществлению базовой оценки. Оно дополняет другие краткие справочники, выпущенные по проекту ЕС. 2 Использование данного руководства Руководство предназначено для руководителей предприятия и персонала, ответственного за производство, обеспечение коммунальными услугами и управление экологией. Оно также окажется полезным для консультантов. Данное руководство рекомендуется использовать при планировании и осуществлении мер БЧП, если высшее руководство вашего предприятия взяло на себя обязательства по выявлению возможностей БЧП. После получения обязательств руководства, первый шаг предприятия на пути определения и реализации возможностей БЧП – это осуществление базовой оценки (БО). Базовая оценка должна по мере возможности: Кратко количественно суммировать (1) ресурсы, потребляемые цехами или отделами на предприятии и (2) возникновение отходов – выбросы в 3 Планирование базовой оценки При планировании базовой оценки рассмотрите четыре вопроса: Масштаб – степень оценки и длительность 6 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан лучше завершить БО в течение одного месяца после ее начала. Таким образом, у вас останется время для сбора имеющихся данных/информации, анализа данных, составления отчета и его рассмотрения руководством. Для оценки малых и средних предприятий (МСП) потребуется меньше времени (1-2 недели). Источники информации: Большая часть данных и информации, необходимой для проведения базовой оценки, находится на вашем предприятии. Однако, возможно, с определенной целью вам будет необходимо обратиться к внешним источникам: Контрольное сравнение производительности с другими предприятиями в секторе (внутреннем и внешнем) – смотрите ниже Поиск контрольного перечня лучших доступных технологий для определения потенциальных мер БЧП – смотрите ниже. Источники информации Потребность во внутренних ресурсах – специальный персонал Привлечение внешних консультантов. Масштаб: При определении масштаба, вопервых, вам надо учесть количество и ассортимент ваших товаров и производственных цехов. Вы можете произвести оценку всего завода или сосредоточиться на одном или двух отделах или цехах – опыт поможет вам решить. На большом предприятии вам необходимо поэтапно применять опыт, полученный в одном отделе, при осуществлении базовой оценки в других производственных отделах. Во-вторых, вам нужно принять во внимание, как учитывается ресурсопотребление и отходы в отношении ассортимента товаров, произведенных в выбранных отделах. Каждый продукт рассматривается как “учетная единица” – и на основе отдельного продукта учитываются соответствующие данные – БО может быть сделана для каждого продукта. Но, возможно, что ваше предприятие не прибегает к такой точности при сборе данных: в таком случае вам следует оценивать производство каждого отдела в целом. Заметьте, что на этом этапе, то есть при подготовке БО, не стоит предпринимать мониторинговых исследований для сбора дополнительных данных. Конечно, вы можете включить в отчет по БО рекомендации о проведении последующего мониторинга с целью получить необходимые данные для должной оценки потенциальных мер БЧП. В-третьих, какие вопросы решать относительно ресурсов и отходов? Опыт показывает, что в базовую оценку необходимо включить потребление всех материалов, энергоресурсов и отходы. На этом этапе будьте готовы к рассмотрению информации разного рода. Выбор и расстановка приоритетных вопросов БЧП – это результат БО, – поэтому не выносите поспешного вывода о результате, составляя предвзятое мнение о базовой оценке. Совет внешних консультантов по этому вопросу оказался бы очень уместным. Раздел 4 подробно раскрывает (1) вид потенциально необходимой информации для проведения базовой оценки и (2) внешние источники. Внешние источники: Если БО будет осуществляться своими силами, то есть с помощью персонала вашего собственного предприятия, для выполнения этой работы следует создать команду из 4-5 человек. Намного важнее их индивидуальных ролей и положения в иерархии предприятия является наличие у членов команды следующих характеристик: Все должны быть объективными, способными и готовыми оспорить старые допущения, но в положительном ключе По меньшей мере, один член должен пользоваться авторитетом у высшего руководства и быть знакомым с практическим процессом управления – хотя необязательно и нежелательно, чтобы он В зависимости от ситуации, возможно, вы захотите провести базовую оценку потребления коммунальных услуг на уровне завода – энергия (топливо, пар, электричество), сжатый воздух, системы охлаждения, вода и сточные воды. Это дополнит вашу оценку на уровне цехов. Строгих правил относительно того, сколько времени нужно для осуществления базовой оценки, нет. Однако в большинстве случаев 7 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан описываться, как используются эти данные и информация для осуществления базовой оценки. Подробности о статьях, помеченных в нижеприведенном контрольном перечне знаком §, можно найти в дополнительных справочниках. Данные и информация, которые могут быть особенно полезны при осуществлении базовой оценки: Планы завода, технологические схемы, технологическая схема коммунальных услуг или схемы/диаграммы и данные об условиях функционирования Балансы материалов, воды и энергии § Производительность процесса § Ежемесячные производственные показатели (например, тонны, м3 и т.д.) на каждый месяц за последний период в 24 месяца – используйте “фактические”, а не скорректированные или стандартизированные значения § Ежемесячные уровни (%) − Исправления брака полуфабриката (переработка на заводе) − Брака производства (в результате проверок качества) − Возвращения товара с систем распределения и от потребителей Ежемесячные измеренные ресурсы, потребленные в каждом месяце за последний 24-месячный период § − Энергия: электричество, топливо, пар, горячая вода − Свежая вода – перечислите отдельно, если используется более чем один источник свежей воды (качество и стоимость) − Сырье − Химикаты − Другие материальные ресурсы, которые важны для функционирования вашего предприятия, затраты и воздействие на окружающую среду Измеренные количества отходов, производимые и предназначенные для переработки, обработки и/или утилизации – идеально собрать данные по каждому месяцу за последний 24-месячный период § − Объем сточных вод (м3) или она были руководителем высшего звена – и иметь доступ к нужным данным о затратах В команде должен/(ны) быть член(ы), который(е) − Участвует в производстве − Компетентен в вопросах снабжения коммунальными услугами − Знаком с замером и учетом потребления коммунальных услуг и производственными данными − Знаком с управлением окружающей средой − Компетентен в (1) анализе данных (2) составлении количественных отчетов и (3) презентации ключевых выводов высшему руководству Консультанты и советники: Серьезно отнеситесь к найму внешних консультантов для помощи в подготовке к базовой оценке. Консультантов можно задействовать в большей или меньшей степени – возглавлять или дополнять знания специалистов. Несмотря на то, что их услуги являются платными, в данном случае есть свои преимущества для нанимающего предприятия: Консультант легче отыскивает свежие перспективы и оспаривает существующий опыт У консультанта, скорее всего, есть соответствующий опыт и доступ к информации, которая недоступна для вашего предприятия Хотя руководство и персонал вашего предприятия должны затрачивать время и усилия, осуществление базовой оценки помимо своих повседневных рабочих обязанностей не входит в их обязанности. Таким образом, выполнение оценки, скорее всего, будет более эффективным и своевременным. 4 Потребность источники в информации и Внутренние: При осуществлении базовой оценки вы будете использовать разные данные и информацию. Большая ее часть уже находится у вас на предприятии, хотя, возможно, она хранится в разных офисах и цехах. В следующих разделах будет 8 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан − Разделы 7 и 8 этого руководства содержат такие примеры. Если у вас нет легкого доступа к национальным и международным источникам такой информации через интернет, тогда обратитесь: К вашему национальному или местному центру БЧП К консультантам. Твердые и опасные отходы – дифференцированные, если возможно по основным компонентам (тонны) − Вещества, выбрасываемые в воздух заводом (кг) Анализ сточных вод до обработки на заводе § Анализ сточных вод, сбрасываемых в городскую канализационную систему или реку, и соответствующих стандартов (норм) сбросов Анализ выбросов в воздух в результате горения (котлы и т.д.) заводов и соответствующих стандартов (норм) выбросов Текущие и проектные затраты и цены за единицу − Товаров − Энергии (топливо, электричество, пар, горячая вода) − Чистой воды − Материалов, химикатов и т.д. − Сточных вод и утилизации твердых/опасных отходов 5 Планы завода и технологические схемы производства и коммунальных услуг Во-первых, следует проверить, чтобы ваши действующие планы завода, технологические схемы и схемы коммунальных услуг были новыми. Если они устарели, составьте акт о различиях между существующей документацией и фактическим положением – для будущих поправок. Во-вторых, вне зависимости от действующего статуса вашей документации сделайте упрощенные версии в виде блок-схемы. Это особенно полезно, если вы нанимаете внешних консультантов для проведения базовой оценки, они смогут сосредоточиться на ключевых вопросах, не отвлекаясь на мелочи. Это также поможет вам в общении с высшим руководством. Не беспокойтесь, если не достает одного или нескольких из перечисленных пунктов. Действия по получению недостающих данных или информации могут быть включены в будущий план действий вашего предприятия (смотрите последний раздел). Планы заводов должны быть приблизительно масштабными – в допустимых подробностях, демонстрирующих расположение и соседство различных цехов. Смотрите, например, рисунок 2, который показывает частичный план завода по рудообогащению диоксида титана (TiO2). Если они у вас есть, вы можете сортировать данные для анализа еженедельно, а не ежемесячно. Однако это увеличит объем вашей работы, лучше рассматривать данные еженедельно позже – после того, как были установлены приоритеты вашего предприятия. Рисунок 2. Фрагмент простого плана завода Таким образом, БО может предполагать, что на потребление ресурсов влияют сезонные факторы, связанные с температурой окружающей среды. Однако, скорее всего, вам не придется собирать такие данные при осуществлении базовой оценки (смотрите раздел 9). Внешние: Информация другого рода, которая может оказаться для вас полезной, скорее всего, будет храниться во внешних источниках: Сравнительные данные о потреблении ресурсов или об отходах в вашей отрасли Контрольные перечни ЛДТ 9 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан вы можете использовать при базовой оценке (и после) для расчета и оценки возникновения отходов. Полученная таким образом информация помогает определить приоритеты по минимизации отходов и дальнейшие действия. На рисунке 4 показан пример баланса материала TiO2 на протяжении процессов переработки раствора (вниз от варки руды и концентрации раствора) на предприятии по производству белой пигментной пудры класса TiO2. Упрощенные технологические схемы, такие как на рисунке 3, должны показывать основные связи между заводом, расходом материалов/энергии и потоками отходов. Если это возможно, включите измеренные или расчетные количества производства/отходов или объемы расхода – в сопроводительную таблицу. При разговоре с внешними консультантами и др. о производственных процессах используйте схемы технологического процесса – не полагайтесь только на письменный текст. Использование схем поможет другим быстрее понять вашу ситуацию. Рисунок 4. Пример баланса материалов TiO2 в процессах переработки Рисунок 3. Фрагмент упрощенной технологической схемы Технологические Выбросы в воздух Выбросы в воздух Другие потери 2.80 т газы для переработки - другие потери в сточных водах - выбросы в воздух TiO2 Склад руды Потери Летучих соединений 63 т перенос Перенос руды Дробление руды руды Упариваемый раствор Варка руды Раствор Непрореагировавшая руда Потери Летучих соединений Кислота 91 т П отери Л етучих соединений сильная кислота Если вы оцениваете потребление коммунальных услуг на всем заводе, вы можете подготовить такие же схемы по распределению и потреблению/утилизации воды, пара, сжатого воздуха или теплообменной жидкости. Покажите на схематической диаграмме распределение и потребление электричества. Вход массы - выход массы массы = 0 0.35 т сточных вод сильная кислота 0.35 т остатки в сточной воде 3.72 т Более подробное объяснение, как эффективно использовать этот инструмент, приводится в отдельном руководстве, но основная идея заключается в том, чтобы: Определить физические границы системы Определить подходящий временной период для анализа. Для базовой оценки он может составлять от нескольких месяцев до одного года в зависимости от структуры производства − Если производство серийное, выберите период, который включает завершение множества серий Определить все входящие и выходящие потоки выбранного материала или энергии в рамках выбранных границ Эти балансы являются практическим выражением законов сохранения массы и энергии, которые гласят, - «выход продукции должен соответствовать расходам на его производство». баланс вне завода на переработку Балансы материалов, воды и энергии Выражаясь формально, например, утверждает, что: 22.63 т - Гидролиз - Обезвоживание сухого остатка - Промывка остатка - Сушка остатка -Высокотемпературная переработка (печи) 0.23 т Вода 6 30.08 т Переработанная Переработанная кислота 48 т Продукт TiO2 Пар Сжатый воздух Процессы переработки раствора массы, - накопление Это простое правило составляет основу мощного диагностического средства, которое 10 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан информацию в рамках обычного процесса управления. Если нет, лучше сделать это как часть БО. Например: Производительность переработки минеральной руды, например, тонна пигмента TiO2 из руды TiO2 Производительность химических реакций (1 кг продукта на 1 кг основного реагента или фактическая производительность как процент от теоретической производительности) Энергоэффективность котлов (паровая энергия относительно запаса энергии подаваемого топлива – выражено в %) Удельное потребление ресурса (УПР), например − Пресная вода (м3/на единицу продукции) − Электричество (кВтч/единицу продукции) − Уголь (ГДж или т/на единицу продукции) − Пар (т/на единицу продукции) − Определенное сырье (м3 или т/на единицу продукции). Количественно определить каждый вход и выход на протяжении данного периода времени – в идеале данные непосредственных измерений или, если это невозможно, расчетные данные Определить количественные изменения «уровня запасов» (то есть определить накопление) за данный период времени Подставить все значения в уравнение баланса и посмотреть, как это отражается на уровнях отходов и потерь в производстве. В идеале нужно высчитывать баланс, который стремится к совершенству, то есть сумму баланса, равную нулю, но на практике обычно возникает ошибка в несколько процентных точек. Ошибка в более чем 10 % входа предполагает, что существуют другие неучтенные потери – или то, что данные мониторинга являются недостаточно точными. Зачастую, как например на рисунке 4, на основе имеющихся данных невозможно количественно определить один или несколько потоков отходов. В таком случае высчитайте сумму неизвестных с помощью вычитания из оптимального баланса. Однако заметьте, что поток отходов, рассчитанный таким методом, включает все ошибки, связанные с другими количествами. Для завода по переработке TiO2, на рисунке 4 показаны значительные потери TiO2 в сточных водах, поступающих на переработку – что побуждает искать лучшие подходы в деятельности завода и восстановления твердых частиц. Рисунок 4 также предполагает, что в будущем стоит обратить внимание на неучтенные другие потери. Подобным образом необходимо стремиться минимизировать отходы предприятия, например: Молочное производство: потери молока в сточные воды (% от поступившего молока) Производство тканей: потери сырья в виду твердых отходов (% от загрузки) Бумага и картон: потери волокна в сточных водах (% от поступившей сухой целлюлозы). 7 Производительность и эффективность технологического процесса Многие предприятия теряют значительные количества ценного сырья и продуктов в сточных водах, но рассматривают мониторинг сточных вод лишь как вопрос соответствия экологическим стандартам. Может быть, ваше предприятие тоже попалось в эту ловушку. Осуществляя базовую оценку, следите за любыми данными о сточных водах, которые у вас есть и оценивайте последующие потери материала на вашем предприятии. Ваше предприятие старается улучшить производительность и эффективность технологического процесса, и вы, скорее всего, в настоящее время фиксируете эту Рисунок 5 иллюстрирует пример молочного производства, основанный на очень ограниченных данных мониторинга сточных вод по химическому потреблению кислорода Вы можете обнаружить, что действующие балансы или подготовка баланса ограничены несоответствующими или недостаточными данными мониторинга. Если это так, в будущем необходимо обратить больше внимания на мониторинг расхода и состав потоков отходов и процессов. 11 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан время как некоторые данные выражены в килограммах ткани. В этом случае вам потребуется определить взвешенный коэффициент кг/тысячу метров ткани вашего предприятия. (ХПК мг O2/л), расчетном расходе сточных вод и допустимом стандартном значении ХПК для всего (жидкого) молока 160 кг/т. Хотя это предприятие соответствует экологическим нормам сбросов, анализ предполагает, что потери сырья и продукта в сточных водах составляют около 8.5 % (жидкое молоко), что является высоким значением и его можно сократить – смотрите таблицу 1. Используйте внешние данные для сравнения с ними производительности вашего предприятия. Оцените, насколько вы преуспеваете – и ваш потенциал для улучшения. В таблице 1 приводятся некоторые примеры данных конкретных предприятий и внешних сравнительных данных, указывающие на пробелы и перспективы для потенциального повышения ресурсоэффективности и сбережений. Рисунок 5. Пример использования данных мониторинга для оценки ежемесячных потерь сырья на молочном предприятии Молоко Таблица 1 Внешние данные и данные предприятия Данные Параметр Предприятие успешного опыта Выход TiO2 (%) 73 86 Нагрузка ХПК сточных вод молочного 8,5 1-2 производства (% ХПК кормового молока) Ткани – потери 15 6 хлопка (%) Ткани – водопотребление в печати 110 50 текстильных тканей (м3/1000 м) Водопотребление в производстве 85 60 салфеток (м3/т сухой целлюлозы) Водопотребление в пивоварении 12 3-6 (м3/т пива) 1 740 т жидкости Производственные отделы Сточные воды Свежая вода молочного 3 предприятия 22 000 м 19 800 м 3 и 1 200 мг/л ХПК Нагрузка ХПК = 24 т Молочные продукты На продажу Равно 149 т жидкого молока 8 Внешние сравнительные данные и анализ пробелов Затем вам необходимо получить информацию о производительности и эффективности других предприятий в вашей отрасли. Много информации публикуется на вебсайтах, например, Европейского Бюро ИКПЗ, Мирового банка и национальных программ, таких как Envirowise и Action Energy в Великобритании. Местный или национальный центр БЧП может помочь вам найти такую информацию или предоставить список соответствующей информации. После этого вам необходимо определить коэффициенты для перевода ваших единиц измерения производства в те, что используются в сравнительных данных (если они отличаются) – так вы сможете провести прямое сравнение. Например, если ваше предприятие производит ткани, вы можете учитывать производство в тысячах метров ткани, в то Убедитесь, что вы знаете, с чем вы сравниваете производительность вашего предприятия: то есть, сравниваете ли вы с наилучшей, хорошей, средней или наихудшей производительностью? 12 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан 9 Перечень наилучших технических приемов Используйте датчики проводимости, оптические сенсоры и т.д. для точного определения точек фазового перехода продукта и воды во время запуска производства и окончательной очистки доступных Предприятия, чья деятельность потенциально может причинить вред окружающей среде, в Европейском союзе регулируются Интегрированным контролем и предотвращением загрязнения (ИКПЗ). Европейское Бюро ИКПЗ выпускает справочные отчеты (BREFs), которые содержат лучшие доступные технологии (ЛДТ) для предотвращения и минимизации отходов у источника, то есть БЧП. В документах BREF предостаточно информации о БЧП, которую вы можете применить согласно вашим представлениям о том, где и как ваше предприятие может повысить производительность. Проведение обзора возможностей ЛДТ при базовой оценке заранее поможет вам определить приоритетные области для будущей деятельности по БЧП вашего предприятия. Вы увидите, что ЛДТ представляют собой комплекс малозатратных мер, – которые всегда могут быть приняты, – и тех, которые требуют финансовых вложений. Не пренебрегайте малозатратными мерами. Их принятие поможет начать на вашем предприятии деятельность БЧП, в то время как полученные сбережения могут быть отнесены на счет будущих инвестиций БЧП. Вы можете получить свободный доступ к этим документам на вебсайте ЕБ ИКПЗ (http://eippcb.jrc.es), но они очень объемные и, возможно, вам покажется затруднительным использовать их на практике. Если у вас нет свободного доступа, обратитесь к местным/национальным центрам или консультантам БЧП. У них, вероятно, уже есть BREFs и они подготовили перечень ЛДТ для вашей отрасли. Ниже в качестве примера приводится частичный перечень (большая часть ЛДТ не включена из-за недостатка свободного места) ЛДТ по минимизации нагрузки сточных вод в молочном производстве: Избегайте разлива молока при отсоединении труб и шлангов Снабдите емкости регулировкой уровня во избежание перелива и для оптимизации точности операций по наливу Предотвращайте утечки, переливы и просачивания Проследите, чтобы емкости и шланги были опустошены перед отсоединением Установите трубы под небольшим углом для самодренирования Собирайте утечки и разливы каплеуловителями для использования в качестве корма для животных Использование методов сухой чистки для сбора твердых остатков предпочтительнее, нежели промывка водой 10 Анализ ресурсопотребления Следующий шаг – анализ отклонений в потреблении ресурсов (материалов, энергии, воды) вашего цеха, производственного отдела или предприятия. В анализе вы должны рассмотреть факторы, которые потенциально влияют на потребление ресурсов и количественно определить эти соотношения. Эти соотношения в последствии могут быть использованы как внутренние сравнительные данные для оценки будущей производительности. В анализе используется ряд мощных средств, описанных более подробно в дополнительном руководстве «Эффективный мониторинг и таргетинг (M&T)». Одно предупреждение: вы можете с пользой применять этот прием, только если потребление ресурсов измеряется регулярно либо посредством счетчиков, либо другим методом, и ваше предприятие ведет учет потребления ресурсов. Кроме того, использование этого приема может быть ограничено, если потребление ресурсов измеряется для всего завода в целом, а не по отдельным производственным отделам или цехам. Советы по замеру потребления коммунальных услуг (электричество, пар, вода, сточные воды) содержатся в отдельном руководстве – «Эффективное измерение». 13 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Во-первых, учтите технические и человеческие факторы, которые могут влиять на потребление ресурсов вашего отдела: Характеристики продукта Номенклатура продукции, например, если производится несколько товаров с использованием разных технологий или условий эксплуатации Уровни производства Используемые технологии производства и внесенные в них изменения Используемые технологии (например, котлы, сжатый воздух, холодильники, системы отопления и охлаждения и т.д.) Состояние оборудования, трубопровода и т.д. Оборудование и условия эксплуатации Качество и свойства сырья Методы эксплуатации, контроля и обслуживания Сезонные отклонения температуры окружающей среды. Рисунок 6a. Пример ежемесячного производства Производство A B переменного C D 1 500 1 000 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Календарный месяц Хотя уровни производства варьируются по сезонам, номенклатура товара, как показано на рисунке 6b, относительно постоянная. Это указывает на то, что общий уровень производства (товар А + товар В и т.д.) можно спокойно использовать для оценки отклонения потребления ресурсов. Если номенклатура товара изменяется, а потребление ресурса учитывается по отдельным товарам, вам необходимо изучить потребление ресурсов для каждого товара. Рисунок 6b. Изучение номенклатуры товара Если вы нанимаете консультанта для помощи в проведении базовой оценки, приготовьтесь, что он или она задаст вам массу вопросов относительно вышеупомянутых факторов. Ваши ответы помогут консультанту составить представление о текущей ситуации, что позволит сосредоточиться на ключевых вопросах. A C D 100% 80% 60% 40% 20% 0% Номенклатура товара % Например, перед проведением подробного анализа потребления ресурсов консультант, возможно, захочет посмотреть, как номенклатура продукции изменялась со временем. Рисунки 6a и 6b иллюстрируют предприятие, изготавливающее ряд гербицидных химикатов с использованием одного оборудования для серийного производства, но в разных условиях. B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Календарный месяц У вас может возникнуть искушение подумать, что при определенных условиях потребление каждого ресурса (например, R МВтч/мес) прямо пропорционально уровню производства (например, P т/мес), относительно постоянных значений удельного потребления ресурсов (УПР, например, MВтч/т) то есть R = SRC x P Руководство предприятия безоговорочно допускает соотношение такого вида, когда прослеживает, скажем, ежемесячные значения УПР. Более высокие и низкие значения УПР в 14 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Во-вторых, проанализируйте соотношения между потреблением ресурса и производством и подытожьте ваши выводы. Следует составить и другие виды схем, – помимо показанной на рисунке 7, – они также способствуют пониманию. Дополнительное руководство «Эффективный мониторинг и таргетинг» объясняет, как использовать все эти инструменты, и резюмирует большинство сделанных выводов. Это руководство также разъясняет, как работать с требованиями по тепловой энергии промышленных зданий (и некоторых процессов), которые зависят от температуры окружающей среды. таком случае истолковываются как худшая и лучшая производительность соответственно. Однако зачастую трудно с уверенностью распознать небольшие изменения, и, фактически, ни одно истолкование не является верным. Рисунок 7 объясняет, почему это так. Рисунок 7. Пример графика потребления ресурсов по отношению к производству Потребление ресурсов R 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Разумеется, использование компьютера необязательно, но с помощью стандартного программного обеспечения (например, Excel) вам будет намного легче осуществлять анализ. Если доступ к компьютеру проблематичен, обратитесь за помощью к консультантам. R = 2.75 x P + 240 0 50 100 150 200 Производство - P 11 Оцените вопросы отходов, экологии, здоровья и безопасности Рисунок 7 иллюстрирует две характерные черты: Прямая наилучшего соответствия не проходит через начало координат, то есть потребление ресурсов довольно высокое при нулевом производстве Данные разбросаны вокруг прямой наилучшего соответствия. После этого сравните и оцените количественную информацию по производству отходов – замеры, зарегистрированные данные, расчеты балансов материалов и энергии, расчетная нагрузка сточных вод и т.д. – а также потенциал для улучшения, выявленный в разделах 8-10. Обратите внимание на все виды отходов, включая: Энергию Точечные выбросы (газовые, сточные воды, твердые отходы) производства или коммунальных служб – до любого вида переработки или удаления Точечные выбросы в воздух, воду или канализационную систему после переработки на заводе Утечки в воздух, воду или землю – сюда входят утечки из трубопровода и т.д. Процент переделки (переработки) полуфабриката Процент брака полуфабриката и конечного продукта Процент возврата конечного продукта (возвращенного клиентами как непригодные для употребления) Первая характерная черта означает, что расчетное УПР в цехе может значительно варьироваться в зависимости от уровня производства. Поэтому, несмотря на то, что сравнение средних значений УПР в цехе с внешними сравнительными данными является поучительным (смотрите раздел 8), мониторинг значений УПР в цехе часто дает руководству мало полезной информации. Таким образом, помимо расчета средних значений УПР в течение выбранного периода времени, вам также необходимо определить соотношение ресурса к производству – как на рисунке 7 – по всем основным ресурсам, используемым вашим предприятием. Во-первых, определите, какие ресурсы для вашего предприятия являются основными. На ваше решение повлияет их ежегодная стоимость и экологические последствия выброса отходов этих ресурсов в воду, воздух или в виде твердых отходов. Изучите сортированные данные, есть ли тенденция увеличения или уменьшения с 15 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан План ваших действий (смотрите ниже) должен включать проведение более интенсивного аудита цеха с помощью консультанта или персонала вашего предприятия с целью предложить и оценить меры БЧП по предотвращению или минимизации отходов. течением времени, если вы этого еще не сделали, сравните с внешними сравнительными данными. Если ваш цех или предприятие является частью более крупного объекта, сравните его с работой других подобных единиц в объекте. Кроме того, включите в свою оценку анализ предыдущих отчетов относительно возникновения отходов, а также последствий и нагрузки на окружающую среду. Отметьте потенциально опасные отходы, – возникающие либо в результате используемых материалов, либо процессов на заводе, - которые могут привести к возникновению рисков здоровья и безопасности. Снова подумайте о найме консультанта по этому вопросу. 13 Затраты на отходы и потенциальные сбережения Теперь, насколько вы можете, оцените текущие затраты вашего предприятия, связанные с отходами и потенциальные сбережения, которые может получить ваше предприятие. Существует два основных подхода: Количественно оцените затраты каждого потока отходов и категорию затрат Количественно оцените затраты на единицу каждого используемого ресурса и на основании заимствованного опыта оцените вероятный процент сбережений – анализ чувствительности Оцените данную информацию для подтверждения или определения основных отходов и, если известно, возможных источников и причин. 12 Предварительный аудит участка на месте Подход 1: Оцените все затраты вашего предприятия по каждому выделенному потоку отходов. Учтите, что многие предприятия значительно недооценивают фактические финансовые затраты на свои отходы – обычно в 20 раз или около этого. Поэтому при подсчете ваших затрат учтите следующее: Энергоэффективность Сырье в отходах Потери пресной воды Хранение и переработка на заводе Плату за удаление вне завода Плату и налоги на выбросы/сбросы Переделка вторичных материалов/продуктов Количество затраченного труда. После того, как вы рассчитали затраты по каждому потоку отходов, составьте график ежегодных затрат по убыванию, как, например, на рисунке 8 (здесь представлены 11 потоков отходов). Часто большие затраты связаны с маленьким количеством потоков отходов – то есть часто применяется правило 80-20 – что говорит о необходимости сосредоточить в будущем деятельность БЧП в этой области. Если вы завершили предыдущие этапы, ваши знания и понимание потенциального возникновения отходов настолько полны, насколько это возможно до проведения более подробных исследований. Следующий этап – провести короткий, предварительный аудит участка на месте – подробнее описывается в сопроводительном руководстве «Эффективный аудит участка на месте». Во время этого предварительного аудита вы должны свежим взглядом оценить действующую практику и оборудование для того, чтобы определить: Нерациональные методы работы, которые приводят к отходам Возможности и препятствия реализации ЛДТ, выбранных из перечня ЛДТ Рекомендовать приоритеты по более интенсивному аудиту в дальнейшем. Возможно, вы уже хорошо знакомы с подходами, действующими на вашем заводе. Фактически именно из-за вашей хорошей осведомленности вам трудно посмотреть на все свежим взглядом. По этой причине многие предприятия находят полезным для этой задачи участие консультанта со стороны. Не рассматривайте проведение аудита на месте как заключительную часть базовой оценки. 16 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан − Рисунок 8. Пример ранжирования затрат на отходы 0,25 % - 5 % экономии потребления материалов − 25 % - 50 % экономии на твердых отходах – включая возврат/брак продукта Умножьте ежегодные затраты каждого ресурса на предполагаемый потенциальный процент экономии – используя низкие и высокие значения, чтобы получить ежегодное ранжирование экономии по каждому ресурсу. Заметьте: на вашем заводе на практике можно достичь более высокого процента экономии. Составьте гистограмму, как, например, на рисунке 9 для молочного предприятия. Эта гистограмма показывает воздействие достижимого сокращения в 25 % (с 4 % до 3 % производства) возврата упакованных сыров и т.д. в розничной торговле. 80 000 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 О11 О10 О9 О8 О7 О6 О5 О4 О3 О2 О1 0 Однако для того, чтобы этот подход работал успешно, вашему предприятию необходимо начать с максимально точных общих данных об отходах и распределении затрат на производство. Часто это условие не выполняется. В таком случае для вас приемлем второй подход. Потенциальная годовая экономия (Евро) Рисунок 9. Пример анализа потенциальной экономии средств при средней экономии ресурсов Подход 2: Здесь вы рассматриваете обычное потребление и стоимость каждого ресурса и профессионально оцениваете потенциальные сбережения. Этот подход также может включать оценку степени сокращения известных отходов: По каждому потребляемому ресурсу материалов и энергии умножьте ежегодное потребление (например) на себестоимость единицы товара Другой вариант, если известны потери сырья (например, 27 % исходного сырья TiO2 или 15 % хлопка-сырца как в предыдущем примере), умножьте ежегодные потери на себестоимость материалов На основе сравнительных данных и опыта других предприятий определите промежуточные потенциальные сбережения (%) по каждому ресурсу (R) или отходу (О) например − 10 % - 50 % экономии потребления холодной воды − 5 % 25 % экономии энергопотребления Энергия (R) Вода и сточные воды(R) Ингредиенты Возврат продукта сырья (R) (W) Этот пример иллюстрирует значительный потенциал экономии, если меры БЧП на молочном предприятии сосредоточены на сокращении потерь сырья и возврата продукта – помимо существенного потенциального энергосбережения. Вы можете расширить оба подхода, рассмотрев риски существенного увеличения себестоимости еще одного ресурса. Например, цены, уплачиваемые многими предприятиями в СНГ за водоснабжение и сброс сточных вод, 17 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан намного ниже тех, которые оплачиваются предприятиями в странах с развитой экономикой, – они составляют 1/20 - 1/40 международных цен. 15 Отчет о базовой оценке Один член команды должен отвечать за подготовку отчета по базовой оценке – при участии других в команде. Тот же или другой член команды может отвечать за его презентацию руководству. Такие низкие цены являются результатом политики Правительства, которая вряд ли продлится долго. Таким образом, при оценке потенциальной экономии на вашем предприятии вы, возможно, захотите рассмотреть потенциальное воздействие, например, 10-кратного (или более) увеличения цен на воду/сточные воды в течение нескольких лет. Результаты вполне могут повлиять на вашу будущую стратегию БЧП. Например, применяя такой подход к предприятию на рисунке 9, становится очевидно, что эффективность водопотребления является намного более важным приоритетом. В своем отчете вы должны: Быть четким, кратким и информативным, затрагивая все вопросы и пункты, содержащиеся в этом руководстве Попытаться апеллировать унифицированными единицами измерения (например, ГДж или МВтч или КВтч) – неунифицированные единицы спутают и обесценят ваше сообщение Количественно оценить базовое потребление ресурсов и возникновение отходов – эти значения будут составлять основу будущих изменений Включить цифры потенциальной экономии, где возможно Определить и порекомендовать приоритеты и цели БЧП Включить план действий БЧП на рассмотрение руководством. 14 Установите ключевые показатели производительности (КПП) В рамках базовой оценки вам необходимо определить несколько ключевых показателей производительности (КПП). Выберите их на основании оценки трех факторов: Финансовые затраты в результате неэффективности/отходов Потенциальные риски безопасности и здоровья Воздействие на окружающую среду КПП должны быть конкретными и измеримыми. Мониторинг КПП поможет вам и вашим менеджерам с легкостью выявить улучшения в выбранных областях – или были ли улучшения замедлены или прекращены. Например: Энергоэффективность котлов Нагрузка ХПК сточных вод в молочном производстве, выраженная как процент ХПК сырого молока, то есть эквивалентные потери молока в сточные воды. Процент возврата (от потребителей) упакованных товаров – выраженный как процент от производства Потребление электричества, пара, свежей воды и т.д. на определенных уровнях производства Отходы текстильного сырья как процент от сырья. Если вы подключали консультантов, тогда обратитесь за их помощью в осуществлении этой задачи. 16 План действий Ваш отчет должен завершаться предлагаемым планом действий БЧП для вашего предприятия. Он создает связь между базовой оценкой и определением, разработкой и реализацией мер БЧП. Не существует стандартного плана действий, – он должен определяться индивидуальными обстоятельствами и потребностями предприятия. И снова вы можете привлечь консультанта для помощи в подготовке плана действий, который позднее может быть разработан более подробно как рабочий план. Действия, включенные в план, должны быть конкретными относительно дат завершения. Примеры видов действий, которые вы можете включить в ваш план, – некоторые можно опустить, а включить другие, так как перечень неисчерпаем, – могут быть следующие: 18 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Рекомендации по базовой оценке других отделов или цехов на вашем предприятии Рекомендации по будущему принятию систем экологического управления на вашем предприятии и определение следующих шагов И т.д. Купить, установить и использовать счетчики для управления будущим потреблением электричества, пара, холодной, горячей воды (смотрите руководство «Эффективное измерение») Принять систему MT для лучшего управления потреблением ресурсов (смотрите руководство «Эффективный мониторинг и таргетинг») Подготовить баланс воды для предприятия или отдела – как помощь в более эффективном управлении и потреблении воды Разработать и реализовать интенсивный отбор проб сточных вод и программу анализа для лучшей оценки потерь сырья в сточных водах (смотрите руководство «Балансы материалов, воды и энергии») Купить, установить и использовать счетчики потока сточных вод для лучшей оценки нагрузки сточных вод в дальнейшем (смотрите руководство «Эффективное измерение») Провести обширные аудиты на месте для выявления ряда малозатратных мер БЧП для быстрой последующей реализации Провести сессии мозгового штурма для определения корневых причин отходов на вашем предприятии и потенциальные решения у источника Разработать и реализовать программу повышения осведомленности и практического обучения персонала предприятия, – чтобы побудить людей принять лучшие методы работы и стимулировать их к прогрессу БЧП Разработать схемы поощрения рабочих и персонала – снова мотивировать их и поддерживать их участие в мероприятиях БЧП Осуществить энергоаудит определенного оборудования или цехов – для поиска конкретных мер энергоэффективности Техническая оценка мер ЛДТ, определенных в базовой оценке, как потенциально приемлемых для вашего предприятия – затем может последовать финансовая оценка, если ЛДТ окажутся практичными Существует множество действий, которые можно предпринять. Вы должны предложить действия, которые являются практичными и разумными для вашего предприятия. Выбор за вами – и за вашей инициативой! 19 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan КАК ПРОВОДИТЬ ЭФФЕКТИВНЫЙ АУДИТ УЧАСТКА НА МЕСТЕ 1 Введение: Более чистое производство (БЧП) – это доходный, превентивный подход к контролю над загрязнением, который позволяет эффективно использовать энергию и материалы, а также уменьшить риски здоровья и безопасности. Это подход, выгодный во всех отношениях. Основные потенциальные преимущества БЧП в случае применения промышленным предприятием: Снижение себестоимости Более высокое качество и результативность продукции Поддержание или улучшение рыночной доли Снижение обязательств. 2 Пользователи этого руководства Это руководство предназначено для менеджеров предприятия и персонала, ответственного за производство, снабжение коммунальными услугами и экологическое управление. Это руководство будет полезным для консультантов и советников. 3 Когда проводить аудит участка на месте Проводите аудит либо (1) в рамках базовой оценки – смотрите сопроводительное руководство, - либо (2) в качестве мероприятия, выделенного в базовой оценке. При проведении аудита вам необходимо посмотреть на имеющиеся методы работы, операции и оборудование свежим взглядом с целью: При базовой оценке определить − Нерациональные методы работы, которые приводят к возникновению отходов − Возможности и препятствия для реализации обозначенных лучших доступных технологий (ЛДТ) по предотвращению и минимизации отходов − Рекомендуемые приоритеты для последующих, более интенсивных аудитов После базовой оценки генерировать − Новые идеи относительно мало и средне-затратных мер для предотвращения и минимизации отходов. Проведение аудита – это инструмент для определения (1) визуально очевидных отходов и их причин и (2) мало- и средне-затратных мер для предотвращения и минимизации отходов. Вы проводите объективные наблюдения фактической ситуации прямо на предприятии и используете их для определения доходных потенциальных путей улучшения. Это не одно и то же, что и экскурсия по заводу. На рисунке 1 показан аудит в действии. В качестве дополнения к другим проектам ЕС это руководство дает практические советы, как проводить эффективный аудит. Предполагается, что высшее руководство одобрило проведение подобного аудита. Рисунок 1. Команда по проведению аудита Возможно, вы уже хорошо знакомы с подходами, действующими на вашем заводе. Фактически именно из-за вашей хорошей осведомленности вам трудно посмотреть на все свежим взглядом. По этой причине многие предприятия находят полезным для этой задачи участие консультанта со стороны. 4 Планирование аудита При планировании аудита примите во внимание три аспекта: Ресурсы – внутренние и внешние Масштаб – размах аудита и его длительность Вопросы здоровья и безопасности. 20 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan Ресурсы: для проведения аудита вам потребуется один или два человека – иногда от персонала в области проведения аудита может потребоваться также ответить на вопросы аудиторов относительно действующих методов работы. Аудит обычно длится от 30 минут до трех часов. На малом предприятии 3-х часового аудита может быть достаточно, но для многих предприятий потребуется несколько таких аудитов. Обзор производительности процессов Оценку производительности процессов, возникновения отходов и удельного потребления ресурса в сравнении с контрольными данными Оценку соотношений между потребленными ресурсами и производством – смотрите дополнительное руководство «Эффективный мониторинг и таргетинг» (MT). Однако, если базовая оценка была проведена, тогда приоритеты и масштаб дальнейших, подробных аудитов на вашем предприятии будут определены планом действий в рамках этой базовой оценки. Примечание: если вы привлекли внешних консультантов, то скорее всего в первую очередь они захотят сходить на экскурсию, чтобы самим увидеть завод. Экскурсия – это не одно и то же, что и аудит. 6 Методология – структурный подход и советы по успешной практике (СУП) Методология: Ваш аудит может состоять из нескольких сессий, каждая продолжительностью до трех часов, – хотя отдельная сессия в определенной области может длиться 20-30 минут. Продолжительность более 3 часов становится непродуктивной, так как теряется сосредоточенность. Было бы хорошо запечатлеть свои наблюдения в своего рода отчете сразу после завершения сессии аудита и до начала новой сессии. Проведение эффективного аудита требует принятие систематического, структурного подхода. Здесь не существует жестких правил, но имеются некоторые испытанные и проверенные практические варианты, из которых вы можете выбрать (или сочетать их). В разделах 7, 8 и 9 соответственно даются примеры аудитов, которые сосредоточиваются на: Отдельных цехах или процессах – по всем или нескольким аспектам ресурсов/отходов или только одному Всех операциях/процессах по данному сырью по технологической линии от приемки материала на заводе до его включения в продукт – с повторением по другому основному сырью Обычно высшее руководство не должно участвовать в аудите – его или ее присутствие заставит рабочих вести себя по-другому и ограничит их откровенные ответы на вопросы аудиторов. Кроме того, у высшего руководства вряд ли найдется время и терпение, необходимые для проведения эффективного аудита. В виду необходимости быть объективными рекомендуется в качестве аудиторов назначить внешний персонал: либо (1) персонал другого отдела или должностных обязанностей, либо (2) консультантов. Масштаб: Масштаб вашего аудита(ов) будет зависеть от базовой оценки и рекомендуемых приоритетных действий. Примите структурный подход, разбив области проведения аудита на управляемые единицы в соответствие с советами по успешной практике, данными в разделе методологии. Здоровье и безопасность: До проведения аудита определите потенциальные риски здоровья и безопасности и информируйте внешних аудиторов, если они привлечены. До того, как внешние консультанты начали работу, убедитесь, что они осведомлены об оценке рисков и управлении рисками. 5 Подготовительные работы Подготовительные работы во время базовой оценки (БО) позволят вам выбрать приоритетные области работы, ресурсы и отходы для проведения предварительного аудита. Если аудит является частью БО, в первую очередь вам необходимо завершить: Обзор планов, процессов и технологической схемы завода Оценку балансов материалов, воды и энергии – смотрите сопроводительное руководство 21 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan Проследите за непрерывными/периодическими операциями, даже если они осуществляются в непривычное время дня (или ночью), например, рисунок 3 – отходы не уважают ваше удобство Производстве, распределении и потреблении коммунальных услуг по технологической линии. Например, холодная вода, бойлеры, пар/горячая вода, холодильные установки и охладители, системы охлаждения воды, включая башенные охладители, компрессоры и сжатый воздух. Примечание: Аудит основывается на визуальных наблюдениях. Поэтому на практике ваши изыскания могут быть ограничены, если производственное оборудование состоит из технологической установки для непрерывного процесса производств – особенно, если емкости/трубопровод герметичные, а материалы являются опасными газами/жидкостями. Например, аудит технологической установки на нефтеперерабатывающем заводе, рисунок 2, скорее всего не принесет пользы, а аудит ресурсов – может. Рисунок 2. Не подходит производственного аудита Рисунок 3. СУП – Аудит непрерывных операций Предприятие, изготавливающее синтетическое волокно. Целлюлозное сырье растворяется и подается в виде коричневого раствора в технологическую установку, где раствор реагирует и образуется волокно. Эта фотография показывает подводящие трубы, отсоединенные в 07.45 для очистки (20 минут). Раствор течет в сточные воды, – это происходит на предприятии каждое утро. для Операции, включающие управление материалами и периодические процессы, часто генерируют твердые или жидкие отходы – поищите утечки, разливы и переливы При аудите периодических процессов ведите почасовой дневник своих наблюдений, – то есть записывайте также и время наблюдений, например, как в таблице 1. Эта часто помогает позже оценить наблюдения и их значимость. Советы по успешной практике: Некоторые практические уроки, полученные на опыте: Выделите время, чтобы увидеть и понаблюдать за работой. Часто это означает, что вы будете стоять и наблюдать за тем, что происходит, а не ходить по заводу Запишите свои наблюдения на бумаге (или наговорите на диктофон и т.д.) – для последующего отчета 22 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan Таблица 1 СУП – Пример дневника: Варка титановой руды Время Наблюдения 08.45 09.07 09.12 09.17 09.22 09.34 09.36 09.39 09.45 09.55 Рисунок 4. Интенсивные потери материала в воздух Кислота начинает поступать в автоклав – через трубу из калибровочного резервуара. Начинается подача сжатого воздуха в основание автоклава Клапан, контролирующий подачу кислоты, закрывается вручную. Люк на верху автоклава открыт; в автоклав погружается тканевая трубка. Начинается подача серии - 7 тонн руды через трубку Подача руды прекращается, трубка удаляется и люк автоклава закрывается Начинается добавление 1,1 м3 оборотной кислоты через трубу из калибровочного резервуара Клапан, контролирующий подачу оборотной кислоты, закрывается вручную. Начинается добавление пара в автоклав через линию сжатого воздуха Автоклав № 1 начинает издавать грохот и стучащий шум; пол вибрирует. По этому сигналу оператор вручную закрывает клапан в паропроводе для прекращения подачи пара Из автоклава выделяется большое количество паров серной кислоты и т.д., смотрите рисунок 4, в то время как струя из установки для очистки газа слабая Выбросы из автоклава в воздух меньше, чем раньше, но все еще большие; установка для очистки газа продолжает выпускать слабую струю Выбросы в воздух те же, что и в 09.39 Выбросы в воздух прекратились. Оператор прекращает подачу сжатого воздуха в автоклав № 1 – содержимое теперь образует твердую массу (вода добавляется позже, чтобы удалить содержимое автоклава как раствор) Делайте фотографии, чтобы запечатлеть то, что вы видите, - помогает вспомнить, заметить те моменты, которые не были очевидны, когда вы осуществляли аудит, и для возможного включения в свой отчет. Если вы привлекаете внешнего аудитора, готовьтесь, что он или она будет задавать техническому персоналу вопросы. Иногда вам может показаться, что консультант задает один и тот же вопрос. Если это так, это необязательно означает, что он не услышал или забыл ваш предыдущий ответ. Опытный аудитор зачастую рассматривает вопрос с разных углов, чтобы убедиться, что он правильно понял ситуацию. Будьте готовы и позволяйте внешнему аудитору задавать простые вопросы также и рабочим и техническому персоналу – дайте рабочим возможность и время ответить свободно. Возможно, вы замечаете, что отходы возникают в результате действий рабочих, например, краны остаются открытыми. Как аудитор, возможно, вы хотите узнать, сколько времени кран бежит, 5 или 50 минут. Если так, постарайтесь не привлекать к этому внимание рабочих: не задавайте таких вопросов, которые моментально изменили бы их поведение – ваша задача в данный момент – наблюдать. Попытайтесь насколько возможно оценить количествj отходов, которые вы видите во время аудита, например, используйте химический стакан или ведро известного объема и секундомер, чтобы измерить 23 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan неизвестного завода. Начните с определения основных материалов – примите во внимание ежегодное количество/затраты и опасные свойства. Затем выберите один материал и с помощью технологической схемы проследите его расход от приемки до производства: это показано на рисунке 6. объемы утечки из водопровода; посчитайте количество наименований отходов, утечек пара и т.д.; оцените объем (или, например, сыпучую меру) твердых отходов и т.д. Проведите визуальную инспекцию твердых отходов в контейнерах для насыпных грузов, – отметьте увиденные отходы. Видите ли вы значительные количества бракованного товара, регенерируемых материалов, смешанных с общими отходами, большие количества высококачественных упаковочных материалов и т.д.? отметьте потенциальный подтекст. Во время наблюдений и учета нерациональных методов, постарайтесь подумать о мерах, которые можно предпринять, чтобы улучшить ситуацию – запишите свои мысли для последующего рассмотрения. Аудит производственного цеха 7 Производственные цехи – обособленные, определенные области. Они могут являться отдельными учетными единицами на вашем предприятии: если так, то это выгодно при таком подходе к аудиту. Вы можете подойти к аудиту цеха одним из двух способов: С общей точки зрения, то есть не сосредоточиваясь на потреблении особого ресурса, отхода или оборудования. Рисунок 5a иллюстрирует это на примере отдела для приготовления красок на текстильном заводе. Здесь изготавливаются пигменты для нанесения на отбеленную ткань с помощью машины для печатания цилиндрическими сетчатыми шаблонами Сосредоточиваясь на потреблении одного ресурса, отхода или оборудования. Рисунок 5b иллюстрирует это на примере аудита потребления электричества в ткацком цехе текстильного комбината, – здесь пряжа ткется в ткань. Анализ ресурсопотребления показал, что электричество является основной статьей расхода и что издержки предприятия на электричество очень высоки, смотрите руководство MT. 8 Аудит технологической схемы материалов Внешние аудиторы в частности находят этот подход очень удобным. Он обеспечивает быстрый способ проведения аудита Рисунок 5a. Пример общего аудита цеха для приготовления красок – некоторые наблюдения Неорганизованное хранение материалов приводит к неэффективному труду и разливам, в то время как полезная площадь не используется Фильтрация свежеприготовленной печатной пасты очень трудоемкий процесс, он приводит к большим потерям материала/воды В оборудование, такое как барабанная мойка, поступает вода, даже если оно не работает Неэффективное водопотребление: много утечек, шланги для очистки с низким давлением и 24 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan большим объемом, шланги с ручными защелками Непрерывная работа механических систем для подачи материалов по ткацкому цеху Рисунок 5b. Пример специфического аудита ткацкого цеха – некоторые наблюдения о потреблении электричества Проектировка здания препятствует естественному освещению: необходимо 24 часовое искусственное освещение. Система освещения устарела и неэффективна. Рисунок 6a. Пример аудита: отслеживание расхода материалов - переработка титановой руды (TiO2) – некоторые наблюдения Руда хранится ненадлежащим образом под крышей, но без боковых стенок: руда просыпается на дорогу и попадает в отходы по канализации завода Непрерывная работа увлажнителей, работающих с помощью сжатого воздуха – около 100 увлажнителей в ткацком цехе Неэффективная вентиляция малоиспользуемого ткацкого цеха посредством напольной системы вытяжной вентиляции: 24 часа в сутки 25 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan Рисунок 6b. Пример аудита: отслеживание расхода материалов – завод синтетического волокна (H2SO4) – некоторые наблюдения Руда транспортируется вручную с места хранения до дробильной установки с помощью тачек, – большинство из них переполнены, и руда просыпается Концентрированная серная кислота (H2SO4) хранится в контейнерах, – ни один из контейнеров не имеет боковых стен для сдерживания утечек и т.д. После гидролиза/фильтрации сухой остаток TiO2 промывается: промывочная вода содержит много TiO2, в этих баках восстанавливается не полностью Сульфат цинка (ZnSO4) добавляется в оборотную серную кислоту через открытый туннель: этот метод приводит к тому, что ZnSO4 вымывается в канализацию После термальной обработки и измельчения пудра TiO2 переносится на расфасовочную установку тремя конвейерами: много потерь Na2SO4 восстанавливается центрифугой из кислоты бокового прогона. Дверь закрыта плохо: происходит утечка побочного продукта Na2SO4 26 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan воды, и однократного потребления, и циркуляционной через башенные охладители и т.д.; сброс сточных вод. При проведении аудита обратите внимание на следующие области устранимых отходов воды (неисчерпаемых), некоторые из которых проиллюстрированы на рисунке 7: Очевидные утечки подземных сетей (например, наличие участков мокрой земли) – утечки лучше выявлять с помощью дистанционных устройств и приборов для определения мест утечек Переливы из контейнеров для хранения воды из-за неисправных систем управления Утечки из наземных насосов, трубопроводов и контейнеров Открытые краны и шланги Техническая, промывочная и холодная вода, подаваемая к оборудованию вне зависимости от рабочего состояния Неэффективное потребление воды для промывки – например, шланги с низким давлением и большим объемом для очистки сухих остатков Использование прямоточной вместо противоточной воды для полоскания материалов и продуктов Однократное использование холодной воды – на больших заводах могут возникать огромные потери воды, которые оправдать финансово можно только при искусственно заниженных ценах, то есть когда цены субсидируются ниже экономического уровня. Такие ситуации являются наследием плановой экономики. Постоянный сброс воды из котлов и охладительных водонапорных башен – вместо того, чтобы контролировать сброс для поддержания удовлетворительного качества оборотной воды. Побочный продукт Na2SO4 сбрасывается на пол вниз, – это приводит к утечкам в канализацию и просыпу материала После того, как вы закончили аудит одного из основных материалов, переходите к другому. Часто 3 или 4 материала могут рассматриваться как основные, хотя на заводе со сложным производственным оборудованием их намного больше. По мере прохождения процессов производства материал меняет характер: он может измениться во что-нибудь другое, перемешаться с другими материалами или может реагировать с разными веществами. Поэтому при проведении аудита необходимо проявить проницательность и тщательно все обдумать. Однако одно из преимуществ этого систематического подхода состоит в том, что с его помощью можно быстро обнаружить неожиданные области отходов, некоторые из которых указаны на рисунке 6. 9 Аудит производства, распределения и потребления ресурсов Аудит ресурсов – это мероприятие часто проводится на заводе, хотя, если завод очень большой и сложный, будет удобнее провести аудит в цехе. Ресурсы, которые относятся к этому подходу, включают: Холодная вода Пар и горячая вода Хладагенты Системы чистой воды могут включать прием и хранение; счетчики; переработку на заводе для различных конечных целей; системы распределения (включая водонапорные башни); использование воды для промывки и технических целей; оборотное снабжение технической и промывочной воды; распределение и потребление охлаждающей 27 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan Рисунок 7. воды Блокирующие «ловушки» конденсата пара – сброс пара в воздух Конденсат пара, сбрасываемый в сточные воды вместо возвращения в бойлеры завода Запасной трубопровод, который не был заглушен – такая ситуация приводит к постоянным потерям тепла из труб, полных пара или горячей воды. Примеры устранимых потерь Рисунок 8. Пример потерь пара Пар и горячая вода могут поставляться на завод или производиться непосредственно на заводе. Системы могут включать заводские бойлеры на угле, газе или масле; распределительные трубопроводы; счетчики; системы управления; прямое технологическое использование; косвенное использование для отопления; трубопровод конденсата пара; сброс сточных вод. При проведении аудита расхода пара или горячей воды ищите очевидные признаки устранимых отходов. Ниже приведены несколько примеров неэффективного потребления энергии и отходов, некоторые проиллюстрированы на рисунке 8: Утечки из трубопровода и контейнеров Отсутствие или повреждение изоляции распределительного трубопровода и нагреваемых контейнеров Неизолированные, обогреваемые паром емкости приводят к потерям тепла Аудит энергии поможет определить другие, менее заметные области неэффективного использования энергии. Системы сжатого воздуха включают переработку воздуха; компрессоры; контейнеры для хранения; распределительный трубопровод; системы управления; техническое, инструментальное и другое использование. Обычные источники отходов, на которые надо обратить внимание во время аудита, включают: 28 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan Утечки сжатого воздуха – фактически ваше предприятие должно проверять это каждые несколько месяцев Работа систем сжатого воздуха при давлении, превышающем необходимый показатель Работа всей системы сжатого воздуха при пиковом давлении – даже в тех случаях, когда воздух нужен только для отдельного оборудования Компрессоры гораздо больше их функциональной нагрузки – особая проблема предприятий, чьи рынок и производство сократились после советских времен Температура холодной воды компрессора слишком высокая. Рисунок 9. поврежденной/неисправной трубопровода хладагента Пример изоляции Потребление электричества труднее проверить с помощью такого подхода, хотя вы можете провести инвентаризацию техники и других источников потребления энергии (освещение и т.д.) и узнать их производительность. Однако лучше это делать в рамках аудита энергии. Аудит энергии: Это специальное, систематическое исследование энергоэффективности и возможностей для улучшения. Оно применяется к потреблению топлива, пара, горячей воды, сжатого воздуха, охлаждения и электричества. Также оно используется для анализа энергоэффективности отдельного оборудования и функций, например, котлов, печей, освещения, холодильных установок, технологического оборудования и т.д. Местные центры энергоэффективности (ЭЭ) и БЧП могут проконсультировать вас по методам аудита энергии. Консультанты могут при необходимости оказать техническую поддержку и поделиться опытом. 10 Составление отчета об аудите Форма вашего отчета об аудите(ах) будет в определенной степени зависеть от того, проводился ли аудит в рамках базовой оценки (БО) или нет. Аудит в рамках базовой оценки: Если предварительный аудит осуществлялся в рамках базовой оценки, то скорее всего ваш отчет будет сосредоточен на ваших наблюдениях (1) нерациональных методов, (2) возможностях и препятствиях ЛДТ и (3) приоритетах для будущего, более глубокого аудита. Подробные наблюдения могут быть Системы хладагентов включают: приемку и хранение материалов хладагентов, включая аммиак и галогенизированные углеводороды; система хладагентов для охлаждения (компрессоры, теплообменники, расширение пара); охлаждение по ходу технологического процесса; вторичные циклы теплообменников для стимулирования технологического охлаждения;холодильные камеры и т.д. При проведении аудита таких систем, обратите внимание на такие потери как: Утечки аммиака – обнаруживаются с помощью сенсоров и по запаху Отсутствие, повреждение или несоответствующая изоляция трубопровода и охлажденных емкостей, например рисунок 9 Неисправная изоляция холодильных камер Чрезмерно большие холодильные камеры Дверцы холодильных камер остаются открытыми без надобности. 29 Cleaner Production in Selected NIS Countries: Moldova, Georgia and Kazakhstan составлены в виде приложения к отчету о базовой оценке. Однако строгого формата или правильного и неправильного способа составления отчета о ваших наблюдениях не существует, главное они должны быть изложены точно и ясно. Дополнительным результатом предварительного отчета могут быть рекомендации, например, относительно: Проведения аудита энергии выбранного оборудования или функций (отопление, освещение и т.д.) до разработки инвестиционных предложений БЧП или ЭЭ Проведения подробного аудита воды и подготовки баланса воды для завода/отдела/цеха Аудит после базовой оценки: Если аудит был проведен после БО, ваш отчет должен быть более конкретным и подробным. Недостаточно включить лишь свои наблюдения относительно плохих и нерациональных методов. Вы также должны включить свои идеи и идеи команды относительно мер БЧП по улучшению. Во время аудита у вас появятся новые идеи о возможных мерах БЧП по улучшению. Вам необходимо рассмотреть их и постараться разработать альтернативные решения, прежде чем вы выберете наиболее эффективный вариант. Ваши идеи относительно мер БЧП должны быть строго привязаны либо к: Ряду родственных наблюдений, например, рамка 1, либо к Определенному наблюдению, например, рамка 2. Рамка 1 Пример мер БЧП, связанных с рядом наблюдений – водосбережение на текстильном комбинате Наблюдение Большое количество холодной и горячей воды теряется в результате неправильного содержания и работы, например − Утечки из трубопровода и шлангов − Открытые без надобности краны и шланги − Небрежное потребление промывочной воды Мера БЧП Схема поощрения рабочих, связывающая ежемесячную оплату рабочих с измеренным водосбережением в цехе Выгоды Мотивация рабочих экономить воду и сокращение затрат предприятия на оплату расходов горячей воды и сброса сточных вод Рамка 2 Пример меры БЧП, связанной с конкретным наблюдением – варка титановой руды 30 Наблюдение Крышки автоклава открыты все время, потому что система шкива и проводов для подъема и опускания крышки (смотрите ниже на рисунке 4) корродирована и не работает. Это приводит к тому, что установка для очистки газа игнорируется. Происходит значительный выброс паров серной кислоты и вовлеченной руды в воздух в результате высоко экзотермического процесса варки. Мера БЧП Заменить систему подъема и опускания крышек системой из коррозионно-стойких материалов. Выгоды Сокращение выбросов в воздух не переработанных кислотных паров Уменьшение экологических штрафов Уменьшение потерь титановой руды Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ БАЛАНСЫ МАТЕРИАЛОВ, ВОДЫ И ЭНЕРГИИ 1 Введение: Более чистое производство (БЧП) – это доходный, превентивный подход к контролю над загрязнением, который позволяет эффективно использовать энергию и материалы, а также уменьшить риски здоровья и безопасности. Это подход, выгодный во всех отношениях. Основные потенциальные преимущества БЧП в случае применения промышленным предприятием: Снижение себестоимости Более высокое качество и результативность продукции Поддержание или улучшение рыночной доли Снижение обязательств. Баланс материалов или энергии – это один из инструментов БЧП, который вы можете использовать для достижения этих выгод. Для сравнения ввода и выхода из системы он задействует два основных физических закона – сохранение массы и сохранение энергии. Проще говоря, эти законы утверждают, что «выход продукции должен соответствовать расходам на его производство». Выражаясь формально баланс энергии вычисляется следующим образом: Продовольствие Сырое Переработ анное Из Отходы Накопление Баланс В 475 25 0 Итого кг 500 500 0 0 Преимущества использования баланса материалов/энергии состоят в следующем: Возможность косвенного определения неизмеренных параметров во время технологических процессов – обычно используется в обрабатывающей промышленности Помимо определения технологического выхода, он помогает сосредоточиться на основных отходах, о которых раньше, возможно, не знали, – а, следовательно, можно предпринять меры по сокращению отходов Возможность количественно рассчитать диффузные, трудные для оценки или другие неизмеренные отходы Контроль над гарантией качества данных Использование графических приемов может помочь визуально представить области неэффективного использования материалов и энергии – и, соответственно, предпринять меры по повышению эффективности. Затраченная энергия – вырабатываемая энергия – накопление энергии = 0 Рисунок 1 представляет простой пример баланса материала по продуктам питания в отделе приготовления пищи на пищевом комбинате. Для демонстрации балансов более сложных систем можно использовать такой графический прием как диаграмма Сэнки – смотрите ниже. В дополнение к другим руководствам в рамках проекта ЕС это руководство содержит практические советы о том, как составлять балансы материалов, воды и энергии. В приложения включены ряд реальных ситуационных исследований: они иллюстрируют, как можно использовать этот инструмент и какую информацию они могут дать. Рисунок 1 Пример баланса материалов Сырые продукты Варочный 500 кг Котел Не приготовленные Кол-во кг 500 Переработанные продукты 475 кг Если для составления баланса необходимы значительные ресурсы, возможно, потребуется согласие высшего руководства. В данном случае предполагается, что при необходимости одобрение было получено. Отработанные продукты (Сточные воды после очистки) 25 кг 31 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан таких обстоятельствах период будет намного меньше, например, время для осуществления одной/нескольких серийных операций или 24 часа, 1 неделя, 1 месяц и т.д. 2 Пользователи этого руководства Это руководство предназначено для менеджеров предприятий и персонала, ответственного за производство, снабжение коммунальными услугами и экологический менеджмент. Консультанты и советники также могут найти в нем полезную информацию. Рисунок 2. Пример двойных границ Основной 3 Когда проводить баланс материалов или энергии Баланс может быть составлен (1) в рамках базовой оценки – смотрите сопроводительное руководство или (2) как мероприятие, предписанное после базовой оценки. Кроме того, он может быть подготовлен в любое другое время в момент анализа производительности производственных/коммунальных установок или систем мониторинга (счетчики, измерительные приборы, пробы, композиционный анализ и т.д.). Компонент Мытье Сушка Вода резка для Другие 4 Общие принципы Подготовка баланса включает несколько основных шагов: Определите физические границы системы Установите подходящее время для анализа Определите все входящие и выходящие составляющие в рамках границ Количественно оцените каждую входящую и выходящую составляющую за определенный период времени Рассчитайте накопление, то есть изменение в запасах Подставьте все значения в уравнение баланса и проанализируйте результаты. Физические границы: Вы можете выбрать любые физические границы, – начиная с тех, которые характеризуются одноэтапным процессом, как на Рисунке 1, одним или несколькими этапами, как на Рисунке 2, и заканчивая целым заводом (смотрите Приложения 1-3). В зависимости от вашей цели, ожидаемой выгоды и имеющихся данных, выберите узкий или широкий спектр ваших акцентов. промывки ингридиенты Смес ь Варка Консе рвиро Сточ. воды после промывки Продукт Вход и выход: Вход и выход должны быть определены, если нет возможности их измерить. Насколько возможно и нужно для подготовки баланса рассчитайте общее количество каждого входа и выхода за определенный период времени. В идеале нужно определить вход на основе прямых измерений или, если это невозможно, путем расчетов. Накопление – изменение запасов: Если операции непрерывные, тогда накопление в уравнении баланса равно нулю. Однако система в определенных вами границах может не быть статической в определенный период времени, в таком случае вам необходимо оценить накопление. Временной период: и снова вы располагаете свободой выбирать период анализа. Во время базовой оценки обычно выбирается 12-месячный период (для учета сезонных изменений) и более короткий период, если производство некруглогодичное. После базовой оценки вы можете провести ряд интенсивных исследований, в том числе углубленный мониторинг и т.д. При 32 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Всех видов определенного элемента, например, − Титана (смотрите пример завода по переработке титановой руды в приложении 1) − Углерода (смотрите пример сжигания биогаза в приложении 3). Для баланса материалов это значение можно рассчитать на основе инвентарного учета материалов, хранящихся на складе в начале и в конце выбранного периода времени. Рисунок 3 в разделе 5.2 иллюстрирует это на примере бутылок на заводе розлива напитков. Для баланса воды – особая форма баланса материалов – накопление можно определить этим же способом, и, скорее всего, потребуется оценить объемы запасов воды в емкостях и т.д. При нахождении накопления в балансе энергии потребуется расчет тепловой энергии, полученной или потерянной, если температуры системы в начале и в конце периода были разными. Все, кроме первого баланса материалов, требует использования физических или химических аналитических данных в сочетании со значениями массового ввода. Начиная анализ, будьте избирательными, - иначе затраты на управление данными станут непомерно высокими. При подготовке масс-баланса веществ или элементов будьте внимательны в отношении потенциальных перемен физического состояния или химических реакций, например: Жидкости могут замерзать или испаряться. Вам необходимо учесть, возможно ли такое в вашей системе и, если да, то определить и оценить это Твердые вещества могут плавиться или сублимироваться Вода может реагировать с другими веществами (например, CaO + H2O = Ca(OH)2 или сворачиваться как кристаллизованная вода (например, FeSO4.xH2O) Не забудьте учесть воду или загрязнители в сырье и продуктах Метан может гореть на воздухе или в кислородной среде с образованием оксидов углерода и водяного пара При анаэробных условиях сульфаты в растворе уменьшаются до сульфидов и могут выпасть в осадок как относительно нерастворимые соли металлов или утечь как газообразный сероводород. При этом в воздухе или кислородной среде сульфиды окисляются в SOx; и т.д. 5 Подготовка баланса материалов 5.1 Выбор материалов Помимо общих вопросов, упомянутых выше, вы должны выбрать материал или материалы, по которым вы хотите составить баланс. Выбор материалов остается за вами и, кроме того, он зависит от завода, – смотрите приложения. Если вы сомневаетесь, наймите консультантаспециалиста. В целом вы должны решить, будете ли вы составлять масс-баланс: Физического компонента, например, ряда − Бутылок определенного размера на заводе бутылочного розлива − Суб-компонентов на сборочном заводе Определенного вещества, например, − Воды (смотрите раздел 6 и приложение 2) − Стекла (бутылки всех размеров) на заводе бутылочного розлива − Упаковочных коробок для молочных продуктов и т.д. − Хлопка на текстильном комбинате Заменителей определенных сложных веществ, например, − Химическое потребление кислорода (ХПК) для переработки отходов молока, пива и продовольствия (смотрите пример молочного завода в приложении 1) − Твердые взвеси (ТВ) при водоемком обогащении полезных ископаемых Определенных химических элементов, например, − Метана (CH4) − Сульфата (SO4) − Сульфида (S2-) или Если происходят химические реакции, вы можете провести элементарный масс-баланс, например, углерод (C), сера (S) и т.д. 5.2 Накопление При определенных условиях накопление может быть принято равным нулю: Если уровни запасов довольно стабильные (например, отклонение < +/- 25 %) и соотношение общего расхода и среднего уровня запасов высокое (например > 100:5). 33 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан поступающего материала, это означает, что в вашем случае применим один или несколько из следующих пунктов: Возможны потери, о которых вы не знаете, – проанализируйте снова (Пример 3 в приложении 1) Допущение, что накопление равно нулю, не подходит в данном случае, – проверьте уровни инвентаря и переоцените баланс материалов Данные мониторинга о потоках технологических отходов недостаточно точные – проанализируйте методы мониторинга, взятия проб и аналитические приемы. Примеры в приложении 1 иллюстрируют, почему необходимо обращать внимание на этот вопрос, – также смотрите ниже. Подумайте о привлечении специалистаконсультанта Проверьте, что вы используете унифицированные единицы (массы, расхода и т.д.). При работе с разными процессами и отходами, расход которых может выражаться в м3 или тоннах за единицу времени или же концентрация которых выражена в процентах веса или кг/м3 и т.д., могут быть допущены ошибки. Заметьте, что хотя в основном 1 тонна воды почти равна 1 м3 воды, это неприменимо к высококонцентрированным растворам или взвесям в воде – в которых, например, удельная масса 1,1. Второй аспект подходит для оценки завода в течение долгого периода – 20 дней или более Если ваша система в конце периода восстановлена до того же состояния, что и в начале, например, при рассмотрении дискретного ряда отдельных химических процессов, операций по разделению жидкости от твердых веществ и т.д. Если оцениваемая система является непрерывным, контролируемым, стабильным процессом в течение оцениваемого периода, например множество нефтехимических процессов, производство цемента и т.д. Если эти условия не выполняются или вы не уверены, тогда вам необходимо определить уровни запасов в вашей системе на начало и конец оценочного периода. Например, на простой схеме на рисунке 3 показано, что завод бутылочного розлива получает 700000 пустых бутылок одного размера. За один и тот же период времени завод выпускает 695000 бутылок, заполненных продуктом. Общий баланс материалов при нулевом накоплении указывает, что 5000 бутылок были утрачены в результате порчи и т.д., то есть потери составляют около 0,7 % пропускной способности. Однако, учитывая изменения в запасах цехов за этот период, мы получаем другую картину. Происходит значительное сокращение в запасах в размере более 35000 бутылок. Повторный баланс материалов по бутылкам теперь таков: Рисунок 3. Пример использования инвентарного учета для определения накопления материалов В – Из – Отходы – Накопление = 0 т. е. 700000 – 695000 – Отходы - (-35450) = 0 Пустые бутылки 700000 Сточная вода Таким образом, потери бутылок фактически превышают 40000 – что эквивалентно 5.7 % пропускной способности и намного больше, чем предыдущие расчеты. Подобная информация должна стимулировать действия по определению (1) места, где происходят потери, и (2) мер по предотвращению и минимизации потерь в будущем. Склад Промывка W 5.3 Точность В идеале вы должны стремиться к совершенному балансу, то есть сумме баланса, которая равна нулю, но на практике всегда допускается неточность в несколько процентных точек. Однако если ваша ошибка превышает 10 % W Продукт Хране ние W Заполнение W Хранение W Вода W = отходы 34 Заполненные бутылки 695000 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан редко бывают постоянными во времени. Поэтому первый шаг в принятии систематического подхода – характеризовать ключевые потоки отходов в рамках интенсивного краткосрочного мониторинга. Если на основании имеющихся данных невозможно оценить один или более потоков отходов, обычно сумму неизвестных рассчитывают «разницей», делая допущение, что баланс материалов идеальный. Однако заметьте, что рассчитанный таким методом поток отходов включает все ошибки, заложенные в других цифрах. Поэтому если возможно, поток отходов необходимо измерять. Это не одно и то же, что и тестирование на соответствие стандартам. 5.4 Мониторинг потоков технологических отходов Несмотря на то, что ваше предприятие использует довольно надежные методы отслеживания расхода основных материалов для производства, мониторинг технологических отходов, скорее всего, отсутствует или очень слаб. Заметьте: это руководство не касается непосредственно мониторинга выбросов и сбросов для соответствия стандартам, – хотя это тоже важно. Технологические отходы могут быть твердыми, жидкими и газообразными и могут быть выброшены как точечные или летучие выбросы (ненаправленные, рассеянные и случайные). Этап На складе Промывка Хранение Заполнение Вне склада Итого Запас = инвентарь = количество бутылок Начало Конец Накопление периода периода 40 000 10 000 - 30 000 400 500 100 3 000 6 000 3 000 300 250 - 50 15 000 6 500 - 8 500 58 700 23 250 - 35 450 У каждой производственной системы будут свои собственные характеристики, – возникновение отходов может происходить по расписанию в соответствии с намеченными событиями – или же они могут быть случайными. Определить характеристики вашей системы и то, как потоки отходов могут варьироваться, - вам выбирать. В приложении 1 включены три примера мониторинга сточных вод. Мониторинг газовых технологических выбросов – это более специфичная тема, и вам следует привлечь квалифицированного специалиста, имеющего для этого необходимое оборудование. Потери легкоиспаряющихся жидкостей и газов трудно измерить, но некоторые нестойкие твердые отходы можно вычислить периодическим образом (смотрите пример 3 в приложении 1). Однако точечные выбросы обычно, хотя необязательно, более значительны в плане ресурса или нагрузки загрязнений. Они лучше поддаются мониторингу. Некоторые общие принципы мониторинга отходов для определения нагрузки загрязнения: Пробы, взятые для композиционного или физического анализа (pH, температура и т.д.) должны быть репрезентативными Химические и физические аналитические методы должны быть устойчивыми и подходящими для анализируемой среды отходов, например, аналитический метод для анализа чистой воды может быть непригодным для точного анализа загрязненных сточных вод – из-за эффекта интерференции Также необходимо определить объем или массу потока отходов – параллельно с пробами для композиционно-физического анализа или прямого мониторинга. После характеристики потоков отходов вы можете, если необходимо, использовать полученную информацию для разработки более сбалансированной, устойчивой программы мониторинга, смотрите примеры 1 и 2 в приложении 1. Это будет способствовать вашим усилиям по повышению производительности. 5.5 Результаты и их применение Рассмотрите примеры из приложения 1 и подумайте, как вы можете применить данные принципы при подготовке баланса материалов на вашем предприятии. Таблица 1 резюмирует некоторые основные особенности из приложения 1. Нерепрезентативная выборка потоков технологических отходов – обычная ошибка. Потоки отходов технологических процессов 35 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Начните с наибольшего потребления/расхода воды. Выясните, как часто и в каком объеме используется вода каждый раз. Используйте счетчики или засекайте время наполнения водой емкости известного объема. Начиная с самого большого источника сточных вод, выясните, как часто образуются сточные воды, и в каком объеме. Расход сточных вод может быть таким же, как и расход использованной воды. Чистая вода была дешевой (и во многих местах так и есть, хотя ситуация скорее всего изменится), поэтому многие предприятия в прошлом уделяли мало внимания водопотреблению. Может быть, у вас всего один счетчик для учета водопотребления всего завода. На практике если у вашего предприятия не хватает счетчиков (для измерения водопотребления разного оборудования и в разных цехах), это может существенно ограничить точность и практичность вашего баланса воды. За советом об измерении расхода воды и сточных вод обращайтесь к руководству «Эффективное измерение». Однако помимо измерения, существует ряд других приемов, которые вы можете применить для количественной оценки расхода: Прямое измерение расхода, например, посредством − Ведра и секундомера − Определения времени снижения воды в емкости Расчет на основе других измерений, например, − Баланс массы по «консервативным» компонентам (например, кальций или натрий в растворе) для расчета общего сброса воды (специальная продувка и утечки и т.д.) из рециркуляционных башенных систем водяного охлаждения и уровней испарения, – смотрите рисунок 4 − То же самое и для продувки паровых котлов Расчет на основе информации от производителей и проектных данных Расчет на основе обычно используемой информации и знаний о производстве, например: − Для емкости, наполняемой каждый раз для промывки, измерьте размер емкости и рассчитайте объем использованной воды. Таблица 1 Обзор примеров из приложения 1 № Промышленность 1 Горное дело 2 Продовольствие 3 Переработка химикатов/ минералов Особенности Необходимость режима эффективного мониторинга для оценки сточных вод Как и выше, плюс использование псевдоданных для оценки потерь завода и их сравнения с контрольными данными успешной практики Как и выше, плюс расчеты выхода и подготовка балансов материалов по разным частям относительно сложного производственного комбината 6 Подготовка баланса воды 6.1 Введение Баланс воды – это особый вид баланса материалов и, так как ваше предприятие, скорее всего, использует воду, то он, безусловно, касается и вашего предприятия. Если вода является основным сырьем вашего производства, ее можно оценить, как описано в предыдущем разделе. Здесь мы больше сосредоточимся на использовании воды как коммунальной услуги. Составление баланса воды для вашего предприятия – это составляющий элемент кампании по водосбережению, включая: Начало Исследование водопотребления и разработка баланса воды − Определите, где, как и почему используется вода − Определите требования к качеству воды на каждом пункте водопотребления − Определите качество воды и ее наличие на каждом пункте сброса (использованной) воды Оценку вариантов водосбережения Внедрение вариантов. 6.2 Количественная оценка водопотребления и сброса сточных вод Вы должны перенести данные о водопотреблении, выбросах и сточных водах на технологическую схему или карту оцениваемой системы. 36 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Учтите частичное заполнение или переливы Расчет − На основе факторов для непроизводственного использования, такого как туалеты, мытье и приготовление пищи и т.д. − На основании наблюдений относительно частоты событий (таких как очистка с использованием шлангов), длительность события и средний измеренный расход (например, из шланга) − Приблизительный расход на основе визуальной оценки. Замечание: не вся потребленная чистая вода вашего завода будет сброшена как сточные воды. Также не обязательно, чтобы сбросы сточных вод являлись исключительно результатом потребления чистой воды и ее сброса. Поэтому в балансе воды необходимо учесть такие факторы как: Вода в сырье Вода в продуктах и побочных продуктах, например, напитки, продовольствие, шлам, бумага и т.д. Испарения из градирней Испарения из открытых каналов воды во время производства и т.д. Утечки пара в воздух Утечки из подземного трубопровода и каналов в земле: либо из сетей распределения воды, либо из сетей переноса сточных вод Вода, потребляемая как реагент в процессах Отделение израсходованной охлажденной воды от технологических сточных вод Отделение санитарных сточных вод (туалеты, мытье и т.д.) от технологических сточных вод Сброс промывочной воды (полы, твердые поверхности и т.д.) в канализационную систему Сточные воды, связанные с водостоками на поверхности Ил и шлам, вывозимые с завода как твердые отходы Вода, удаленная с сырья механическими или термальными способами и сброшенная в отходы Вода, производимая в результате реакций между материалами. Рисунок 4. Водоохладительная башня, продувка и испарение, рассчитанные массбалансом Теплообменники Холодная вода Подогретая вода Теплый влаж воздух E м 3 воды S E = 0 г/м 3 3Утечка Wм воды 1 При S 3 Вода Испаряемая г/м Свежая вода Водо охладит башня Бак для воды подпитка M м3 S0 г/м 3 Охлажд воздух вода Водоём Продувочная вода B м3 при S1 г/м 3 Системный масс-баланс по растворенному материалу (напр, кальци Масса в (г) = M x S0 Масса из (г) = (B + W ) x S1 + E x SE Накопление = 0 В стационарном режиме SE = 0 так как кальций не исчезает с водяным паром Отсюда: B + W = M x S0 / S 1 Системный баланс воды Вода в (м 3 ) = M Накопление = 0 В стацион режиме 37 Вода из (м 3 ) = (B + W ) + E Отсюда: E = M x (1 - S0 / S 1) Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан 6.3 Оборотное водоснабжение и баланс воды Обратите внимание на разницу между потреблением технической воды и потреблением чистой воды. Если вода используется повторно, эти два понятия могут быть совершенно разными. Если это касается вашего предприятия, и вы работаете с консультантами, обратите их внимание на этот аспект. Рисунок 5 иллюстрирует этот вопрос. Он также демонстрирует, что высокий уровень оборотного водоснабжения сам по себе не является показателем хорошей экологической эффективности. На рисунке представлены два завода, изготавливающие одинаковые товары с одинаковым объемом производства: обе производственные системы используют воду повторно. Рисунок 5. Балансы воды для двух производственных систем с оборотным водоснабжением Система I Потребление Свежей воды 100 Потребление 200 Завод Использованная Сточные воды 60 Вода 190 Рециркуляция 100 Оборотная вода 130 Сточные воды 10 Обработка Сточные воды 30 В обоих случаях потребление технической воды в два раза больше потребления чистой воды. Коэффициент рециркуляции воды обеих систем равен 0,50 и определяется как соотношение рециркулирующего потока к потреблению. (Фактически коэффициент рециркуляции Системы II больше, чем системы I, если коэффициент определяется как соотношение рециркуляционной воды к потребляемой.) Система II Потребление Свежей воды 200 Потребление 400 Завод Использованная Сточные воды 80 вода 300 Рециркуляция 200 Сточные воды 100 Оборотная вода 220 Обработка Но на этом сходство заканчивается. Действительно, пристальное изучение показывает, что система II потребляет чистую воду в два раза менее эффективно, чем система I. Следовательно, рециркуляция сама по себе не все. Что действительно имеет значение – так это наилучшие приемы работы и эффективные технологии, используемые в системе I. Сточные воды 20 Поэтому не делайте акцент лишь на принятии минимального уровня оборотного водоснабжения: это не подходящая политика. И если необходимо, напоминайте об этом высшему руководству. Для достижения эффективности политика предприятия должна быть нацелена на сокращение абсолютного или удельного потребления чистой воды. 6.4 Использование баланса воды для экономии По мере проведения исследований для составления баланса воды вы можете обнаружить открытые краны, сломанные клапаны и утечки. Зачастую вы можете немедленно предпринять меры, чтобы решить эти проблемы. Однако отмечайте то, что вы сделали и учитывайте ожидаемые сбережения. Многие преимущества составления баланса воды являются результатом повышения информированности людей о важности эффективного водопотребления. Однако полного эффекта можно достичь посредством 38 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан тщательного анализа каждого отдельного случая потребления воды. С помощью баланса воды определите основные источники потребления воды и потоки сточных вод. Затем по каждому ответьте на ниже перечисленные вопросы. Ваши ответы помогут вам определить возможности по сокращению водопотребления: Водопотребление На самом ли деле этот процесс/деятельность необходим/(а)? Почему в данном процессе требуется так много воды? Как можно сократить потребление воды? Можно ли использовать воду более низкого качества, например, оборотную воду? Можно ли утилизировать воду и использовать ее где-нибудь еще? Сточные воды Необходимо ли создавать эти сточные воды? Уходит ли в канализацию чистая вода, и если так, почему? Являются ли сбросы разрешенными и законными? Можно ли сточные воды использовать повторно в производстве или для других работ, например мытье? Будет ли выгодно обрабатывать сточные воды для повторного использования на заводе? результате перелива из центральной насосной станции. Улучшение эффективности систем оборотного водоснабжения не повлияло бы на эти отходы, а сокращение однократного охлаждения водой оказало бы должный эффект. Соответствующие меры были направлены на достижение этого результата и на улучшение эффективности потребления технической воды. 7 Подготовка баланса энергии 7.1 Введение За исключением электричества все составляющие баланса энергии (вход, выход и накопление) включают количественно измеряемую массу – это неизбежно. Поэтому основу баланса энергии составляет баланс материалов. Составление баланса энергии во многом аналогично составлению баланса материалов. 7.2 Виды энергии Энергия существует в разных видах, и они могут меняться, то есть трансформироваться в вашей системе. Необходимо убедиться, что при составлении баланса вы правильно определили соответствующие виды энергии. Рассматриваемые вами виды энергии будут зависеть от вашей системы и ее границ, они могут включать: Физическое тепло Латентная теплота – испарение/конденсат и таяние/замораживание Тепловое излучение Электричество – генерированное, расходуемое или хранящееся в аккумуляторе или конденсаторе Химическая энергия − Горение топлива на воздухе или в кислороде − Химические реакции, высвобождающие тепло (экзотермические) − Теплота раствора, например, смешивание кислот с водой − Химические реакции, поглощающие тепло (эндотермические) Энергия давления, например, в системах пара и сжатого воздуха Механическая энергия, например, смешивание и измельчение. 6.5 Пример баланса воды – коксовый завод В приложении 2 приводится простой схематический баланс воды для завода по производству кокса и каменноугольного газа из угля. У этого предприятия большое потребление воды, почти 21000 м3/день. Часть воды предназначена для технологического и санитарного использования, но большая часть используется для охлаждения с промежуточным холодоносителем. Большая часть оборудования охлаждается с помощью воды, которая циркулирует через водоохладительные башни. Но некоторая часть оборудования потребляет большой объем охладительной воды однократно – 73 % всего потребления чистой воды. Составление схематического баланса воды помогло менеджерам увидеть важность устранения или сокращения одноразового использования охладительной воды. Около 9000 м3/день достаточно чистой воды утрачивалось в Скорее всего вам не придется рассматривать другие виды, такие как ядерная энергия (если вы не производите или не используете расщепляемые 39 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан материалы); кинетическая и потенциальная энергия (если вы не занимаетесь определенными видами возобновляемой энергии) и звуковая энергия. 7.2 Составление баланса энергии Если вы определили границы своей системы, вам следует собрать данные и, если необходимо, перевести их в соответствующие единицы измерения. Использовать унифицированные единицы измерения – ГКал, ГДж или МВтч очень важно. Рассчитайте энергию по каждому потоку входа и выхода относительно исходной температуры. Стандартная температура часто составляет 25 С, но подойдут также любые значения температуры, с которыми вы привыкли работать. Составление баланса энергии на производственном заводе или цехе, например, является основным шагом в осуществлении детального аудита энергии, который поможет вам найти пути более эффективного использования энергии. Возможно, для сбора всех необходимых данных и для их использования при составлении баланса энергии вам потребуется помощь эксперта. Если так, обратитесь в местный/национальный центр БЧП или в Центр Энергоэффективности за советом и помощью, а также подумайте о привлечении консультанта-специалиста, имеющего специализированное оборудование и опыт. Такие организации также смогут дать вам советы, как провести аудит энергии и энергосберегающих мер, которые станут полезными для вашего предприятия. 7.3 Примеры баланса энергии В приложении 3 приведены два примера баланса энергии: (1) теплоэлектростанция, производящая горячую воду для системы центрального теплоснабжения плюс электричество для собственных нужд станции и (2) аудит энергии водоподогревателя, работающего на топливном биогазе. Рассмотрите примеры в приложении 3 и выделите полезные моменты для своей системы, которые вы можете применить. Рассмотрите потребление энергии на своем предприятии и то, как вы можете использовать балансы энергии для определения мер энергоэффективности, которые принесут пользу вашему предприятию. 40 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Приложение 1 – Примеры мониторинга сточных вод и балансов материалов Дальнейшее изучение выявило, что сточные воды содержали два потока конкретного характера: Высокоминерализованные канализационные воды, богатые железом Относительно чистые, маломинерализованные грунтовые воды. Пример 1 Мониторинг сточных вод на шахте Этот простой пример из угледобывающей отрасли иллюстрирует, насколько необходимо быть внимательным при мониторинге отходов. В этом примере воду, стекающую в частично затопленную угольную шахту, периодически откачивали на поверхность (12 часов работы с 19.00 до 07.00, то есть ночью; 12 часов вне работы; 12 часов работы и т.д.). Сточные воды сбрасывали в реку. Сбросы имели высокое содержание железа и растворенных веществ, что приводило к существенному загрязнению реки на многие километры вниз по течению. Это представляло проблему для инспектората по окружающей среде. Рисунок A-1 показывает результаты мониторинга инспектората сброса сточных вод за двухлетний период. Таким образом, периодический режим откачки позволил выделить два потока во время работы насосов. Стабильные условия полностью перемешанных сточных вод были достигнуты лишь спустя пять часов после запуска насоса. Это мероприятие показало, что репрезентативными можно считать только те пробы, которые были взяты незадолго до выключения насоса. Рисунок A-2 Результаты интенсивного мониторинга по изучению сброса шахтных вод Качество воды (мг Fe/л) Качество воды (мг Fe/л) Рисунок A-1 Результаты мониторинга сточных вод шахты 30 25 20 15 10 5 0 0 200 400 600 800 1 000 Дни Время (часы насосного цикла) Все образцы сточных вод были взяты примерно в одно и то же время, обычно вечером в течение 30 минут после запуска насоса. Результаты указывают на очевидность существенного разброса концентрации железа (и других компонентов) и иногда на низкие значения, которые не соответствуют наблюдаемому загрязнению реки. Позднее мониторинг сточных вод осуществлялся еженедельно в течение 8 месяцев. Репрезентативные пробы брались в последние часы откачки, то есть рано утром до выключения насоса. Рисунок A-3 показывает аналитические результаты по железу и ясно указывает, (1) что фактический разброс был намного меньше, чем считалось на основании предыдущего мониторинга и (2) на значительную нисходящую тенденцию в общем содержании железа. В конце периода мониторинга, показанного на рисунке A-1, был проведен интенсивный мониторинг с целью охарактеризовать сбросы сточных вод из шахты. Пробы брались и анализировались с определенным интервалом насосного цикла. Рисунок A-2 показывает результаты по железу. И хоть ранним вечером (сразу после запуска насоса) брать пробы было удобно, фактически это время оказалось самым неподходящим для взятия репрезентативных проб. 41 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан проб сточных вод в это время. К тому же, несмотря на то, что этот отдел ориентировался на соответствие стандартам, данные мониторинга не сохранялись, а удалялись в конце календарного месяца. У этого молочного предприятия не было системы по измерению расхода сточных вод, а также исторических записей о производстве своих сточных вод. Качество воды (мг Fe/л) Рисунок A-3. Результаты последующего мониторинга – взятие репрезентативных проб Характеристика сточных вод – интенсивный мониторинг С помощью консультантов предприятие разработало и реализовало программу интенсивного мониторинга для характеристики сточных вод – до обработки сточных вод: Пробы сточных вод брались из основного канализационного канала, идущего из производственной области – пробная точка была выбрана так, чтобы можно было взять репрезентативные пробы Пробы сточных вод брали регулярно, 3 раза в час, например, в 07.10, 07.30 и 07.50 и т.д. После третьей пробы (например, после 07.50), три пробы встряхивались и смешивались в один образец за период с 07.00 до 08.00 Подобные составные пробы брались каждый час в течение 24 часов Каждая составная проба анализировалась относительно химического потребления кислорода (ХПК мг O2/л). Этот тест оценивает потенциальное потребление кислорода всех окисляемых компонентов в сточных водах, и в этом случае он был применен как суррогат для молока и молокосодержащих материалов. ХПК для цельного молока обычно 160 кг/т В отсутствие счетчика для измерения расхода сточных вод ежечасный расход рассчитывался на основании измеренного расхода чистой воды на заводе Показания счетчика подачи воды считывались регулярно, каждый час в течение суток, например, 07.00, 08.00 и т.д. Разница между ежечасными показаниями использовалась для расчета ежечасного расхода сточных вод. (После корректировки на ряд факторов, таких как испарение, конденсат и отдельное удаление сточных вод после внутреннего, заводского использования). Была рассчитана ежечасная нагрузка ХПК сточных вод, которая использовалась для Дни Другие исследования помогли определить отдельно расход и качество чистой грунтовой воды. Концентрация более минерализованной канализационной воды была определена с помощью масс-баланса. Было обнаружено, что в основном краткосрочный разброс, показанный на рисунке A-3, являлся результатом разницы подачи насоса из недели в неделю, что влияло на соотношение минерализованной чистой воды в сбросах. Пример 2 Количественная оценка потерь на молочном предприятии с помощью замещенного баланса материалов Введение Этот пример взят из практики современного молочного предприятия, производящего сухое молоко, пастеризованное молоко и молочные напитки для розничной торговли. Оно получает 4000 - 5000 тонн сырого жидкого молока в месяц для переработки. Предприятие работает 24 часа в сутки. На основе объема сырого молока и готовых продуктов персонал молочного предприятия подсчитал, что потери молока на предприятии составляют 1,8 % - 3,3 %, но они не провели исследования сточных вод для того, чтобы непосредственно измерить потери. Замечание: расчеты на основе разницы двух больших измеренных или расчетных количеств часто варьируются и с ними надо работать очень внимательно. Фактически персонал отдела по окружающей среде брал пробы сточных вод предприятия для анализа дважды в день, – но в одно и то же время дня, что не дает гарантии репрезентативности 42 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан определения пиковых нагрузок, их времени, а также ежедневных нагрузок. Эти значения соответствовали потерям молока из производственного отдела В таблице A-1 перечислены полученные данные, а на рисунке A-4 приводится диаграмма наблюдаемой нагрузки ХПК. Рисунок A-4. Диаграмма ежечасной нагрузки ХПК сточных вод Ежечасная нагрузка ХПК кг 300,0 Таблица A-1 Характеристика сточных вод молочного предприятия Расход Нагрузка № ХПК, сточных ХПК, часа/образца мг/л вод, м3 кг 1 48 685 32,9 2 51 710 36,2 3 48 553 26,5 4 51 640 32,6 5 42 620 26,0 6 53 510 27,0 7 118 1,250 147,5 8 145 1,970 285,7 9 135 1,150 155,3 10 130 875 113,8 11 86 935 80,4 12 79 825 65,2 13 141 1,350 190,4 14 127 1,180 149,9 15 85 1,070 91,0 16 121 1,530 185,1 17 79 981 77,5 18 113 1,520 171,8 19 183 1,060 194,0 20 88 965 84,9 21 50 850 42,5 22 51 910 46,4 23 47 725 34,1 24 45 770 34,7 Среднее 88 985 97,1 Итого 2116 2331 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 Часы, начиная с 00.00-01.00 Результаты демонстрируют существенный разброс расхода сточных вод, уровня ХПК и нагрузки в течение дня. Дальнейший анализ выявил, что пиковые нагрузки были в основном связаны с крупными операциями по очистке завода. Дальнейшая оценка нагрузки сточных вод Менеджеры на молочном предприятии были заинтересованы результатами, но они не были убеждены в том, что потери сточных вод были типичными. Поэтому они провели менее интенсивную, но более продолжительную программу мониторинга сточных вод с целью собрать информацию для принятия будущих решений. Ежедневно в течение 20 дней рассчитывался расход сточных вод. Для определения ХПК каждый день брались составные пробы в течение 24 часов. Эти составные пробы смешивались с помощью арендованного, автоматического оборудования – запрограммированного на взятие малых проб каждые 20 минут. (Если нет автоматического оборудования, эту работу могут выполнять вручную сотрудники с низкой заработной платой). Результаты, смотрите рисунок A-5, показали относительно стабильные ежедневные потери в течение 20 дней со средней нагрузкой ХПК 2,079 кг/день. 43 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан затем растворяется в воде, образуя раствор. Затем раствор перерабатывается, и из него получают белую пудру диоксида титана (TiO2). Рисунок A-5. Диаграмма ежедневной нагрузки ХПК сточных вод Нагрузка ХПК, кг/день 3 000 Рисунок A-6. Пример сравнительных потерь на молочном предприятии 2 500 2 000 Испаряемая вода Конденсируемая в 1 500 Сточные воды 47,1, т/день 1 000 500 71,3 0 продукт Сухое молоко 23,7, т/день т/день При ХПК цельного молока 160 кг/т, ежедневная нагрузка ХПК сточных вод 2,079 кг равна ежедневным потерям молока в 13 тонн. Расход сырого молока на предприятии в среднем составлял 155 т/день в течение 20 дней. Поэтому измеренный уровень отходов молока составлял 8,4 % - намного больше, чем предыдущие расчеты 1,8 % - 3,3 %. Потери молока Жидкое сырое В сточных водах 0,46, т/день молоко 155, т/день 83,7 Установка жидкого молока продукт Жидкое молоко 82,1, т/день Т/день Потери молока Псевдоизмерения потерь молока были сравнены с контрольными цифрами успешного опыта Всемирного Банка по современным молочным предприятиям, как это. Эти цифры по потерям молока заводов по изготовлению сухого и жидкого молока отличаются: 0,64 % и 1,9 % (FEED MILK) молока соответственно. В сточных водах 1,59, т/день Кроме того, образуется побочный продукт гептагидрат сульфата железа (FeSO4). В основном преобладают серийные процессы, но производство непрерывное - 24 часа в сутки. Рисунок A-7 – это упрощенная технологическая схема, указывающая основные потоки материалов и производственные связи. Рисунок A-6 иллюстрирует сравнительную ситуацию, к которой менеджеры должны стремиться. Эта упрощенная технологическая схема и масс-баланс включают измеренные данные о производительности сушилки и разделении сырья между двумя установками молочного предприятия. У менеджеров завода были хорошие данные по общей производительности TiO2 по массе, по соотношению годового производства TiO2 к руде TiO2 в диапазоне 75,6 % - 78,3 %. Но сравнение с производительностью других заводов, использующих подобные технологии, показывает, что завод работал ниже своих возможностей. Выход TiO2 на других заводах составлял около 85 %, и эти заводы поставили цель по улучшению (выход до 89 %) в качестве кратко- среднесрочных планов на будущее. Менеджеры недоумевали, почему выход их завода был относительно низким и из-за ограниченных данных об отходах не знали, где происходят потери. На основании этой оценки потерь молока менеджеры начали систематически перепроверять ручную и автоматическую чистку на предприятии. Они привлекли консультантов для выявления и внедрения мер БЧП по сокращению потерь молока. Пример 3 Установка сухого молока Балансы материалов на заводе по переработке титановой руды Введение Этот пример взят из практики завода, который перерабатывает титановую руду – черный минерал, состоящий в основном из оксидов титана и железа. Руда сначала реагирует с концентрированной серной кислотой (H2SO4), а Поэтому с помощью консультантов персонал предприятия провел исследование отходов и составил баланс материалов по TiO2. Ниже приводятся результаты и некоторые наблюдения. 44 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Рисунок A-7 Технологическая схема переработки титановой руды воз дух ВОС Промывание газа Вода Поб продук FeSO4 хранени W Поб продукт вывозитс я с завода FeSO4 кристалл Испаряемая TiO2 руда Охлаждение Выбросы W TiO2 Охлажден ная кристалли Руда хран Дробле е руды вода W Варка Осажд ение тонко Отделение зация плено чное испарени е центрифугой непрореагир W W Вода Тепло TiO2в растворе рудн шлам Тепло Пар и Сжатый воздух ФильтрФильтрац ия Пресс Гидролиз Свежая концентриров TiO2 в суспензии Серная кислота Вторична я кисло та Сильная кисл вывозится С завода (внешняя перераб) Твердые отхо (непрореаг руда) Вывозится с завода Хранение кисло ты перера Вакуум фильтр обезв Фильтрат сильной кислоты ботанн Фильтров твер вещества Излишки сильной кисло ты Вода Очист вода разбав кислот Река фильт промыв ки веществ ВОС Промытые вещ-а W Вывозится С завода TiO2 хранение продук та Барабан Расфасов ка W Мельниц а W печь W Тепло ключ Процесс Контроль Над загрязнением Основные процессы (если жирным шрифтом – процесс был исследован) Отходы Ком услуга: охлаж или обогрев Летучие или неизмеренные отход Другие ресурсы: пар, вода, воздух 45 W Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан течение нескольких дней выявил неожиданный источник отходов и потерь TiO2 в сточные воды (включено выше). Как показано на рисунке A-9, концентрация сточных вод сильно зависела от времени суток: максимальный уровень SO4 наблюдался в ночное время. Очевидно, причиной этого стала область хранения переработанной кислоты и перелив кислоты из полных емкостей ночью. (Излишки кислоты вывозились с завода на автоцистернах только днем). Изучение отходов При помощи аудита участка удалось определить множество потенциальных источников потерь TiO2, обозначенных на рисунке A-7 и ниже: Летучие потери с мест хранения руды и при ее перевозке до дробилки Летучие потери руды с дробильного оборудования Выбросы в процессе варки Непрореагировавшая руда, вывезенная с завода в виде твердых отходов после обезвоживания Побочный продукт FeSO4 – в основном вывозится с завода, но происходят также потери с мест открытого хранения, смотрите рисунок A-8. Потери в поверхностные воды канализации происходят после влажной погоды, потери вследствие ветра происходят в сухую погоду. Фильтрат сильной кислоты производится при обезвоживании суспензии гидролизованных твердых веществ, – некоторая часть перерабатывается на заводе, но в основном вывозится с завода или сбрасывается в сточные воды (смотрите ниже и рисунок A-9) Подкисленная промывочная вода, образуемая из обезвоженных, гидролизованных твердых частиц, при промывке примесей отчетливо сохраняет объемный поток Летучие выбросы из барабанной печи (смотрите рисунок A-11), установок по измельчению и расфасовке, а также в момент внутреннего перемещения. Большая часть собирается и перерабатывается на заводе. Следуя совету консультантов, менеджер по производству одобрил 30-дневный технологический мониторинг отходов – помимо повседневного сбора данных, – оценить балансы материалов завода по титану (выраженные как TiO2). В таблице A-2 приведены результаты. Летучие и вторичные отходы были исключены из этого мониторинга, то есть они не определялись. Средняя концентрация сульфата (г/л) Рисунок A-9. Колебание качества сточных вод на ВОС Время суток Рисунок A-10. Емкости для промывки твердых частиц Рисунок A-8. Потери при хранении побочного продукта Параллельный мониторинг сточных вод, поступающих на водоочистную станцию (ВОС), в 46 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Таблица A-2 Результаты мониторинга отходов Поток Дробленная руда в варочные котлы Кислота в варочные котлы Вторичная кислота в варочные котлы Отработанная непрореагировавшая руда Побочный продукт на хранение Концентрированный раствор с тонкопленочного испарителя Сильная кислота, вывезенная с завода Нагрузка TiO2, т/день 31,19 0,23 0,19 Производственные данные Незначительное количество Производственные данные Производственные данные плюс анализ случайных проб Как и выше 30,08 Как и выше 0,35 Как и выше 0,35 Промывочная вода, разбавленная кислотой 3,72 Промытые твердые вещества в барабанные печи 22,63 № пробы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Примечание 0,49 Сильная кислота на ВОС Таблица A-3 Анализ промывочной воды твердых частиц TiO2, мг/л 1,020 568 2,110 1,190 658 1,210 4,840 1,250 835 775 № пробы 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 TiO2, мг/л 5,840 496 1,090 1,510 557 1,380 1,570 444 1,140 1,350 Рисунок A-11. Летучие потери из барабанной печи (перерабатываются посредством установки) Посредством масс баланса по складскому резервуару Показания счетчика плюс анализ случайных проб – таблица A-3 Производственные данные Балансы материалов Затем за 30-дневный срок были подготовлены балансы материалов, допускающие три границы. Учитывая фактическую ситуацию, допускалось, что накопление близко к нулю. Последний столбец в таблице A-4 содержит итоговую разницу между количественно определенными расходом и выходом: она включает ненулевое накопление, неопределенные отходы и чистую сумму ошибок, связанных с отдельными расчетами. Границы: I – общий баланс: все операции на заводе, начиная с подачи руды в варочный котел и заканчивая подачей промытых твердых частиц в барабанные печи II – баланс по восходящим процессам: операции завода, начиная с подачи руды в варочные котлы и заканчивая подачей на стадии гидролиза Таблица A-3 содержит аналитические данные, полученные с помощью случайных проб твердых частиц сбросов промывочной воды. Наблюдаются существенные колебания, и было бы лучше подготовить для анализа составные пробы в течение 24 часов, – как в примере 2. Однако мониторинг подтвердил, что промывочная вода является главным источником потерь TiO2 из производства. 47 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан III – баланс по нисходящим процессам: начиная со стадии гидролиза и заканчивая подачей промытых твердых веществ в барабанную печь. вывезенная с завода Сильная кислота на ВОС Промывочная вода, разбавленная кислотой Промытые твердые частицы в печь Итого баланс III Общий баланс указывает, что производственный выход составляет 72,6 %, ниже, чем предыдущие расчеты предприятия. Около 11,7 % ввода TiO2 не было учтено, предполагая наличие существенного накопления (что не сходится с данной ситуацией), не выявленных или неверно характеризованных потоков отходов. Таблица A-4 TiO2/день) Поток Из I – общий баланс Руда в варочный котел 31,19 Вторичная кислота в 0,23 варочный котел Отработанная непрореагировавшая 0,19 руда Побочный продукт 0,49 FeSO4 Сильная кислота, 0,35 вывезенная с завода Сильная кислота на 0,35 ВОС Промывочная вода, 3,72 разбавленная кислотой Промытые твердые 22,63 частицы в печь Итого баланс I 31,42 27,73 II – восходящий баланс Руда в варочный 31,19 котел Вторичная кислота 0,23 в варочный котел Отработанная непрореагировав0,19 шая руда Побочный продукт 0,49 FeSO4 Концентрирован раствор из 30,08 тонкопленочного испарителя Итого баланс II 31,42 30,76 III – нисходящий баланс Концентрированный раствор из 30,08 тонкопленочного испарителя Вторичная кислота 0,23 в варочный котел Сильная кислота, 0,35 3,72 22,63 30,08 27,28 2,80 Баланс материалов по восходящим процессам показал более полное соответствие. Только 1,7 % связанного TiO2 невозможно было учесть. Это предполагает, что выбросы из варочных котлов в воздух – хотя и серьезные в плане загрязнения воздуха кислотными парами – не были значительными относительно потерь TiO2. Баланс также показал менеджерам, что выход по TiO2 высокий и составляет 95,7 %. Балансы материалов (тонн В 0,35 Невыявленные отходы плюс накопление Материальный баланс показал, что производственный выход здесь составлял около 75,2 %, основные потери приходились на промывочную воду (11,9 % руды TiO2). Неучтенный материал составил 9,3 % ввода TiO2 – неприемлемо высокое значение в этой ситуации. Колебания концентрации промывочной воды предполагает, что в будущем следует провести более систематический мониторинг этого потока. А также то, что попытки предприятия повысить выход продукта следует сосредоточить на улучшении рабочих приемов и утилизации твердых веществ после промывки. 3,69 0,66 48 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Приложение 2 – Пример баланса воды Рисунок A-12 Схематический, упрощенный баланс воды на заводе по коксу и каменноугольному газу 30 Испарение 743, 36 C ВОБ Подача чистой воды 868 м 3/ч, 15.5 C 713, 27 C 743 167 1-X 1-X 743, 36 C 167 26 C НС 420 P Сбросная вода 372, 26 C 26 C 420 25 C 20 Испарение 125 P 372 м 3/час 105 60 P 3000, 30 C 3000 85 Испарение 30 Подпитка 50 Продувка ВОБ Удаление Сточных вод 321 м 3/час 45, 45 C 45 1-X 40 Испарение 166 206 P Ключ P 1-X ВОБ НС Потребление технической воды или использование вторичной воды для технологического охлаждения Однократное применение охладительной воды Водоохладительная башня Ёмкость для воды и насосная станция 3 Средний расход воды в м /час и температура воды в градусах C 49 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Приложение 3 – Пример баланса энергии Неполностью сгоревшее топливо в дымовых газах Ощутимое теплосодержание дымовых газов котла Радиационные/конвективные потери тепла и утечки пара из котлов, турбин, конденсаторов, СЦТ и всех связанных установок – показаны как потери на рисунке Продувка воды котлов ТЭЦ была хорошо снабжена счетчиками, поэтому имелось достаточно много операционных данных. Несмотря на то, что данные были сведены в таблицы, они не использовались полностью для анализа энергопроизводительности станции. С помощью собственных данных станции были определены средние значения производительности за зимний отопительный сезон. В таблице A-5 перечислены полученные значения. Пример 1 Балансы энергии на ТЭЦ Этот пример взят у ТЭЦ, обслуживающей систему централизованного теплоснабжения (СЦТ). Станция работает на угле и мазуте. Она также производит электричество для своих собственных нужд. На рисунке A-13 изображены основные процессы и операции станции. Рисунок A-13 Упрощенная схема процессов на ТЭЦ Потери Система централ теплоснабж (СЦТ) Электричество измельчение угля Не конденс турбины Дымовые газы Потери Пар ВД Уголь Воздух Мазут Гор вода Потери Оборотная вода Пар НД Пар ВД В турбину Пар ВД В конденсатор Котлы Потери воды Подпиточная вода конденсаторы пара СЦТ Таблица A-5 Средние значения производительности (Примечание) Потери 1305 Теплотворная способность, (МВтч/т) или температура C 5,12 МВтч/т 10,8 МВтч/т 445 1305 65 52,2 687 445 627,6 618 445 578,9 продувка подпитка Конденс оборотная и подпиточная вода для котлов Поток Потери (недожог) Масса, т/день Зольный остаток (охлаждение и Удаление) Угольное топливо Мазутное топливо Пар ВД – общее Котловая вода (чистая) Пар ВД в турбину Пар ВД – в конденсатор Произведенное электричество Пар НД из турбины Продувка котла Подпитка котла Горячая вода в СЦТ Оборотная вода в СЦТ Потери воды СЦТ Топливо, сгораемое в котлах, производит пар высокого давления (ВД) (25 бар). Часть пара ВД проходит в неконденсирующие турбины, где производится электричество. Остальной пар ВД проходит в конденсаторы пара, косвенно охлаждается оборотной водой СЦТ. Конденсаторные агрегаты также конденсируют пар низкого давления (НД), выходящий из турбин при 1,3 бар и 200 C. Горячая вода проходит из конденсаторов в СЦТ. Потери воды из СЦТ и продувка котлов подпитываются отдельно обработанной чистой водой на ТЭЦ. Топливо обеспечивает ввод всей энергии в описанную систему. Полезная энергия восстанавливается как электричество и горячая вода для теплоснабжения. Энергия утрачивается в нескольких точках следующим образом: Несгоревшее топливо в зольном остатке и частицах выбрасываются из котла в дымовых газах 50 273,7 15,9 Энергия, МВтч/день 1402 171,6 1207 76,4 681 200 533,8 378 378 75 22 21,9 - 1,3 49263 598 1990 46594 45,1 1087,4 2669 52,5 85,2 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Конвективные потери тепла СЦТ Подпиточная вода СЦТ Таблица A-6 Балансы (МВтч/день) 118 2669 22,0 Поток В Из Потери разницей Котлы Уголь 1402 Мазут 172 Питательная вода 71,4 котлов Пар ВД 1207 Общий баланс 1645 1207 438 Неконденсирующие турбины Пар ВД в турбины 627,6 Произведенное 76,4 электричество Выпуск пара НД 533,8 Общий баланс 627,6 610,2 17,4 Конденсатор пара - Водонагреватель Пар НД 533,8 Пар ВД из котла 578,9 Оборотная вода 1087,4 СЦТ Подпиточная вода - 9,3 СЦТ Подпиточная вода - 1,3 котла Горячая вода в 1990,6 СЦТ Питательная вода 71,4 котлов Продувка котлов 21,9 Общий баланс 2189,5 2083,9 105,6 Система центрального теплоснабжения Горячая вода в 1990,6 СЦТ Оборотная вода 1087,4 СЦТ Потери воды СЦТ 85,2 Конвективные 118,0 потери СЦТ Тепло 700,0 потребителям Общий баланс 1990,6 1990,6 Общая система: Эффективная энерго-отдача = 44,5 % Топливо 1574 Подпиточная вода - 10,6 Электричество 76,4 Тепло 700,0 потребителям Потери воды СЦТ 85,2 Продувка котла 21,9 Итого баланс 1,563 883,5 679,5 - 9,3 (Примечание) Используются более низкие значения теплотворной способности (низшая теплотворная способность); воздух горения и котловая вода подогреваются дымовыми газами (до 205 C и 97 C соответственно) до поступления в котел; теплосодержание неподогретого воздуха горения в этом анализе не учитывается. Конвективные потери тепла СЦТ рассчитаны Институтом. При допущении, что накопление равно нулю, были составлены балансы энергии по ряду подсистем для расчета разницы энергоэффективности и потерь энергии. Были установлены границы для оценки следующих компонентов: Котлы Неконденсирующие турбины Конденсаторы пара / водяной обогрев СЦТ Распределение по СЦТ Общий баланс – от ввода топлива до снабжения потребителей теплом. В таблице A-6 подытожены балансы энергии, а на рисунке A-14 они показаны графически на диаграмме Сэнки. Общая энергоэффективность ТЭЦ низкая – 44,5 %. Анализ ясно показал, что основные потери происходили в котлах, что побудило улучшить их эффективность посредством технических мер. Кроме того, нисходящие потери в водонагревателе и СЦТ вместе взятые довольно велики. Менеджеры ТЭЦ согласились, что анализ и графическое изображение помогли им провести сбалансированный анализ операционной производительности станции. 51 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Пример 2 только 18 % сгорало с образованием CO, 7,8 % с образованием CO и H2 и 13 % метана не сгорало вообще. Около 24 % топливной энергии не было выделено вообще. Оказалось, что рассчитанный расход воздуха превышал стехиометрический объем только на 2,5 %, – подтверждая подозрения. С помощью этих результатов были высчитаны другие потери тепла из обогревателя, и был составлен полный баланс энергии, смотрите рисунок A-16. Аудит энергии водообогревателя Этот пример иллюстрирует совместное использование балансов материалов и энергии в качестве мощного инструмента при проведении аудита энергии. Ближайший центр БЧП или ЭЭ может проконсультировать вас относительно преимуществ аудита энергии и возможности его проведения на вашем заводе. Руководство предприятия было обеспокоено выходом тепла из водообогревателя, работающего на биогазе, поэтому они провели аудит энергии. Воздух горения подается естественной тягой вместе с биогазом в трубы горения, проходящие через водообогреватель, смотрите рисунок A-15. В рамках аудита энергии были проведены некоторые измерения в стационарном режиме: Кривая поверхностных температур водяной рубашки обогревателя для расчета конвективных потерь тепла Скорость входящего/выходящего потока и температура вторичной воды Расход, температура и состав биогаза: 66 % CH4, 34 % CO2 Температура (274 C) и состав дымового газа CH4 1,3 %, CO2 13,1 %, CO 2,4 %, H2 0,8 % O2 4,7 %, N2 75,8 %. Последующие исследования выявили недостаточную подачу воздуха, ненадлежащее обслуживание, в особенности нечастую очистку труб горения, в результате чего накапливались залежи, препятствующие току газа. Последующие измерения после прочистки показали намного лучший коэффициент избытка воздуха 25 %, намного более полное сгорание и 20 % увеличение возврата тепла от биогаза. Рисунок A-15. Схема водообогревателя на газе Дымовые газы Оборотная вода Биогаз Наличие CO и H2 указывало на то, что горение было далеко не полным. Расход воздуха невозможно было измерить, но были подозрения, что в трубы горения подавалось недостаточно воздуха, в результате чего в некоторой степени происходили следующие реакции: CH4 + 2O2 теплоотдача) CH4 + 1,5O2 теплоотдача) → → CO2 + 2H2O (803 кДж CO + 2H2O (520 кДж Воздух Горячая вода CH4 + O2 → CO + H2 + 2H2O (278 кДж теплоотдача) Данные, полученные в результате аудита энергии, использовались для составления балансов материалов для обогревателя по каждому из шести компонентов воздуха/газа, указанных выше. Эти балансы составили ряд систем уравнений, которые можно решить с помощью полученных данных о составе газа. Решение систем уравнений выявило, полностью сгорало только 62 % метана, что 52 Более чистое производство в выбранных странах ННГ: Молдова, Грузия и Казахстан Рисунок A-14 Диаграмма Сэнки, показывающая потоки и баланс энергии на ТЭЦ и в системе центрального теплоснабжения (100 МВтч топливной энергии) Потери Из котла 27.9 МВтч Потери Электро Из турбины энергия 1.1 МВтч 4.9 МВтч Потери водо обогревателя 8.1 МВтч Мазут 9 МВтч Потери Тепла СЦТ "утечка воды" 6.0 МВтч Пар ВД Паровые турбины Пар НД Водо обогреватель Котлы Пар ВД Тепло В СЦТ Потери тепла СЦТ "другие 7.5 МВтч Полезное тепло потребителям 44.5 МВтч Пар ВД Уголь 91 МВтч % топливной энергии Рисунок A-16. Энерго баланс в стационарном режиме по водообогревателю на биогазе – до очистки 60 50 40 30 20 10 0 53 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ других источников измеряется и учитывается, по меньшей мере, ежемесячно для оплаты счетов Потребление коммунальных услуг на нашем предприятии – по отделам, цехам и отдельному оборудованию – не измеряется (измерение внутри предприятия называется подуровневым измерением) В ответ на повышение цен на коммунальные услуги мы реагируем, например, − Закрытием энергоемкого оборудования (даже если оно современное и производительное) или − Переговорами с поставщиками Мы сокращаем затраты на коммунальные услуги, повышая эффективность ресурсопотребления – принимая методы MT и подуровневого измерения для улучшения управленческого подхода. 1 Введение: Существует поговорка: «Невозможно управлять тем, что вы не измеряете». Это, безусловно, относится к ресурсам, которые, возможно, потребляет ваше предприятие: Электричество Топливный газ Пар Сжатый воздух Вода – и сточные воды, получаемые в результате ее потребления. 2 Использование этого руководства Данное руководство предназначено для менеджеров предприятий и персонала, ответственного за производство, снабжение коммунальными услугами и экологическое управление. Оно также будет полезным для консультантов и советников и поможет в следующем: Разработать стратегию измерений для вашего предприятия – смотрите также дополнительные руководства «Эффективный мониторинг и таргетинг (MT)» и «Как использовать балансы материалов, воды и энергии» Выбрать подходящие счетчики Определить требования к установке Определить вопросы, которые вы зададите потенциальным поставщикам. Скорее всего, вы ответите утвердительно на первое и, может быть, также на третье утверждение. Возможно, вы отрицательно ответите на второе и четвертое утверждения. Если так, использование этого руководства и других сопроводительных руководств поможет вам повысить эффективность потребления ресурсов. Многие предприятия во всем мире убедились, что, применение систематического подхода (Более чистое производство) к ресурсоэффективности помогает сократить потребление ресурсов на 20 % 40 % или более. Подуровневое измерение – это ключ к достижению таких значительных, прибыльных показателей эффективности. Рисунок 1 на примере проведенного исследования в трикотажном секторе указывает, что количество установленных счетчиков может быть взаимосвязано с удельным потреблением ресурса на предприятии (УПР, например, м3 воды на тонну производства). 3 Предыстория и преимущества В силу того, что в плановой экономике цены на энергию и воду в значительной мере субсидируются, стимул для такого предприятия, как ваше, управлять или сокращать потребление коммунальных услуг может быть ограничен. Несмотря на то, что во многих областях положение дел остается аналогичным, вам следует осознавать риск увеличения цен на коммунальные услуги до уровня международных рыночных цен. Это означает, что в будущем цены будут выше, хотя темп изменений зависит от политики Правительства. В качестве наследия плановой экономики многие предприятия уделяют недостаточно внимания затратам по коммунальным услугам. Посчитайте, сколько из нижеперечисленных утверждений можно применить к вашему предприятию: Потребление коммунальных услуг на нашем предприятии, поставляемых из городских или 54 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Рисунок 1. измерения Соотношение между и потреблением оборудование, общее функционирование (например, освещение) или рабочие области которого охватывает, по меньшей мере, 80 % потребления завода. причин, по которым вы устанавливаете дополнительные счетчики, – это определит необходимое вам равновесие между точностью, периодичностью измерений и воздействием от выбранного вами счетчика. уровнем ресурса УПР (м3/т) 200 150 100 50 0 0 2 4 Кол-во счетчиков 6 Обычные области применения счетчиков, где требуются функциональность и высокая периодичность измерений, включают: Учет отделов (учетных единиц) и мониторинг для сравнения с поставленными целями (смотрите ниже, а также руководство MT) Выявление и диагностирование избыточного потребления: правильно истолкованные данные замера могут выявить изменения в поведении потребления, что может побудить руководство принять правильные меры (смотрите руководство MT) Составление бюджета и калькуляция себестоимости продукта, когда стоимость коммунальных услуг относительно высокая, и отдельные товары имеют разное УПР Прогнозирование и корректировка характера потребления, – например, пара и электричества, когда их стоимость частично зависит от пиковых значений потребления или тарифов дневного/ночного потребления. 8 4 Цель Это руководство рассматривает учет электричества и следующих текучих сред: топливного газа, пара, сжатого воздуха, воды и сточных вод. Здесь даются советы по: определению стратегии измерения, – учитывая цель, количество счетчиков и частоту снятия показаний эффективному использованию данных замера выбору счетчиков – по видам практическим альтернативным/дополнительным методам оценки расхода, когда нет счетчиков или нет возможности их приобрести из-за недостатка финансов или по другим причинам анализу проб сточных вод. Анализ проб сточных вод проводится не только для проверки на соответствие установленным стандартам, но и помогает в управлении потерями материалов в сточных водах. Если вам необходима помощь в процессе взятия проб технологического и дымового газа, обратитесь к специальному подрядчику. Области применения подуровневого измерения, где очень важна тщательная точность, включают: Выписка счетов – например, если вы поставляете/передаете ресурсы другим предприятиям и выставляете им счет за потребляемые ресурсы Данные о потреблении коммунальных услуг, которые вы используете в схеме торговли выбросами или в подобных случаях. 5 Стратегия измерения 5.1 Обоснование Возможно, вы используете это руководство для того, чтобы выбрать и установить дополнительные счетчики для управления энергией и водой. Вы узнаете, какие услуги обходятся вашему предприятию дорого и где можно получить выгоду, установив дополнительные счетчики. Расположение, виды и количество дополнительных счетчиков будут зависеть от: стоимости счетчиков и расходов на их установку относительно потенциального ресурсосбережения. Используйте практический подход. Однако помните, что на новом заводе или в здании вы должны измерять отдельно (или измерять другими приемлемыми способами – смотрите раздел 9) то 5.2 Ручные или автоматические показания счетчиков (РАПС) Все вышеупомянутые области применения требуют определения общего (целостного) потребления ресурса за определенные временные промежутки, – например, от 30 минут потребления/нагрузки до недели или месяца с целью MT. Следовательно, показаний счетчиков, снятых вручную, будет достаточно для большинства областей применения. Однако если вы планируете установить множество счетчиков на большом, комплексном заводе – особенно, если требуются 55 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан − показания загрязнителей, примите во внимание РАПС. Также примите во внимание РАПС, если вам необходимо на постоянной основе подробно изучать или учитывать характер потребления или нагрузки. Счетчик располагается параллельно кабелям, что не подходит для регулярного снятия показаний счетчика Трансформаторы тока (ТТ) – для схем, в которых ток превышает 100 А или для размещения счетчиков требуется больше гибкости, ТТ трансформируют высокий ток нагрузки в пропорционально низкий ток вторичной обмотки, считываемый счетчиком – смотрите рисунок 2. ТТ и трансформаторы напряжения (ТН) для высокого напряжения. 5.3 Эффективное использование данных измерений Очень часто показания счетчиков попадают в таблицы, которые несут руководству мало информации. Еженедельное или ежемесячное потребление ресурса проверяется необъективно. Чтобы более эффективно использовать данные измерений, вам следует соотносить потребление ресурса с причиной потребления, например, (1) уровень производства товара особого качества или (2) местную температуру окружающей среды (для отопления/охлаждение здания и т.д.). “Причины потребления” должны прослеживаться через одинаковые периоды времени, а именно при снятии показаний счетчика. Сопроводительное руководство «Эффективный мониторинг и таргетинг» подробно объясняет, как можно использовать данные замера в MT. Рисунок 2. Трансформатор тока (ТT) Однако не собирайте много данных, которые вы не сможете с пользой применить. Продвигаясь вперед, избегайте обычной ловушки стать «богатыми данными», но «бедными информацией», например, нет смысла постоянно собирать распечатки мгновенного расхода, если руководству не нужны такие подробности. 6.2 Дисплей счетчика Традиционные электромеханические счетчики показывают учтенное потребление энергии с помощью цифрового диска или электромагнитного счетчика. Современные электрические счетчики используют жидкокристалический дисплей (ЖКД). Если данные мгновенного расхода необходимы, скорее всего, это необходимо с целью управления производственным процессом. Или в рамках периодического интенсивного исследования для выявления характера потребления/нагрузки или возникновения отходов – смотрите сопроводительное руководство «Как использовать балансы материалов, воды и энергии». Хорошо сконструированный дисплей позволяет читать показания с разных углов зрения и может быть с подсветкой. Хорошие счетчики с ЖКД можно запрограммировать для соответствия разным токам первичной обмотки, для показа измеренной энергии в соответствующих единицах измерения (Втч, кВтч или МВтч) с точностью до десятых долей. Эти особенности упрощают показания счетчика и уменьшают ошибки снятия показаний. 6 Выбор электрических счетчиков 6.1 Виды и метод подсоединения Электрические счетчики считывают и напряжение, и ток, складывая их вместе для получения значения энергии (например, кВт), и выводя общее значение совокупной энергии за период времени (например, кВтч). Существуют счетчики для измерения тока или напряжения без разрыва цепи и постоянные счетчики. Существует три основных вида: Счетчики тока для схем, в которых ток менее 100 А. Счетчик последовательно соединен непосредственно с цепью нагрузки: − Малозатратный Многие электронные счетчики могут дополнительно считывать показания мгновенного напряжения, тока или энергии. Это может быть удобным для выявления оборудования, которое вытягивает энергию неожиданно и для проверки, что счетчик установлен правильно. (Обычная ошибка при установке – это неправильное соединение на ТТ). Другой вариант – счетчик без дисплея. Вместо этого счетчик посылает импульс автоматической системе показаний счетчика (АСПС) или системе управления зданием (СУЗ). 56 Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Топливный газ, пар, сжатый воздух, вода и сточные воды - это текучие среды, для которых существует много технологий измерения расхода. В таблице 1 приводится приблизительное указание технологии, подходящей для каждого вида ресурса, а в таблице 2 приводятся особенности каждого вида расходомера. (Обе таблицы основаны на GPG326, созданном Action Energy, март 2004). Раздел 7.2 содержит информацию по каждому основному виду расходомера. При выборе конкретного счетчика вам необходимо учесть следующие вопросы и обсудить их с вашим потенциальным(и) поставщиком(ами): Возможный интервал температур Возможное максимальное давление Возможные минимальные и максимальные уровни расхода Максимально допустимый перепад давления Какова длина прямой трубы вверху и внизу предполагаемого расположения? Является ли трубопровод старым и корродированным? Имеется ли электрическая энергия? Является ли текучая среда чистой или содержит пыль, грязь, сухой остаток, пузырьковые включения и т.д.? 6.3 Измерение, точность и безопасность Некоторые производители предлагают счетчики, которые измеряют каждый цикл тока и напряжения по всем трем фазам трехфазного электропитания. Однако многие используют более простой, малозатратный подход – измерение каждой фазы по очереди. Если вы измеряете простую нагрузку, такую как мотор или обогреватель без электронного управления, тогда вам подойдет более простой вид счетчика. Но если ваша нагрузка с электронным управлением или включает в основном электронное оборудование, вам следует согласовать с потенциальным поставщиком, чтобы: Измерение было непрерывным, с измерением каждого цикла всех трех фаз Счетчик измерял точно в присутствии гармоник и измерял гармоники корректно (до 20-ой гармоники). Точность показателей электрического счетчика обычно определяется как процент показаний – не полной шкалы. Обсудите ваши потребности с потенциальным поставщиком. В целях безопасности устанавливать только инженеры и техники. счетчики должны квалифицированные 7 Выбор счетчиков для текучих сред 7.1 Подходящие технологии и особенности Таблица 1 Пригодность расходомеров – соотнесение вида счетчика с измеряемыми текучими средами Измеряемые текучие среды Вид счетчика Диафрагмовый расходомер Сопловый Регулируемые диафрагмовые расходомеры Трубка Вентури Счетчик с заслонкой Диафрагменный счетчик Расходомер объемного типа Водослив Турбинный Многоструйный Вихревой Электромагнитный Ультразвуковой доплеровский измеритель Ультразвуковое время пролета Тепловой ♫ Чистый топливный газ ♪ Вода Сточные воды ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♫ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♫ ♪ ♫ ♪ ♫ ♫ ♫ ♪ Пар Сжатый воздух ♫ ♫ ♫ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♫ ♪ ♪ ♪ ♫ Обычные рекомендации 57 ♪ ♪ ♪ Возможны альтернативы Более чистое производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Таблица 2 Резюме особенностей расходомеров (ПШ - полная шкала) Вид счетчика Преимущества Ограничения Незначительный диапазон изменения Необходим длинный прямой трубопровод Эрозия расходомера Те же что и у диафрагмового расходомера Интервал Обычная ошибка 4:1 ±2 % до ±4 % ПШ 3:1 ±1 % до ±2 % ПШ 20:1 ±1 % до ±2 % ПШ Диафрагмовый расходомер Малозатратный Сопловый Выдерживает частицы Регулируемые диафрагмовые расходомеры Не требует минимальной длины прямого верхнего трубопровода Трубка Вентури Точность Выдерживает твердые частицы и осадок Низкий перепад давления Незначительный диапазон изменения Необходима длина прямого верхнего трубопровода 5-20 диаметров трубы 3:1 ±1 % ПШ Счетчик с заслонкой Прочный Перепад давления 10:1 ±1 % до 5 % ПШ Диафрагменный счетчик Удобный Расходомер объемного типа Высокая точность Турбинный Многоструйный вовлеченные Большое разнообразие размеров Быстрая и точная реакция Высокая точность при умеренной цене Предельное давление Не справляется с высоким расходом Вовлеченные частицы могут закупорить счетчик и запорный поток Только для чистых текучих сред 10:1 ±0,5 % ПШ 20:1 ±2 % ПШ Холодная и горячая вода 10:1 ±2 % ПШ 10:1 ±1 % ПШ 40:1 ±0,5 % ПШ 10:1 ±5% ПШ 20:1 ±1 % до ±5 % ПШ 10:1 ±1 % ПШ 100:1 ±2 % до ±5 % ПШ Вихревой Низкий перепад давления Необходима длина прямого верхнего трубопровода 10-20 диаметров трубы Электромагнитный Можно прикрепить к прямому трубопроводу короткой длины/ нет перепада давления Точность и значительный диапазон изменения Текучие среды должны быть проводящими Ультразвуковой доплеровский измеритель Нет перепада давления Имеются переносные экземпляры Ультразвуковое время пролета Нет перепада давления Тепловой Низкий перепад давления Выдерживает грязные жидкости Значительный диапазон изменения Водослив 58 ±2 % ПШ Необходима длина прямого верхнего трубопровода 20 диаметров трубы и нижнего трубопровода 10 диаметров трубы Как вышеуказанные плюс не выдерживает пузырьковых включений во текучие средыах Только для потока открытом русле в Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан 7.2 Основные виды расходомеров Измерительная диафрагма: соотносит перепад давления через препятствие в потоке для указания расхода, – смотрите рисунок 3a. Это прочные, малозатратные устройства, их легко устанавливать на длинных прямых трубопроводах (обычно длина верхнего трубопровода составляет 20 диаметров трубы, 5 нижнего). Многие приборы снабжены диафрагмами с прямоугольными краями для измерения ресурсопотребления. Для измерительных диафрагм необходим датчик перепада давления (ДПД), который трансформирует сигнал, поступающий в регистрирующий расходомер. Последний может быть снабжен средствами для корректировки показаний счетчика в соответствие с изменениями температуры и давления. Измерительные диафрагмы нужно регулярно проверять для поддержания их функциональности: эрозия измерительной диафрагмы может повредить градуировку – потенциальная проблема при измерении насыщенного пара (увлекаемые водяные капли) или насыщенного пылью воздуха. горловине сужения и расход текучей среды, смотрите рисунок 4. Благодаря их форме они относительно устойчивы к воздействиям взвешенных частиц и осадка. Счетчики Вентури требуют, чтобы длина прямого верхнего трубопровода была равна 5-20 диаметрам трубы, их легко устанавливать и недорого обслуживать. Они точные и перепад давления у них меньше, чем у других счетчиков дифференциального давления. Изготавливаются разные виды, включая литые заготовки, большая часть или даже вся поверхность которых гладкая, со сварными узлами и прямоугольными трубопроводами. Рисунок 3. Измерительная диафрагма (a) и Варианты – Сопловый (b) и Регулируемый диафрагмовый расходомер (c) (a) Измерительная диафрагма Если измерять расход пара в горизонтальной трубе, на верхней стороне диафрагмы может накапливаться конденсат. Для предотвращения этого на дне трубы в диафрагме можно проделать небольшое сливное отверстие. (b) Сопловый Сопловые: это вариант измерительной диафрагмы, смотрите рисунок 3b. Так как там нет критических острых ребер, они могут работать с водой, содержащей твердые частицы. В обслуживании они обходятся дешевле, чем измерительная диафрагма. Регулируемые диафрагмовые расходомеры: еще один вариант измерительной диафрагмы, смотрите рисунок 3c. В этом устройстве диафрагма частично закрыта конической втулкой, которая может перемещаться по оси пружины. По мере увеличения расхода увеличивается также площадь поперечного сечения диафрагмы. Это приводит к прямо пропорциональной реакции измерительной диафрагмы и большему диапазону изменения. Регулируемые диафрагмовые расходомеры не требуют наличия минимальной длины прямого верхнего трубопровода. (c) Регулируемый диафрагмовый расходомер Счетчик с заслонкой: это прочные устройства, которые могут измерять грязные или агрессивные жидкости или газы с увлеченными частицами пыли, смотрите рисунок 5. Текучая Счетчики Вентури и счетчики открытых водоводов: соотносит перепад давления в 59 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан крыльчатый показан на рисунке 7b и шестеренчатый на рисунке 7c. Все они работают по одному и тому же принципу, - текучая среда, проходя через устройство, вращает элемент (кольцеобразную камеру, крыло, механизм блокировки) со скоростью, прямо пропорциональной расходу. Нужно очень внимательно следить за тем, чтобы выбранный счетчик не был подвержен закупорке твердыми частицами потока. Кольцеобразные счетчики обладают мощностью до 5 мл/с и обычно используются для небольшого количества воды и нефти. Крыльчатые счетчики высокоточные до 0,1 %. среда, текущая через трубу, оказывает давление на пластину, вставленную в трубу против потока: давление зависит от расхода текучей среды. Эти счетчики требуют, чтобы длина прямого верхнего трубопровода была равна 10 диаметрам трубы. В отличие от измерительной диафрагмы они обычно налагают двойной перепад давления и не выдерживают высокого рабочего давления. Рисунок 4. Расходомер Вентури Рисунок 7. Расходомеры объемного типа (a) Кольцеобразные, (b) Крыльчатые (c) Шестеренчатые (a) Кольцеобразные Рисунок 5. Счетчик с заслонкой Диафрагма: обычно используется для домашних, коммерческих и небольших промышленных установок газа, смотрите рисунок 6. Она подходит только для низкого давления – не подходит для очень высокого расхода газа. Рисунок 6. механизм (b) Крыльчатые Диафрагменный счетчик и его (c) Шестеренчатые Расходомер объемного типа: точный и существуют разные формы, например кольцеобразный показан на рисунке 7a, 60 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Турбинные счетчики: обычный турбинный счетчик имеет многолопастный ротор в отрезке трубопровода, ротор поддерживается подшипниками перпендикулярными потоку, смотрите разрез на рисунке 8. Проходящая среда приводит ротор в движение со скоростью пропорциональной скорости потока и объему расхода. Считается число оборотов. Размер турбинных счетчиков может быть подходящим для 15-500 мм диаметра трубы. Подшипники подвержены повреждениям грязью или частицами среды, и их всегда необходимо поддерживать в хорошем состоянии, – чтобы обеспечить свободное вращение ротора при любой скорости. Рисунок 9. Вихревой расходомер Электромагнитные счетчики: работают по принципу, что электропроводная жидкость (например, холодная вода и сточные воды), протекая через магнитное поле, создает напряжение прямо пропорциональное скорости потока и, следовательно, расходу. Электромагнитный расходомер определяет это напряжение и трансформирует его в мгновенный расход и вычисляет общий объем. Рисунок 8. Разрез турбинного счетчика Эти счетчики устойчивы к любому виду загрязнения текучей среды и характеристикам, предотвращают перепадам давления, их легко устанавливать (5 диаметров прямого верхнего трубопровода) и обходятся недорого в обслуживании. Ультразвуковые счетчики: работают по одному из двух принципов, – измеряют либо (1) доплеровский сдвиг ультразвука от вовлеченных пузырьковых включений или частиц в текучей среде (эти счетчики не работают с чистой водой) или (2) время прохождения ультразвукового импульса через проходящую среду с помощью сенсора нижнего течения. Их легко устанавливать, но для них необходимо, чтобы длина прямого верхнего трубопровода составляла 20 диаметров трубы и нижнего – 10 диаметров. Многоструйные счетчики: разновидность турбинного счетчика. В многоструйном или веерном счетчике ротор крепится на правой стороне относительно потока. Поэтому среда ударяет ротор по касательной. Эти счетчики обычно применяются только для измерения горячей и холодной воды, обеспечивают неплохую точность при умеренной цене. Вихревые счетчики: работают по принципу, что текучая среда, протекающая через плохо обтекаемое тело, создает вихри, колеблющиеся из стороны в сторону. Частота вихрей прямо пропорциональна скорости среды. Вихревые счетчики, такие как на рисунке 9, имеют плохо обтекаемое тело, сенсор нижнего течения и соответствующее электронное оборудование. Их легко устанавливать и они обходятся недорого в обслуживании, но для них необходимо, чтобы длина верхнего прямого трубопровода составляла 10-20 диаметров трубы. Существуют переносные доплеровские счетчики с зажимом. Они могут пригодиться для периодических измерений, например, при обследовании. Однако корродированный трубопровод может представлять для них проблему. Кроме того, очень часто длины прямого верхнего или нижнего трубопровода недостаточно. Производители рекомендуют экспериментировать – крепить счетчик в разных местах по окружности трубы. И с помощью силы сигнала определять, какое расположение обеспечивает наиболее стабильные условия потока. 61 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Тепловые счетчики: включают маломощный нагревательный элемент, регулируемый с помощью термореле. Измеренная текучая среда удаляет тепло из нагревательного элемента прямо пропорционально потоку массы. Энергия позволяет держать элемент при определенной температуре - удельный массовый расход выводится из измеренной мощности. корректором давления и температуры как на рисунке 11, вы должны корректировать показания. Кроме того, теплотворная способность поставляемого топливного газа может меняться. Ваш поставщик должен известить вас о теплотворной способности поставляемого газа. Рисунок 11. топливного газа Водосливы: щелевой водослив, как показано на рисунке 10, является хорошим вариантом для измерения расхода сточных вод или воды, особенно если расход большой. Жидкость поступает (1) в отсек (2), проходит под дефлектором в отсек (3), из которого перетекает через щель (4). Уровень воды/сточных вод в отсеке (3) измеряется с помощью поплавка (5) или другого сенсора. Уровень воды поднимается по мере увеличения расхода в зависимости от формы щели. Щели типа V используются, при значительных колебаниях расхода. Квадратные щели используются при менее значительных расходах. Корректор на счетчике Счетчики пара градуированы с учетом того, что они будут измерять сухой насыщенный пар при определенном давлении. Поэтому необходимо корректировать измеренный удельный массовый расход при любых отклонениях влагосодержания и давления от заданных условий. Кроме того, корректировка должна распространяться на разные запасы энергии воды и пара при определенных рабочих температуре и давлении. Для больших объемов нецелесообразно использовать водослив, показанный на рисунке 10. Часто в таких ситуациях водослив устанавливается на одном конце длинного сливного канала. Рисунок 10. Водосливный расходомер На практике потери тепла из распределительной системы пара приводят к (1) возникновению пленки конденсата на внутренних поверхностях трубопровода пара и (2) возникновению капель воды в паре. Также надо учесть капли воды, вовлеченные в пар, произведенный котлами. Возникновение конденсата необходимо контролировать, чтобы предотвратить порчу счетчика от: Эрозии Повреждения измерительного элемента от бомбардирующих частиц конденсата пара. 8 Особые вопросы При измерении газа, пара и сжатого воздуха вам необходимо принять во внимание ряд особых факторов. Конденсат можно удалить из распределительной системы пара, установив конденсационные горшки в низких точках. Однако если требуется высокий уровень точности измерения, паросепаратор (снабженный своим собственным конденсационным горшком для удаления конденсата) должен быть установлен выше счетчика, – смотрите рисунок 12. Паросепаратор Счетчики топливного газа измеряют объем, в то время как запас энергии, – то, в чем вы изначально заинтересованы, - пропорционален массе газа. И температура газа, и давление влияют на плотность газа так, что, если ваш счетчик не снабжен автоматическим 62 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан наилучший и предпочтительный метод мониторинга потребления коммунальных услуг. Он считается лучшим из пяти возможных подходов мониторинга и оценки, смотрите таблицу 3. включает большой отсек (чтобы выпускать большие капли воды из захвата), снабженный перегородками для стимулирования водоворота, чтобы меньшие капли воды сталкивались и скапливались на стенках отсека. Рисунок 12. пара Однако нецелесообразно, неэффективно и не нужно измерять расход каждого оборудования, каждого цеха или каждой функции (освещение, отопление, вентиляция, охлаждение и т.д.). В большинстве случаев такой вариант на практике будет неосуществим. Итак, если ваше предприятие собирается получить выгоду от установки дополнительных счетчиков и эффективного использования информации, вам необходимо рассмотреть ряд дополнительных методов. Далее следуют советы. Статическая нагрузка – учет времени работы оборудования: Этот метод применяется к оборудованию, которое функционирует по принципу «включено-выключено» при постоянной, известной нагрузке. Относительно недорогой и простой способ оценить потребление ресурсов – это установить на них счетчики, учитывающие время работы оборудования. Однако не стоит полностью полагаться на эту информацию, если значение «известной нагрузки» вы взяли из паспорта – проведите независимую проверку. Обычная установка счетчика Пропускной клапан Сепаратор Давление Счетчик Стопорный клапан Стопорный клапан Конденс горшок Конденсат Cистемы сжатого воздуха очень энергоемкие: около 90 % поступающей энергии (обычно электричества) утрачивается как отбросное тепло. Поэтому поддержание эффективности компрессора и минимизация утечки сжатого воздуха должны быть ключевыми вопросами управления энергией. Следовательно, измерение расхода сжатого воздуха особенно полезно в компрессорной для мониторинга эффективности компрессоров с помощью методов MT. Необходимо учесть воздействие температуры и давления. Таблица 3 Иерархия потребления ресурсов Счетчики тепла являются особой формой счетчиков, сочетающих измерение расхода отопительных (охлаждающих) сред, таких как вода, и разницу температур в отапливаемом (охлаждаемом) рабочем пространстве или оборудовании. Точность зависит от измерений и разницы температур, и расхода отопительной (охлаждающей) среды. Обычно для достижения требуемой точности используются парные платиновые теплостойкие сенсоры. Практические альтернативные и дополнительные методы Предыдущие разделы предполагали, что вы думаете или планируете устанавливать один или более счетчиков, чтобы улучшить непосредственное измерение потребления ресурсов. Непосредственное измерение – это Ранжирование Метод Оценка 1 Предпочти тельный Непосредств енное измерение Наиболее точный Наилучший опыт 2 Хороший Постоянная нагрузка – учет времени работы 3 Приемлемый Непосредств енное измерение 4 Приемлемый Измерение разницы 5 Последнее средство Оценивание 9 63 методов оценки Менее надежный дешевый / простой проект Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Непосредственное измерение: Иногда можно провести так называемые измерения «по доверенности». В отсутствие счетчиков пара на котле, например, будет целесообразно допустить, что выход пара приблизительно такой же, как (измеренный) расход питательной воды котла. Другой общепринятый способ – это рассчитать долю потребления холодной воды. Показание счетчика (Уровень потребления ресурсов ) Рисунок 14. Измерение разницей (2) – Последовательное тестирование Эти и другие подобные примеры основаны на расчетах баланса материалов и энергии (смотрите дополнительное руководство «Как использовать балансы материалов, воды и энергии»). 200 150 100 50 0 Использование этого способа зависит от выбора времени, когда фоновое потребление ресурса относительно низкое и стабильное. Или же процедуру можно провести, когда завод закрыт на ремонт – или не работает по другой причине (смотрите ниже). Рисунок 14 указывает на базовую нагрузку, например, 50 КВт, в то время как последовательное тестирование выявляет, что нагрузка оборудования составляет 100 КВт, 125 КВт, 25 КВт и 150 КВт соответственно. Измерение разницы: Этот метод включает разные варианты. Как и в случае с непосредственным измерением, первый способ также основан на балансе массы и энергии. Он зависит от наличия у вас достаточно точных схематических маршрутов потоков ресурсов, смотрите рисунок 13. В этом случае потребление в цехе В измеряется непосредственно, в цехе С определяется разницей и затем потребление в цехе А также высчитывается разницей. Третьим вариантом можно назвать измерение вне рабочего времени. Оно особенно удобно при определении уровня утечек воды и сжатого воздуха, а также для количественного измерения неконтролируемого потребления ресурсов (включая электричество). В этом случае вы: Выбираете (или устанавливаете) период, когда (предпочтительно) все операции прекращены Снимаете показания счетчика с интервалами до, во время и после определенного периода, например как на рисунке 15. Рисунок 13. Измерение разницей (1) Измерение B Поток 250 Измерение A+B+C Разница С Заметьте, что ошибки непосредственных показаний счетчика переносятся на потоки, рассчитываемые разницей, – что может стать проблемой, если показания непосредственных измерений намного выше, чем расчетные разницы. На рисунке 15 показан 24-часовой мониторинг измеренного водопотребления на предприятии с 16-часовым рабочим днем. На 8 часов ночью завод закрыт и обслуживается только службой безопасности. При таких обстоятельствах средний измеренный ночной расход 26 м3/ч – явное указание на то, что существует постоянная утечка воды – равная приблизительно 26% среднего водопотребления на заводе. Если на вашем заводе есть крупная насосная система распределения воды, уровень утечки может быть больше, чем выявлено при таком тестировании. Вы можете дополнить ночное тестирование, задействовав также насосы распределительной системы, – повышая давление распределительной системы, когда другие установки не работают. Это даст вам “Последовательное тестирование” – это второй вариант, удобный при определении потребления большого завода – смотрите Рисунок 14. При этом методе кто-то снимает показания верхнего счетчика (учитывающего, например, потребление пара, электричества или воды на заводе или в цехе), в то время как другой включает потребление ресурса и затем выключает его – в определенное время или по указанию по радио или мобильной связи. 64 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан воды − Если ваше предприятие работает 24 часа в сутки, выбирайте разные периоды времени, например Рождество, Пасха, ежегодный ремонт завода и т.д. − значения потерь при распределении посредством вычитания разницы. Средний расход в час м3 Рисунок 15. Измерение разницей (3) – Измерение вне рабочего времени, например, определение утечек воды ночью − 200 Оценивание: потребление ресурсов относительно потребления (времени) оборудования и уровень среднего потребления необходимо ограничить относительно минимальными объемами потребления. Плохое оценивание приводит к плохим ежегодным оценкам потребления. 150 100 50 0 0 10 20 30 Запустите компрессор и доведите систему до максимального рабочего давления (P1) бар, затем закройте стопорный клапан между компрессором и воздухосборником Зафиксируйте время (T секунд) снижения давления системы до произвольного значения (P2) бар Уровень утечки воздуха (л/с) можно рассчитать как Утечка = V x (P1 – P2) / T 40 Фактическое 24-часовое время 10 Дополнительные способы изучения расхода воды и сточных вод У многих предприятий нет подробной картины водопотребления и сбросов сточных вод. Интенсивное исследование может помочь составить такую картину. Кроме уже описанных методов, вы можете использовать – в зависимости от ситуации: Исследование методом понижения уровня в резервуаре – например, фиксируя время (Т часов), необходимое, чтобы снизить уровень воды/сточных вод на D метров в резервуаре известной площади горизонтального сечения (A м2). Средний расход Q (м3/ч) получается Q=DxA/T Использование ведра известного объема, секундомер или весы – это доступный и простой, но в то же время точный способ осуществления точечных замеров потока сточных вод из открытых труб. Для измерения утечек клапанов, труб и т.д. можно использовать бутылки/банки Время прохождения легких, плавающих предметов в открытых каналах, – если другие методы не применимы, попытайтесь запустить по поверхности сточных вод легкий, плавучий предмет. Засеките время (Т секунд), необходимое, чтобы предмет проплыл определенную длину L (метров) вниз по течению. Найдите среднюю глубину (D метров) сточных вод и среднюю ширину канала (W метров). Объем расхода (Q м3/ч) вычисляется приблизительно как Утечки сжатого воздуха также можно определить тестированием вне рабочего времени. Можно использовать два метода: Метод 1 применяется к компрессорам, подающим известный объем воздуха при мощности (Q л/с) и работающим в режиме включено-выключено: − Выключите все оборудование, работающее со сжатым воздухом − Включите компрессор и доведите до максимального давления, при котором он выключится автоматически − Утечки воздуха в верхней системе сжатого воздуха приведут к тому, что давление будет падать − В конечном счете, компрессор включится опять − Отметьте среднее время включения (T) и выключения (t) на протяжении нескольких циклов − Затем уровень утечки воздуха можно высчитать как Утечка (л/с) = Q x T / (T + t) Метод 2 более сложный и применяется при неизвестном выходе компрессора. Он зависит от измерения давления в нижней части приемника сжатого воздуха − Рассчитайте объем V (литров) системы распределения воздуха в нижней части воздухосборника 65 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан интенсивных исследований сопутствующих проб в разных месторасположениях. В таком случае подумайте об инвестировании или аренде автоматического оборудования для взятия проб, – использование которого было проверено годами. Q ≈ 0,8 x 3600 x L x D x W / T 11 Взятие проб сточных вод Большая часть жидких и некоторый объем твердых отходов попадают в сточные воды. Исследование состава сточных вод, производимых вашим предприятием, зачастую может поведать немало о процессах и возможностях для сокращения потерь. Заметьте: это применимо к сбросам сточных вод до проведения балансирования или обработки потока на заводе. Существуют стационарные и портативные модели. Взятие проб стимулируется таймером или сигналом расходомера. Дискретная выборка, взятая за период дискретности, может храниться либо (1) в большом контейнере для составной пробы – подходит для периодической оценки нагрузки, либо (2) в отдельных бутылках для раздельного анализа – удобно при составлении диаграммы нагрузки или концентрации. Смотрите схему на рисунке 16. Многие операции в производстве и очистке периодические. Поэтому эффективное изучение сточных вод требует взятия проб (для анализа состава) и измерения расхода через небольшие интервалы в течение производственного цикла. Рисунок 16. Автоматические пробоотборники составных (слева) и дискретных проб (справа) Необходимая частота – каждые 20 минут – намного больше, чем та, которая принята (в настоящее время в СНГ) для тестирования на соответствие стандартам. Подробности с примерами содержатся в дополнительном руководстве «Как использовать балансы материалов, воды и энергии». Взятие проб вручную с определенной частотой может быть целесообразным в рамках первичного исследования сточных вод. Однако вот некоторые важные советы: Постарайтесь взять как можно более представительные пробы – легче из сточной трубы, труднее, если сточные воды, содержащие тяжелые твердые взвеси, протекают в канале Поместите пробы в чистый контейнер (с чистой крышкой), который не вступит в реакцию со сточными водами Пометьте каждый контейнер, указав место, время и дату взятия пробы Если пробы не поступают в лабораторию на анализ немедленно, храните пробы в прохладном, безопасном месте Если вы осуществляете составные пробы, смешайте полный объем каждой пробы Перед тем как взять пробу из большого образца, тщательно перемешайте – применимо также к последующему анализу. Автоматические пробоотборники бывают разных размеров. Переносные модели могут быть снабжены своим источником питания и холодоносителем (для хранения проб до 5 дней). На рисунке 17 показан портативный пробоотборник – модель одного из поставщиков. Рисунок 17. Пример портативного автоматического пробоотборника Взятие проб вручную – это непрактичный вариант взятия репрезентативных проб сточных вод на постоянной основе в течение производственного цикла, а также проведения 66 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан ЭФФЕКТИВНЫЙ МОНИТОРИНГ И ПЛАНИРОВАНИЕ ЗАДАЧ (MПЗ) планирование задач на основе мониторинга 1 Введение: Исходные компоненты производства, такие как сырье и коммунальные услуги (электричество, газ, пар, сжатый воздух, вода, отопление, охлаждение и др.), являются основными статьями расходов для большинства предприятий. Избыточное потребление и связанное с ним образование отходов представляют собой дополнительную нагрузку на окружающую среду – выбросы в атмосферу, сброс в канализацию, твердые и вредные отходы. дополнительное измерение». руководство «Эффективное Хотя для применения MПЗ можно пользоваться ручным калькулятором, бумагой и ручкой, все же для облегчения и ускорения расчетов лучше иметь персональный компьютер со стандартным программным обеспечением (например, Excel). 2 Использование настоящего Руководства Настоящее руководство разработано для менеджеров и работников предприятий, которые отвечают за производство продукции, обеспечение коммунальными услугами и вопросы экологии. Консультанты и советники также могут найти в нем полезную и нужную информацию. С помощью настоящего руководства использование M&ПЗ поможет: Провести анализ и определить взаимосвязь между потреблением ресурсов и производственной деятельностью, например, как часть оценки исходных данных БЧП: см. также дополнительный справочник «Как провести оценку на основе исходных данных» Разработать стратегию эффективного измерения для вашего предприятия (участка, цеха): см. также дополнительный справочник «Эффективное измерение» Поставить задачи по улучшению и стимулированию поиска практических мер БЧП на предприятии для: − Сокращения «непроизводственного использования ресурсов» (НИР) например, потребление ресурсов не на производство продукции – накладные расходы − Сокращение «предельного потребления ресурсов» (ППР) Постановки задач для аудита «осмотр-наместе»: см. также дополнительное руководство «Как эффективно провести аудит «осмотр-на-месте» Контроля над текущим функционированием предприятия и сравнения с его «стандартными показателями» - быстро определить существенные колебания и, если Более эффективное использование ресурсов, таким образом, является выгодным во всех отношениях. Многие предприятия во всем мире сделали для себя вывод, что принятие систематического подхода (БЧП - Более чистое производство) помогло им достичь существенной экономии благодаря эффективности использования ресурсов. Во многих случаях им удавалось сократить от 20 % до 40 % потребления коммунальных услуг: в некоторых случаях эта цифра была выше. MПЗ является одним из инструментов БЧП, использование которого поможет вам достичь аналогичных результатов. “Мониторинг и Планирование задач” (MПЗ) включает ряд приемов, с помощью которых вы можете проанализировать потребление ресурсов на вашем предприятии и содействовать достижению подобных сбережений. Этот инструмент «статистического контроля производства» (СКП) основан на финансовой взаимосвязи, которая обычно существует между потреблением ресурсов и «стимуляторами» их потребления, измеренной соответствующим образом, например графики 1, 4 и 5. Независимо от того, изучали вы статистику ранее или нет, данные приемы можно применять на практике, и настоящее руководство с примерами поможет вам в этом. Однако для их успешного применения необходимо иметь точные данные по потреблению ресурсов и производственной активности. Если вы хотите узнать, как выбрать и использовать необходимые устройства измерения (счетчики и т.д.) коммунальных услуг, смотрите 67 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан получения бумажно-древесной массы (далее массы); во втором, в процессе обработки целлюлозы производится ряд бумажной продукции. Оба цеха интенсивно потребляют воду. Для начала детально сравнивались данные производства продукции и потребления ресурсов, например, столбцы B/C Таблицы 1, в которых показано ежемесячное количество произведенной массы (в виде высушенной воздушным путем, в тоннах) и общим количеством потребленной воды участком в течение 44 месяцев. (Производство массы является превосходным общим количественным показателем производственной активности участка). График 1 иллюстрирует ежемесячное потребление воды относительно производства массы за весь период. необходимо, принять правильные и эффективные меры Количественного подсчета сбережений от внедрения мер БЧП Повышение энергоэффективности отопления производственных и служебных помещений. 3 Примеры анализа использования ресурсов 3.1 Целлюлозобумажный комбинат: Общая оценка – Потребление воды на производство продукции Анализ потребления воды на больших целлюлозобумажных комбинатах иллюстрирует общий подход и методы. Комбинат состоит из двух больших цехов: в первом древесина, тростник измельчаются, проходят химическую и тепловую обработку, и затем размачиваются до График 1 Пример – Взаимосвязь между потреблением воды и производством продукции за 44месячный период Потребление воды 3 м /месяц) 2,500,000 3 2,000,000 1,500,000 1,000,000 Потребление = 72.678 x Производительность + 942,624 500,000 0 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 Производство целлюлозы месяцы 1-44 (тонн/месяц) Несмотря на большой разброс данных, общая тенденция увеличения потребления воды с ростом производства массы очевидна. Проведенная на графике линия «тренда» определяется линейным обратным анализом – легко вычисляется в табличном редакторе Excel.Также на графике приведена формула, описывающая линию тренда, в которой отражены производственные характеристики предприятия за указанный период: Потребление воды = 72,678 x Производство массы + 94 2624 68 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Таблица 1 Пример Таблицы данных – Месячное производство массы и Потребление воды за 44-месячный период Месяц Производство массы, тонна A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 B 9 717 9 174 10 189 9 716 9 981 9 557 9 804 6 948 10 024 7 239 3 648 8 963 6 907 8 988 9 678 8 498 8 767 9 053 8 851 5 000 6 388 7 750 8 171 9 921 10 071 9 109 10 880 10 714 11 155 10 573 10 742 10 786 10 524 6 329 9 136 9 828 10 285 9 264 9 695 9 689 10 102 9 495 9 439 Месячные количественные показатели Измеренное Разность = Измеренное Расчетное потребление потребление минус Расчетное воды, м3 (с использованием воды, м3 потребление, м3 уравнения Графика 1) C 1 937 266 1 791 842 1 943 045 1 864 208 1 916 967 1 861 179 1 933 607 1 433 220 1 827 415 1 633 749 1 154 867 1 722 361 1 637 876 1 657 775 1 804 798 1 700 510 1 710 214 1 668 688 1 758 409 1 140 291 1 506 914 1 644 890 1 646 031 1 877 771 1 794 412 1 595 242 1 667 166 1 585 011 1 701 145 1 484 030 1 615 410 1 566 851 1 593 083 1 035 009 1 471 824 1 564 994 1 516 344 1 291 227 1 413 216 1 313 792 1 494 090 1 389 202 1 381 135 D 1 648 836 1 609 372 1 683 140 1 648 763 1 668 023 1 637 208 1 655 159 1 447 591 1 671 148 1 468 740 1 207 753 1 594 037 1 444 611 1 595 854 1 646 002 1 560 242 1 579 792 1 600 578 1 585 897 1 306 014 1 406 891 1 505 879 1 536 476 1 663 662 1 674 564 1 604 648 1 733 361 1 721 296 1 753 347 1 711 048 1 723 331 1 726 529 1 707 487 1 402 603 1 606 610 1 656 903 1 690 117 1 615 913 1 647 237 1 646 801 1 676 817 1 632 702 1 628 632 69 E = C -D 288 430 182 470 259 905 215 445 248 944 223 971 278 448 -14 371 156 267 165 009 -52 886 128 324 193 265 61 921 158 796 140 268 130 422 68 110 172 512 -165 723 100 023 139 012 109555 214 109 119 848 -9 406 -66 195 -136 285 -52 202 -227 018 -107 921 -159 678 -114 404 -367 594 -134 786 -91 909 -173 773 -324 686 -234 021 -333 009 -182 727 -243 500 -247 497 Накопительная сума (CUSUM), м3 F 288 430 470 900 730 805 946 249 1 195 193 1 419 165 1 697 612 1 683 242 1 839 508 2 004 517 1 951 631 2 079 955 2 273 220 2 335 141 2 493 938 2 634 206 2 764 628 2 832 738 3 005 250 2 839 527 2 939 550 3 078 561 3 188 117 3 402 225 3 522 073 3 512 667 3 446 472 3 310 187 3 257 985 3 030 967 2 923 046 2 763 368 2 648 963 2 281 369 2 146 583 2 054 674 1 880 901 1 556 215 1 322 193 989 184 806 457 562 957 315 461 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан 44 8 346 1 233 629 1 549 195 -315 566 -105 ресурса» (ППР), на данном примере он График 1 отражает три важных момента: составляет 72,7 м3/тонну массы (высушенной Сильный разброс данных (коэффициент воздушным способом). корреляции низкий – 0,263). Это можно объяснить слабым контролем над 3.2 Изучение Накопительной суммы использованием воды в процессе CUSUM: Месяцы 1-44 производства. Однако 44 месяца - это Ключевым понятием M&ПЗ является довольно продолжительный период и вполне накопительная или совокупная сумма (CUSUM). возможно, что за это время могли произойти Она представляет накопительную значительные технологические или арифметическую сумму разницы между операционные изменения, что, в свою измеренным количеством и расчетным, т.е. очередь, повлияло на систему производства. вычисленным с помощью уравнения тренда. В самом деле, при внимательном Таблица 1 включает: рассмотрении графика 1 заметны два Столбец D представляет собой потребление характерных признака функционирования за воды, вычисленное с помощью уравнения этот период: линии тренда Графика 1 на основе данных «Непроизводственное использование столбца В ресурса» (НИР) более 900 000 м3/месяц, т.е. Столбец E есть вычисленная разница (E = C – постоянная величина уравнения тренда на D) Графике 1 – представляет собой более 50% от Столбец F дает текущую накопительную среднего потребления воды. Эта величина сумму CUSUM. определяется путем пересечения В линейном снижении линия тренда экстраполированной линии тренда с вырисовывается в результате сведения к вертикальной осью (у) при нулевой минимуму «разницы», т.е. сведением суммы производственной активности разницы к нулю. Поэтому к концу 44-месячного (производительности, «х = 0»). Разброс периода CUSUM приближается к нулю. Вид данных в этом случае можно в какой-то графика CUSUM по времени, как на Графике 2, степени отнести и на НИР, хотя высокий является показательным. показатель НИР нежелателен. Наклон прямой линии тренда, который можно назвать «предельное потребление График 2 График CUSUM на 44-месячный период 4,000,000 CUSUM разницы м 3 3,500,000 3,000,000 2,500,000 2,000,000 1,500,000 1,000,000 500,000 0 -500,000 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 Месяцы 1-44 Возрастающий отрезок с 1 до 26 месяца. Это означает, что в течение большинства месяцев фактическое (измеренное) потребление воды превышало показатель, рассчитанный на На примере Графика 2 CUSUM анализ 44месячного интервала разделяется на два основных периода, с границами примерно на 2527 месяцах: 70 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан основе среднего функционирования за весь период (График 1), т.е. функционирование за 1-26 период хуже, чем прогнозировалось. количество потребления воды меньше расчетного, т.е. функционирование лучше прогнозируемого. 3.3 Исследование СПР: Месяцы 1-44 Критерием работы для большинства предприятий (возможно, и вашего в том числе) является специфичное потребление ресурса (СПР), которое определяется как СПР = Потребление /Производительность. Единицы его измерения (в настоящем случае это м3/тонну) идентичны предельному потреблению ресурса (ППР). Как правило, ежемесячно персонал предприятия может самостоятельно высчитывать показатели СПР и представлять данные менеджерам для дальнейшего анализа. График 3 представляет тенденции измеренных показателей СПР (м3 воды / тонну массы) за 44 месячный период. На нем видны некоторые колебания в интервале между 8 и 22 месяцами и постепенным пошаговым изменением, начиная с середины 44-месячного периода от 200 м3/тонну до 150 м3/тонну к концу. Однако помесячная информация является довольно скудной, и в сравнении с Графиком CUSUM График СПР является слабым «барометром» перемен. График 3 Исследование СПР за 44-месячный период 3 СПР воды (м /тонну массы Кроме того, на графике CUSUM заметны изменения наклона линии тренда за 7-8 и 3637 месяцы. При отсутствии существенных изменений в производственной деятельности и потреблении, изменения градиента CUSUM сигнализирует об изменении эффективности системы. В данном случае, нет подтверждающих данных за 7-8 месяцы, но в течение других ключевых временных промежутков на комбинате были внедрены некоторые мероприятия по БЧП и водосбережению: Промывка массы: замена большей части чистой воды, используемой для промывки массы на отстоявшуюся после изготовления бумаги воду – внедрено; к концу 26 месяца полностью запущено в производственный процесс. Общая уборка: использование воды, отстоявшейся после изготовления бумаги, для уборки производственных и служебных помещений – внедрено; к концу 26 месяца полностью запущено в производственный процесс. Охлаждение вакуумных насосов: повторное использование воды для охлаждения большинства вакуумных насосов в цехах по производству бумаги вместо чистой воды – внедрено; к концу 26 месяца полностью запущено в производственный процесс. Приготовление массы: установка машинных прессов с поясными фильтрами для обезвоживания химически/термо обработанной массы до 25% содержания сухих плотных частиц. До их установки масса обезвоживалась под грузом и только до 3,5% содержания твердых частиц. Это оборудование полностью было запущено в эксплуатацию к концу 36 месяца, его внедрение позволило исключить использование воды для промывки массы. Нисходящий отрезок 27-55 месяцев. Напротив, за это время измеренное Месяцы В некотором роде относительная нечувствительность СПР объясняется тем, что оно является соотношением двух больших «количественных величин», в то время как CUSUM представляет собой величину разницы двух равных по размеру показателей. Следовательно, мониторинг СПР может выявить серьезные изменения, в то время как незначительные изменения могут быть незамечены, однако мониторинг CUSUM определит эти незначительные изменения. Дальнейший количественный анализ полученных сбережений воды в результате внедрения БЧП мер приведен в разделе 4. 71 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан аналитического приема, отсекается большинство разброса данных, приведенных на Графике 1. В Таблице 2 обобщены результаты трех анализов измеренного потребления воды (столбец С) относительно производительности массы (столбец В): Месяцы 1-26, см. График 4 Месяцы 27-36, см. График 5 Месяцы 37-44. 3.4 Исследование потребления воды относительно производительности в течение определенных укороченных временных промежутков. На основе анализов, приведенных в разделах 3.1 и 3.2, можно увидеть как минимум три характерные постоянные черты потребления воды за приведенный (44-месячный) период работы комбината. При более детальном и точном использовании предыдущего График 4 Потребление воды относительно производительности: M1-M26 2,500,000 2,000,000 (м /месяц) Потребление воды 1 – 26 27 – 36 37 – 44 3 1,500,000 1,000,000 Потребление = 118.41 x Производство + 687,091 500,000 0 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 Производство массы месяцы 1-26 (тонн/месяц) График 5 Потребление воды относительно производительности: M27-M36 Потребление воды (м /месяц) Месяц Таблица 2 Потребление воды относительно Производительности: Сводка Предельное потребление Непроизводственное Коэффициент ресурса («ППР») потребление ресурса («НПР») корреляции 3 3 м /тонну массы м /месяц 118,41 687 091 0,872 124,70 273 127 0,917 147,96 -32 380 0,801 3 1,800,000 1,600,000 1,400,000 1,200,000 1,000,000 800,000 600,000 400,000 200,000 0 Потребление = 124.7 x Производительность + 273,127 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 Производство массы месяцы 27-36 (тонн/месяц)) 72 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан предприятия. В разделах 4 и 5 показано, как это делается. 3.5 Оценка исходных данных – Обзор и обобщение На примере целлюлозобумажного комбината показано, как можно проанализировать потребление ресурсов на предприятии и определить его производственные характеристики. Был выбран показатель потребления воды, чтобы проиллюстрировать общее представление и метод, но этот подход можно применять к любому потребляемому ресурсу на предприятии. Они также помогут определить основные задачи «аудита-на-месте» и других мероприятий БЧП. В дополнительном пособии «Как эффективно проводить «аудит-на-месте» приведен пример «аудита-на-месте» для определения причин избыточного потребления энергии на текстильной фабрике. Необходимость проведения такого аудита возникла после получения результатов анализа MПЗ, которые указывали на очень высокий показатель «непроизводственного потребления ресурсов» (НПР). НПР по электричеству представлял собой существенную статью «накладных расходов» предприятия. Перед тем, как начать анализировать многие данные по вашему предприятию, следует внимательно изучить так называемый физический фактор, который может влиять на потребление ресурсов. Например, что является «стимулятором» потребления пара в красильном цехе предприятия текстильного профиля: длина обрабатываемого полотна (м) или его площадь (м2)? Затем можно анализировать данные, как показано на примере: 1. Тщательно сопоставьте месячное потребление ресурсов и данные по производству продукции, если возможно, то за последние 24 или 36 месяцев 2. Составьте график потребления ресурсов (ось Y) относительно производства продукции (ось X) 3. Определите уравнение, описывающее линию тренда, и используйте его для вычисления ожидаемых месячных показателей потребления ресурсов на основе количественных данных по производству продукции 4. Вычислите полученные разности и составьте график CUSUM В приложении 2 приведены пошаговые инструкции по использованию табличного редактора Excel для выполнения действий 2, 3 и 4 5. Изучение скачков на графиках CUSUM, которые помогут определить начало и окончание «эталонных» периодов 6. Повторить шаги 2 и 3 для каждого выбранного «эталонного» периода. Если на вашем предприятии установлены только общие счетчики и они отсутствуют внутри каждого из цехов, или на определенном оборудовании («измерение внутри предприятия», см. руководство «Эффективные измерения»), то возникает большая путаница во взаимосвязях на предприятии. См. раздел 5 как руководство по выбору границ для MПЗ. 4 Оперативное практическое применение MПЗ 4.1 Введение – рамки применения Приведенный выше пример анализа отображает картину функционирования предприятия в прошлом. В данном разделе мы рассмотрим, как использовать анализ для оценки и управления текущей деятельностью – как оперативный инструмент. Есть два взаимосвязанных простых метода. Оба основаны на мониторинге и сравнении с эталонными показателями функционирования: CUSUM – используется для подсчета сбережений полученных в результате применения мер БЧП в данный момент или в прошлом. Эти данные стимулируют поддержание и усиление действий в данном направлении, а также поиска дальнейших способов сокращения потребления ресурсов. Использование CUSUM помогает выявить, есть ли в процессе функционирования отклонения в сторону старых плохих показателей и определить, когда это началось. Контрольный график – используется для более тщательного контроля за Взаимосвязи, выявленные по самому последнему «эталонному» периоду, будут внутренними эталонными показателями, которые помогут в будущем оценить эффективность работы 73 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан использованием ресурсов и скорого определения негативных отклонений от стабильного «эталонного» функционирования. Причины отклонений должны быть исследованы в максимально короткие сроки и предприняты соответствующие меры по их устранению. 4. 4.2 Использование графика CUSUM для подсчета сбережений Для начала вам необходимо решить, какой из ресурсов является для вас приоритетным. Вовторых, установить контрольные показатели будущих запланированных сбережений ресурсов. В-третьих, выбрать и начать внедрять определенные меры БЧП. Затем используйте следующую 7-этапную процедуру для (i) оценки вашего прогресса на пути к контрольным показателям и (ii) количественного подсчета полученных сбережений: 1. Определите уравнение линии тренда между потреблением ресурса и производительностью за самый последний «эталонный» период. 2. Определите показатель производительности (производство продукции) в течение первого фиксированного временного интервала после «эталонного» периода и вставьте эту величину в уравнение линии тренда (см. редактор Excel). Это даст вам величину для «прогнозного» потребления ресурса в течение этого временного интервала. Такое потребление ресурса можно было бы ожидать, если бы продолжалось функционирование как в «эталонный» период. Также отметьте измеренный (фактический) показатель потребления ресурса за этот первый определенный временной интервал. 3. Взяв полученную на 2 этапе измеренную и прогнозируемую (расчетную) величину потребления ресурса, вычисляем «разницу» как: Разница = Измеренное – Прогнозируемое. Принято вычитать прогнозируемый показатель из фактического 5. 6. 7. (измеренного). Следовательно, отрицательная разница (со знаком минус) означает сбережения ресурса относительно сравниваемого периода (эталонного). Возьмите полученную «разницу» и вставьте ее как первую величину текущей накопительной суммы (CUSUM). Нанесите эту величину как первую точку на график CUSUM по времени. Повторить этапы 2 и 3 для следующего определенного временного интервала. Полученную на этапе 5 «разницу» приплюсуйте к величине CUSUM, вычисленной на 4 этапе. Внесите дополнение в график CUSUM по времени. Повторите этапы 5 и 6 для каждого последующего временного интервала. График CUSUM даст вам количественную величину и динамику полученных сбережений ресурса за данный период. На основе данных из Таблицы 1 и производственных показателей Таблицы 2, График 6 иллюстрирует результаты применения этой 7-этапной процедуры для описанного выше примера целлюлозобумажного комбината. Часть (а) отображает средний показатель сбережений воды 350 000 м3/мес. за 10 месяцев (27-36 мес.), полученных в результате применения мер БЧП, которые были полностью внедрены к концу 26 месяца (промывка массы, уборка производственных и служебных помещений, вакуумные охладительные насосы). Часть (b) иллюстрирует дополнительные сбережения примерно в 83 000 м3/мес., полученные за последующие 8 месяцев (37-44 месяцы) в результате применения и полного внедрения к концу 36 месяца дальнейших мер БЧП (приготовление массы). (Относительно начала эталонного периода, т.е. 1-26 месяцы, комбинат за 37-44 месяца добился суммарного сбережения воды примерно 433 000 м3/мес.). 74 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан это иллюстрируют. Подобный результат может наблюдаться, если после некоторого усовершенствования производственной деятельности происходит постепенное возвращение к старой системе. Если вы обнаружили признаки подобной тенденции на вашем предприятии, немедленно предпримите необходимые меры для исправления ситуации – техобслуживание (ремонт), очистка оборудования, работа с персоналом, обучение. Не ждите, пока производственные показатели будут ухудшаться, как на Графике 7. График 7 Наглядный пример ослабления мер БЧП на предприятии График 6 Пример графика CUSUM для подсчета сбережений воды (a) Месяцы 1-26 Эталонного периода 0 3 CUSUM разницы (м ) -500,000 -1,000,000 -1,500,000 -2,000,000 -2,500,000 -3,000,000 -3,500,000 -4,000,000 CUSUM разницы Месяцы 27-36 CUSUM разницы (b) Месяцы 27-36 эталонного периода Время Если вы стремитесь к тому, чтобы на вашем предприятии систематически проводились мероприятия по улучшению эффективности использования ресурсов, то вам следует активно использовать любые возможности внедрения усовершенствований в производственные процессы. Многие мероприятия потребуют незначительных финансовых вложений и будут способствовать постепенному сокращению потребления ресурсов. Месяцы 37-44 4.3 Использование графика CUSUM как стимула для устойчивого применения мер БЧП Графики 6 CUSUM почти прямые, что указывает на стабильность ситуации, т.е. регулярно, каждый месяц достигалось сбережение ресурса. Это является признаком устойчивого поэтапного изменения производственной системы, что обычно происходит в результате значительных технологических усовершенствований. Следовательно, вы не должны довольствоваться линейным видом CUSUM. Эффекты от множества небольших усовершенствований накладываются на любом этапе перемен, которые происходят в результате основных технологических изменений. Если на вашем предприятии принята практика систематического внедрения усовершенствований, то график CUSUM отобразит ускоренную динамику сбережения ресурсов – как показано на Графике 8. Однако эффективность большинства технологий в определенной степени зависит от регулярности проведения техобслуживания (техосмотра) и очистки, т.к. в противном случае эффективность снижается. Скачки вверх на графике 7 CUSUM 75 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан массы. Этот вопрос рассматривается в разделе 5, однако одной из причин такой хаотичности является недостаточность непосредственного контроля над использованием воды (или др. ресурсов) – т.е. неэффективное управление потреблением. Для повышения устойчивости потребления ресурсов и управления этим процессом, можно составить «контрольный график» для определения дальнейших исследований избыточного, выходящего за принятые рамки потребления ресурсов – и стимулирования соответствующих действий. Этот метод основан на исследовании колебаний, выявленных за последний устойчивый «эталонный» период. В качестве примера рассмотрим Таблицу 3 и График 9, которые соответствуют последнему «эталонному» периоду работы целлюлозобумажного комбината. CUSUM разницы График 8 Иллюстрация систематического усовершенствования Время 4.4 Использование контрольных графиков, облегчающих управление эффективностью использования ресурсов Хаотичность или непостоянство данных является отличительной чертой первых графиков потребления воды относительно производства Таблица 3 Пример контрольной таблицы – потребление воды за 37-44 месяцы эталонного периода Масса м3 Прогнозное потреблени е м3 из уравнения 3 Таблицы 2 Разница =С–D м3 С D E=C-D тонн Измеренное потребление B Разница Расчетного показателя % F=100 x (E/D) 37 38 39 40 41 42 43 44 10 285 1 516 344 1 489 389 26 955 9 264 1 291 227 1 338 321 -47 094 9 695 1 413 216 1 402 092 11 124 9 689 1 313 792 1 401 204 -87 412 10 102 1 494 090 1 462 312 31 778 9 495 1 389 202 1 372 500 16 702 9 439 1 381 135 1 364 214 16 921 8 346 1 233 629 1 202 494 31 135 (% от расчетного показателя A Месячные количественные показатели Месячные колебания Месяц График 9 Данные для контрольного графика: Колебания в потреблении воды в течение 3744 месяцев эталонного периода 1,81 -3,52 Прогнозное потребление воды в столбце D Таблицы 3 вычисляется с использованием уравнения линии тренда для 8-месячного периода (37-44 месяцы), т.е. ПОТРЕБЛЕНИЕ = 148 x МАССА - 32 400. 0,79 -6,24 2,17 Разницы между фактическим и прогнозным потреблением воды вычисляются по методу, описанному выше, но на этот раз CUSUM не формируется, т.к. в данном случае нас интересует «разница», либо в виде абсолютной величины столбца Е Таблицы 3, либо как процент от прогнозного потребления (см. График 9). Теперь рассмотрим диапазон колебаний, который в данном примере составляет от минус 1,22 1,24 2,59 76 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан 6,2% до плюс 2,6% от прогнозного потребления – довольно узкий диапазон. Искать причины верхних выходов за контрольные пределы, т.е. 8й и 10й месяцы на Графике 10 (52 и 54 месяцы примера). Если источник возникших проблем выявлен, предпринять меры по его устранению, а также, по мере возможности своевременно определить и внедрить превентивные меры, предотвращающие повторение подобной ситуации. Эти действия исключают хроническое ухудшение функционирования: проблемы уничтожаются «на корню» Исследуйте также и нижние выходы за контрольные пределы, т.е. 5й месяц на Графике 5 (49 месяц примера). Задайте вопрос себе и коллегам – «почему фактическое потребление воды оказалось меньше, чем ожидалось в прошлом месяце?» Повлияли ли на это регулируемые, эксплуатационные факторы? Затем, если вам удалось найти причину, определите, сможете ли вы повторить подобные благоприятные условия или производственные процессы в будущих месяцах. Если да, то ваше предприятие также может получить сбережения в последующие месяцы, т.е. вы добились устойчивого снижения потребления ресурса. На основе этих наблюдений можно сделать вывод, что любые «разницы в будущем», которые будут находиться в пределах ±2% от прогнозного потребления воды, не заслуживают тщательного исследования и считаются «помехами». Если же «будущие разницы» будут выходить за «контрольные пределы» ±2% от прогнозного показателя, то это должно рассматриваться как «ненормальное» или необычное явление. (Во многих случаях колебания значительно больше, чем в приведенном примере, и вы должны сами определить приемлемые контрольные пределы для вашего предприятия, основанные на собственных данных). Дальнейшим шагом является продолжение анализа в прогнозном стиле (аналогично использованию CUSUM для подсчета сбережений). Нужно использовать прогнозное уравнение для самого последнего эталонного периода для оценки последующих колебаний измеренного от прогнозного потребления ресурса. Вы можете получить форму графика схожую с графиком 10. Затем, месяц за месяцем вам следует: 5 Границы MПЗ и Стратегия измерения Используя метод MПЗ на вашем предприятии, вам придется определить: (i) физические границы анализируемой/контролируемой системы и (ii) «временной интервал», через который производится измерение использования ресурсов и производства продукции. потребления Разница (% от прогнозного График 10 Пример контрольного графика: Колебания фактического потребления от прогнозного - Месяцы 45-54 5.1 Физические границы Когда вы впервые начнете пользоваться MПЗ, то выбор приемлемых границ системы, возможно, будет ограничен существующей на предприятии мониторинговой стратегией: в основном зависящей от расположения участков и количества имеющихся счетчиков. Например, если у вас на участке имеется один счетчик потребления электроэнергии, то вы вынуждены будете рассматривать весь участок в целом при оценке MПЗ. Месяцы после эталонного периода Если вы располагаете достаточными данными, то можете использовать статистические методы, которые помогут определить ваши «контрольные пределы». Но в данном случае из-за ограниченности данных этот метод не используется, поэтому принят практический оценочный подход. Однако вы можете посчитать, что это дает вам недостаточно точную картину, и захотите установить в будущем дополнительные счетчики, что позволит соотнести потребление электроэнергии каждым цехом, мастерской или единицей оборудования с объемом 77 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан теряется разрешающая способность. (Аналогичными рассуждениями руководствуются при определении приемлемого временного интервала и для устойчивых балансов материалов и энергии – см. руководство «Как извлечь прибыль из балансов материала, воды и энергии») произведенной продукции. Это также будет способствовать управлению процессом потребления ресурсов каждым участком в отдельности. Если ваше предприятие состоит из отдельных «затратных узлов» вы, возможно, захотите установить счетчики для измерения потребления основных ресурсов каждым «затратным узлом». См. дополнительное руководство «Эффективное измерение» для выбора счетчиков. Однако выбор более короткого временного интервала для МПЗ может быть полезен при определенных обстоятельствах. Например, если ваша система четко ограничена, и вы точно знаете, что потребление ресурсов и производительность продукции синхронизированы, то более детальная информация очень бы пригодилась. В зависимости от производственных операций у вас может возникнуть необходимость измерить и оценить, например, сколько используется пара для производства партии продукции. 5.2 Временной интервал В примере, описанном в разделах 3 и 4, использовались ежемесячно измеренные показатели потребления воды и производства продукции. Месячный срок является вполне приемлемым интервалом для анализа функционирования в прошлом, но недостаточен для своевременного, оперативного вмешательства в управление ресурсопотреблением. В связи с этим, зачастую лучше пользоваться еженедельными данными. Это бы дало, скажем, 26 точек данных за 6месячный период. Если вы захотите идти по этому пути, то вы можете сделать запрос поставщикам относительно наличия и стоимости систем автоматического измерения (САИ), которые значительно облегчают процесс сбора данных. Можно измерять потребление ресурсов и производительность за более короткие промежутки времени (< одной недели), но ряд факторов сдерживают применение такого подхода, включая следующие: Сбор и обработка данных могут превратиться в очень трудоемкий процесс и занимать много времени Периодичность сбора данных может не совпадать с периодичностью просмотра и оценки данных менеджерами предприятия, что снижает их значимость. Если, например, группа менеджеров исследует данные работы предприятия на основе недельных показателей, то ежедневные данные могут оказаться слишком детализированными – вы должны решить сами, действительно ли в этом есть необходимость Если ваша производственная система является сложной, то ресурсы могут потребляться на многих различных операциях с различной интенсивностью и продолжительностью. В такой ситуации, чем меньше временной интервал, тем серьезнее становятся опасения, что измерение количества потребляемых ресурсов и производительности продукции несинхронизировано. В результате увеличивается хаотичность данных, т.е. 5.3 Потенциальное влияние сезонных колебаний температуры Для большинства предприятий потребление ресурсов в основном зависит от уровня производительности, хотя какая-то часть может систематически зависеть от других факторов. Если эти факторы не учитывать, то их влияние может выражаться в виде (дополнительного) разброса данных. Например, топливо (газ, уголь, жидкое топливо) может использоваться как в производственных процессах, так и для отопления служебных помещений в течение отопительного сезона. Если вы считаете, что внешние сезонные изменения температуры являются серьезным фактором, то вам следует его учитывать. В разделах 8 и 9 даны разъяснения по этому вопросу. 6 Непроизводственное потребление ресурсов (НПР) 6.1 Специфичное потребление ресурсов и влияющие на него факторы Многие предприятия использовали вычисленные значения специфичного потребления ресурсов (СПР) как базовые показатели при анализе эффективности потребления ресурсов. Однако, величина СПР, которая не связана со 78 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан высокого показателя НПР и колебаниями уровня производительности (см. Приложение 1). Подобные наблюдения можно провести на многих предприятиях, включая высокотехнологичные. Они, как правило, умаляют роль применения СПР как инструмента для микро-менеджмента ресурсопользованием. Однако СПР является неплохим инструментом для проведения макро-менеджмента, т.е. как широкомасштабного эталонного показателя для сравнения эффективности использования ресурсов на вашем предприятии с другими предприятиями вашего сектора. (см. Руководство «Как проводить оценку исходных данных») Измеренное СПР м3/месяц специфичным показателем производительности, зачастую не несет нужной информации и практически бесполезна. На Графике 11показано, как показатели СПР, вычисленные (как С/В) на основе измеренных данных Таблицы 1, изменяются в обратном порядке относительно производительности за первый эталонный период (месяцы 1-26). Это прямой результат превалирования высоких показателей НПР. График 11 Пример колебаний измеренного СПР относительно производительности Месяцы 1-26 6.2 Причины высокого НПР – Приоритет для применения БЧП Высокий показатель непроизводственного потребления ресурсов (НПР) оказывает негативное влияние на эффективность функционирования вашего предприятия. Все руководители должны рассматривать снижение НПР как одну из приоритетных задач, если для этого есть технические и финансовые возможности. Целый ряд потенциальных факторов могут быть причиной высокого НПР. В Таблицах 4 и 5 приведен список факторов, способствующих росту НПР энергии и воды. Обсудите, существуют ли они на вашем предприятии, и какие действия по улучшению ситуации вы можете предпринять. Производство массы (месяцы 1-26) На основе наблюдений можно найти объяснение переменчивости СПР за 1-26 месяцы. Пересмотр уравнения линии тренда, приведенного в Таблице 2 и Графике 4, показывает, что колебания СПР практически не связаны с изменениями эффективности использования воды. Они являются результатом влияния Таблица 4 Список факторов, влияющих на НПР - Энергии Отметьте Факторы, способствующие повышению НПР Энергии Потери тепла с внешних поверхностей топливного оборудования (горелки, котлы, печи) в результате конвекции и радиации, а также нагревательных производственных установок (печи, реакторы, перегонные колонны и др.) – работающих с переменной нагрузкой или находящихся в дежурном режиме. Конвекционные потери тепла от паровых распределительных систем и систем распределения горячей воды – потери, возрастающие в результате отсутствия или слабой/поврежденной изоляционной обшивки. Тепло, поступающее в холодильные/хладогенные распределительные системы и холодильные камеры хранения – усиливается в результате плохой изоляционной обшивки и чрезмерно больших размеров холодильных камер и т.д. Утечки горячей воды, пара и конденсата из распределительной системы трубопровода, клапанов, кранов, производственных емкостей и т.д. Утечки сжатого воздуха из распределительной системы и мест использования Функционирование машин и оборудования когда в этом нет необходимости – вовремя не выключаются из сети питания Использование двигателей с фиксированной скоростью для приведения в действие машин и оборудования, имеющих переменную производительность Отопление или охлаждение производственных и служебных помещений, если это включено в измеренный показатель потребления ресурса Функционирование вентиляционного оборудования на одинаковом уровне вне зависимости от производственной активности, занятости или уровня запыленности Интенсивность и продолжительность искусственного освещения служебных помещений, независящая от производственной активности и присутствия персонала 79 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Увеличенному объему произведенной продукции с помощью, например: − Более усовершенствованного дизайна и соглашений с потребителями, позволяющие получить больше продукции из имеющегося исходного сырья, например, проведение незначительной регулировки размеров для изготовления из одного листа композитного материала 3 единиц продукции вместо 2. − Изменения способа или условий производства таким образом, что партия химических/микробиологических реакций имеет большее количество полупродукта/продукта из использованного исходного материала. − Усовершенствования системы упаковки, в результате чего снижается процент порчи, брака и возврата продукции Вы можете подумать, что подобные факторы не существуют на вашем предприятии. Возможно, вы полагаете, что на вашем предприятии есть утечки и бесперебойно работающее оборудование, но не знаете, насколько это существенно. Если так, то вы можете применить ряд несложных приемов для оценки работы вашего предприятия в этом отношении. Исследуйте ваши измеренные показания до и после периодов нулевой или минимальной производственной активности, например, в ночное время, при закрытии предприятия на ремонт, в национальные праздники и т.д. Для более подробной информации см. руководство «Эффективные измерения». 7 Предельное потребление ресурса (ППР) В то время как НПР представляет собой «накладные расходы» (и нагрузку на окружающую среду), ППР есть величина использования ресурса для производства продукции. Теоретически она характеризует используемую вами технологию и то, как она применяется. На практике высокий показатель НПР и разброс данных часто затмевают важность ППР. Однако, если производственная система, которой вы управляете с помощью MПЗ, строго контролируется и НПР доведена до минимума, ваши усилия должны быть сконцентрированы на поиске и внедрении мероприятий (с применением БЧП) по снижению ППР. Уменьшенный показатель ППР эквивалентен: Таблица 5 Список влияющих факторов – Питьевая вода Отметьте Факторы, способствующие высокому НПР воды Утечки воды из системы подачи воды, распределительной и возвратной систем (трубопроводы, насосы, резервуары и др.), а также производственных емкостей. Утечки из кранов, вентилей и мест потребления Утечки пара и конденсата из распределительных систем, паросепараторов и мест использования Постоянные потери от «продувки» воды из котлов и водоохлаждающих башен – вместо нормированных «продувок» контролируемых в соответствии с оперативным дежурством. Однократное использование питьевой воды постоянного потока для охлаждения компрессоров, оборудования и др. производственных процессов Постоянная подача воды к производственным установкам, оборудованию и системам охлаждения вне зависимости от производственной активности – например, не выключаются подающие насосы Постоянная подача пара к производственным установкам, и т.д. вне зависимости от производственной активности Испарение воды с открытых поверхностей, находящихся на производственной территории Систематическое использование воды для промывки оборудования (вручную или автоматически) с постоянным интервалом и нормой расхода вне зависимости от производственной активности Использование чистой питьевой воды для мытья полов, путей по установленному графику Остаются открытыми краны и шланги, вода льется впустую Использование питьевой воды для личных нужд рабочих и служащих – туалеты, душевые, столовые и др. 80 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан продукции, а внешняя температура воздуха, т.е. местные погодные условия, выраженные как число «температурных дней» за определенный промежуток времени (обычно используется месяц). Повышению водо-и-энергоэффективности путем, например: − Использования более энергоэффективных двигателей − Использования более эффективных «повышенного давления»/«малого объема» водяных шлангов для промывки оборудования − Извлечения тепла и повторного использования воды в существующей производственной системе. 8.2 Разъяснение отопительного «температурного дня» Поддержание нормальных условий работы в рабочих помещениях зависит от разницы температуры внутри здания и внешней температуры. В течение отопительного сезона погодные условия меняются день за днем, месяц за месяцем и год от года. В результате этого меняются потребности в количестве тепла для обогрева зданий. 8 Применение MПЗ при отоплении производственных помещений 8.1 Введение До сих пор мы не рассматривали коммунальные услуги, поставляемые к производственным помещениям, как отдельный вопрос. Мы просто полагали, что коммунальные услуги, потребляемые производственными и служебными помещениями либо: включены в НПР, разброс данных (или и туда, и туда) или в малой степени относятся к ресурсам, используемым производственным оборудованием и процессами. Методом, дающим объяснение колебаний потребности в тепле, является использование «температурных дней» (ТД). В течение отопительного сезона ТД определяется как суточная разница между базовой температурой (TB) и средней 24-часовой внешней температурой. TB определяют как значение внешней температуры, превышение которой означает, что помещение отапливать не нужно. В западной Европе обычно принят показатель 15,5 C. Однако ваше руководство может принять другую температуру за базовую в зависимости от местных строительных стандартов, характера производственных помещений и существующих нормативов. Проконсультируйтесь с местными или республиканскими Центрами БЧП и Энергоэффективности для получения разъяснений. В течение большинства месяцев отопительного сезона «температурные дни» определяются путем: ТD = TB - (TMAX + TMIN) / 2 где TMIN и TMAX минимальные и максимальные суточные температуры. (В Приложении 1 приведено более подробное описание). Как правило, «температурные дни» складываются вместе, как показано в Таблице 6 для формирования месячных показателей – см. График 12 (за TB принята температура 15,5 C). Месячные «температурные дни» затем сравниваются с месячным потреблением энергии для отопления - как показано на Графике 13. Однако первый вариант не дает вам информацию, с которой вы можете работать напрямую, а второй может не применяться на вашем предприятии. Можно использовать метод аналогичный MПЗ, облегчающий более эффективное отопление помещения. Этого можно добиться рядом способов, например: Газ, поступающий на производственный участок для нагрева водяных обогревателей и отопительных сетей Пар, получаемый из центральной тепловой распределительной системы Горячая вода либо от внешних поставщиков, либо из внутренней системы распределения горячей воды Электрические обогреватели. При данном использовании MПЗ «побудителем» потребления ресурса является не производство 81 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Таблица 6 Пример ТD: Январь 2003, Алматы, Казахстан День 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Среднее/Итого TMIN - 14,0 - 3,0 - 2,0 - 6,0 - 6,0 1,0 0,0 - 1,0 - 4,0 - 4,0 - 5,0 - 4,0 - 5,0 1,0 2,0 4,0 - 1,0 2,0 0,0 - 3,0 - 4,0 - 1,0 - 3,0 - 11,0 - 18,0 - 17,0 - 9,0 - 8,0 - 9,0 5,0 1,0 - 3,9 TMAX - 6,0 0,0 0,0 - 1,0 2,0 8,0 2,0 1,0 1,0 3,0 0,0 - 1,0 2,0 5,0 6,0 1,0 2,0 1,0 2,0 - 3,0 2,0 0,0 - 7,0 - 12,0 - 14,0 - 10,0 - 4,0 - 5,0 - 2,0 1,0 - 4,0 - 1,0 “температурные дни” 24,0 18,0 19,5 21,5 18,0 15,0 16,0 18,0 19,5 20,0 20,0 20,0 17,5 14,0 12,5 14,0 15,0 14,5 17,0 19,0 18,0 17,5 22,5 30,0 33,0 28,5 24,0 24,0 17,5 12,5 15,0 - 596 электронного оборудования, тепла, выделяемого производственными установками и др. Примечание: TB представляет собой общепринятую величину и не является «контрольной температурной точкой» для ваших производственных помещений, она может зависеть от ряда местных факторов. Нужно также учитывать, что помещения получают тепло от работающих в нем людей, электрического освещения, солнечного света, проникающего через окна, различного электрического и Обратитесь в казахстанские центры БЧП или энергоэффективности за помощью в определении или получении данных по «температурным дням» для вашего региона. Они могли бы предоставлять эту информацию напрямую. Аналогичным методом и данными пользуются и при охлаждении производственных помещений. 82 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан 8.3 Применение отопительных «температурных дней» Отопительные «температурные дни» используются при мониторинге энергии и энергетическом менеджменте зданий и помещений таким же способом, который описан для производственного оборудования. Однако теперь вы используете соотношение между энергией, необходимой для отопления здания в течение месяца и «температурными днями» как основы для МПЗ (можно использовать и недельный интервал). Температурный день График 12 Пример месячных колебаний «температурных дней»: Алматы 2003 Я Ф M A M И И A С O Н Д Месяц (b) Энергия = 38.0 x ТD + 8,620 20,000 15,000 10,000 5,000 0 0 50 100 150 200 250 Температурные дни за месяц Газ = 96.3 x ТD - 10,300 50,000 (кВт/месяц) Использование газа для отопления 60,000 25,000 (кВт/месяц) Потребление энергии График 13 Пример соотношений между Энергией и «температурными днями» (a) 40,000 30,000 20,000 10,000 0 0 200 400 600 800 Температурные дни за месяц 300 Оценка и повышение энергоэффективности существующих систем отопления. Тип (а) возможно имеет самую обычную форму с положительным пересечением на оси энергии, это наблюдается, когда оцениваемая энергия используется не только для отопления. Если измеренная энергия используется только для отопления, например, центральная отопительная система на газе, которая отключается на 5 месяцев (летом и межсезонье), то вам следует ожидать получение соотношения типа (b) с пересечением на оси «температурных дней». 9 Расширенный MПЗ для нескольких «стимуляторов» потребления ресурсов Приемы MПЗ, описанные в настоящем руководстве, применялись для случаев, когда «побудитель» потребления ресурсов один – производство продукции или «температурные дни». Их преимущество в том, что они «визуальны» и должны обеспечивать вас всей необходимой для управления информацией. Однако можно применить многократный линейный регресс, чтобы определить, есть ли другие «стимуляторы» потребления ресурсов, и каково их влияние. Визуальное представление соотношения может быть затруднено или недостаточно информативно в таком виде: Потребление = m1 x X1 + m2 x X2 + m3 x X3 + C Для того, чтобы результаты такого анализа были более информативны и значимы, потребуются недельные или более короткие временные интервалы. Стандартное программное обеспечение, включающее табличные редакторы, позволят вам провести эти анализы, однако, Как только вы установили форму соотношения энергии, затраченной для отопления здания относительно «температурных дней», используйте точно такие же методы, которые описаны в предыдущих разделах, например. Текущую CUSUM - для оценки сбережений по сравнению с поставленными задачами и как инструмент, помогающий быстро исправить ситуацию, если функционирование ухудшилось Контрольные графики для оперативного выявления отклонений от стандартных норм функционирования 83 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан интеллектуальные способности и «интуиция» пользователя проводить подобные анализы тоже имеют значение. Конечно, можно строить графики CUSUM для обеспечения визуальной «обратной связи» по текущему функционированию. Практическое применение методов расширенного МПЗ включает определение результатов от: Потребления энергии на производство определенного количества продукции и «Температурные дни» Двух или больше видов продукции, потребляющих ресурсы с различной интенсивностью Количества произведенной продукции и «часов работы» вспомогательного оборудования, работающего с постоянной нагрузкой Если вы заинтересованы в применении этого расширенного метода, то вы можете обратиться за помощью к консультантам или в местные/республиканские центры БЧП и Энергоэффективности. 10 Выгоды от MПЗ MПЗ – это инструмент, предоставляющий возможность. Его принятие само по себе не приведет к повышению эффективности использования ресурсов. Однако широкая огласка результатов MПЗ способствует пробуждению понимания среди персонала предприятия, в то время как принятие соответствующих мер на основе информации, полученной в результате MПЗ, приведет к сбережению ресурсов. Многие предприятия достигли до 5-10% сбережений в виде прямой прибыли от MПЗ. Но MПЗ может оказать помощь в достижении еще больших косвенных сбережений, особенно если на вашем предприятии раньше не проводились мероприятия по снижению потребления ресурсов. 84 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Приложение 3 - Определения Определения Эталонный показатель Производственный сравнения показатель, используемый Уравнение линии тренда Результат обратного линейного анализа, стремящегося минимизировать разность между двумя или более переменными Продувка Вода, которая намеренно сбрасывается из водной/паровой системы обратной циркуляции для предотвращения накопления загрязнителей и т.д. Контрольный график Временной график разницы «Измеренное – Прогнозное» Потребление Контрольный предел Внешние границы (высшая функционирования системы CUSUM Накопительная сумма разницы и низшая) как основа для удовлетворительного Температурные дни Фактор или «побудитель», который влияет на количество тепла, (ТD) необходимого для поддержания определенной температуры в помещениях. Приведены формулы для расчета ТD. Потребление Количество использованного, или полученного извне ресурса за данный промежуток времени «Стимулятор» Фактор, напрямую влияющий на величину «потребление ресурса». Изменения показателя «стимулятор» будет вызывать изменения показателя «потребление». Градиент графика «Потребление» относительно Предельное потребление ресурса «Производительности», где «Потребление» и «Производительность» имеют линейное соотношение: (ППР) Потребление = ППР x Продукция + НПР Одноразовое использование воды Питьевая вода используется для охлаждения только один раз – не пропускается повторно через охладительную башню Продукция Количество выпускаемого готового продукта за определенный интервал времени Эталонный период Промежуток времени, в течение которого наблюдается стабильное соотношение Потребления относительно Производительности Остаток Разница между измеренной и прогнозной величиной потребления ресурса Межсезонье Месяцы по сторонам пика отопительного сезона, находящиеся между летом и зимой. 85 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Месяцы межсезонья Весенние и осенние месяцы, находящиеся по сторонам пика отопительного сезона и летом Специфичное “Потребление” деленное на «Производительность». потребление ресурса может вычисляться как: (СПР) СПР = ППР + НПР / Продукцию TB Обычно оно Базовая (эталонная) внешняя температура (в тени). Здание не нуждается в отоплении, когда внешняя температура превышает TB. Временной интервал Определенный промежуток времени, в течение которого измеряются количество произведенной продукции и количество потребленных ресурсов TMAX Максимальная внешняя (в тени) в течение суток (24 часа) TMIN Минимальная внешняя (в тени) в течение суток (24 часа) Непроизводственное “Потребление”, которое напрямую не связано с производством потребление ресурса продукции (НПР) Вычисление ежедневных отопительных «температурных дней» Отопительные «Температурные дни» не могут иметь отрицательное значение: величина должна быть положительной или равна нулю. Они представлены областью, окрашенной в серый цвет на графике А-1 для 4-дневного периода. График A-1 Схематичное представление «отопительных температурных дней» (Область, окрашенная в серый цвет) Базовая температура Внешняя температура Часы Ежедневные показатели отопительных «температурных дней» обычно вычисляются с помощью базовой и минимальной/максимальной суточных температур с использованием следующих формул: 86 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Условие Формулы (F1 – F4) Примечание F1 TMAX < TB ТD = TB - (TMAX + TMIN) / 2 F2 TMIN > TB ТD = 0 Отопительные месяцы «межсезонья» F3 TMAX ≥ TB ТD = (TB - TMIN) / 2 - (TMAX – TB) / 2 F4 Используйте формулу F4 если F3 дает отрицательную величину (TMAX + TMIN) > ТD = (TB - TMIN) / 4 TB 87 Более Чистое Производство в выбранных странах СНГ: Молдова, Грузия и Казахстан Приложение 4 - Процедура MПЗ с использованием табличного редактора Excel Анализ соотношений «Потребления» относительно «Побудителя» величину достоверности аппроксимации R2» 1) Введите в одну колонку данные и нажмите «ОК». Тогда редактор произведет «побудителя» (продукция или линейный регрессивный анализ на основе «температурные дни») и в соседнюю заданного диапазона данных и выдаст колонку введите показатели потребления. величину ППР и НПР. Показ R2 Примечание: данные «побудителя» должны необязательно, но это помогает оценить быть первой колонкой (до колонки полученные результаты – 1 соответствует «потребления»). идеальной корреляции, 0 означает полную 2) Выделите показатели всех данных независимость. «побудителя» и «потребления»; выберите 8) Отредактируйте надписи по осям, «Диаграмма» из меню «Вставка» уравнение и параметры, как вам это 3) Выберите тип диаграммы XY «точечная» требуется. из меню «диаграмма» (сравнение пар величин) и задайте ее параметры Составление графика текущей CUSUM 4) Следуя инструкции по составлению См. Таблицу 1 как пример имеющихся диаграммы (графика), добавьте название исходных данных. осей Х и Y как это требуется Выделите данные CUSUM и выберите 5) Подведите курсор к любой точке «Диаграмма» из меню «Вставить» сопоставления данных (двух величин) на Выберите «График», каждая точка которого графике, нажмите правую кнопку мыши, отражает каждую величину. выберите «Добавить линию тренда» из появившегося меню. Выполните действия по построению графика в соответствии с 6) Выберите «Линейный» из меню «Тип» и высвечивающимися инструкциями, задайте «Параметры» добавьте/отредактируйте заголовки осей и 7) Выберите «Показывать уравнение на отформатируйте как вам нужно. диаграмме» и «Поместить на диаграмму 88