ŠTEDNJA ENERGIJE I KONTROLA EMISIJE CO2
PUTEM UPRAVLJANJA POTROŠNJOM GORIVA I PROCESNIM GUBICIMA POMOĆU INTEGRALNIH MATERIJALNIH BILANCI GORIVA
U REALNOM VREMENU
( Skraćeni prikaz)
Značajke Projekta:
-ne zahtjeva ulaganja,
-nudi pozitivne efekte (uštede),
- sadrži mehanizam za brzu procjenu mogućih efekata,
-svaki pomak je autohtone naravi glede izgradnje i ekonomičnosti.
Ovaj Projekt ima dvije namjene:
- upravljanje potrošnjom goriva
- kontrola procesnih gubitaka u rafinerijama nafte.
1.Upravljanje potrošnjom goriva
Prema ovom Projektu, upravljanje potrošnjom goriva bi se vršilo na razini trošila (procesne peći, parni kotlovi) putem slijedećih izračunavanja: Prvo, na osnovu temperature dimnih plinova i sadržaja O2 u dimnim plinovima izračunavala bi se trenutna vrijednost toplinskog stupnja djelovanja konkretnog trošila. Potom bi se u Sustav unosila vrijednost zadanog toplinskog stupnja djelovanja za konkretno trošilo. To bi bila vrijednost za koju se očekuje, da je ložač održava putem kontrole kvalitete loženja.
Pomoću navedenih vrijednosti za toplinske stupnjeve djelovanja izračunavale bi se odgovarajuće vrijednosti za potrošnju goriva, stvarna i zadana i njihova razlika kao dodatna potrošnja goriva. Budući zadana vrijednost predstavlja i tehnički optimalnu, dakle ciljnu vrijednost, proizlazi da bi se se u idealnom slučaju vrijednost za dodatnu potrošnju goriva trebala kretati oko nule. Odnosno, svaka pojava konkretne vrijednosti za dodatnu potrošnju goriva, trebala bi biti pokazatelj ložaču za poduzimanje korektivnih mjera u cilju racionalnije potrošnje goriva.
Bilance goriva na razini trošila, pored funkcije upravljanja potrošnjom goriva (osnovne bilance) imaju još jednu značajnu funkciju, nakon provjere točnosti, njhove vrijednosti bivaju povlačene prema višim organizacijskim razinama (tvrtka, korporcija, država), gdje služe za formiranje integralnih materijalnih bilanci goriva. Time bi se formirao koherentni sustav materijalnih bilanci na razini Države, koji bi unutar svih organizacijskih razina predstavljao stalni poticaj za racionalniju potrošnju goriva i kontrolu emisije CO2.
2.Kontrola procesnih gubitaka
Materijalna bilanca procesnih tokova, ako je pouzdana, je izuzetno koristan alat za praćenje uspješnosti poslovanja svake rafinerije. To zbog činjenice da rafinerije kao gorivo koriste neke tokova iz vlastitih procesa prerade, kao i činjenice da na energetsku potrošnju otpada visok dio tih tokova (8-12 %). Prema definiciji, jednadžba materijelne bilance rafinerije nafte glasi, da se ulazni tok sirove nafte dijeli na slijedeća tri izlazna toka, komercijalni proizvodi, vlastita potrošnja goriva i proizvodni gubici. Pored toga, često postoji još i ulazni tok zemnog plina, čija je količina i energetska vrijednost poznata, pa prema tome ne predstavlja poteškoće oko bilansiranja.
Dok su količine sirove nafte i komercijalnih proizvoda poznate veličine, to nije slučaj s količinama za vlastitu potrošnju i procesne gubitke. Pored brojnosti ovih tokova, postoje i drugi razlozi zbog kojih u postojećim uvjetima nije moguće na egzaktan način utvrđivati ove tokova:
-različite ogrjevne vrijednosti tekućih tokova (vakum ostatak, atmosferski ostatak), kao i plina u ovisnosti od količina i sastava pojedinih dotoka plina s procesnih jedinica, kao i stupnja izmješanosti tih tokova u sustavu loživog plina.
-većina trošila istovremeno koristi dva osnovna tipa goriva: rafinerijski suhi plin koji nastaje kao nusproizvod i loživo ulje.
-pored plinskih tokova iz tehnoloških procesa u sustav loživog plina dospjevaju i izvjesne količine inertnih plinova (N2, CO2) iz sustava regeneracije katalizatora i zapornih sustava pomoću dušika.
Stanje se mjenja u slučaju uvođenja prethodno navedene funkcije upravljanja potrošnjom goriva. U okviru ove funkcije na razini svakog trošila bi se izračunavala ukupna potrošnja goriva u ekvivalentnim jedinicama loživog ulja, a zbrajanjem ovih veličina bi se dobivala ukupna potrošnja goriva u ekvivalentnim jedinicama loživog ulja. Kada se od ove količine odbiju izmjerene količine potrošenog loživog ulja i koksne prašine (također u ekvivalentnim jedinicama loživog ulja) dolazi se do količine suhog plina spaljenog kao gorivo. Odbijanjem ove količine plina od ukupno generirane (izmjerena) količine plina dolazi se do količine plina, koja odlazi na baklje kao procesni gubitak. Odnosno, tako se zatvara materijalna bilanca procesnih tokova na razini rafinerije.
Zbog činjenice da je zatvaranje materijalne bilance procesnih tokova preko potrošnje loživog ulja prilično zahtjevan postupak (velik broj mjernih uređaja), u praksi se praktički provodi često samo formalno. Zbog navedenog, Autor predlaže da se pristupi uvođenju postupka materijalnih bilanci preko sadržaja O2 i CO2 u dimnim plinovima trošila. To je sasvim novi, postupak, koji ne samo da je znatno jednostavniji od uobičajenog postupka putem mjernih mjesta (zahtjeva manje opreme; jedan analizatror CO2, umjesto 3 mjerača protoka goriva po peći i kotlu), već je, ( zbog dotoka CO2 i N2 s regeneracije katalizatora i zapora dušikom), praktički jedini pouzdan način za definiranje egzaktne materijalne bilance rafinerije.
Valja uočiti da bi se ovaj postupak izračunavanja strukture potrošnje goriva pri kombiniranom loženju mogao koristiti samo u slučaju raspolaganja s podatkom o ukupnon količini potrošnje goriva u ekvivalentnim jedinicama loživog ulja. Odnosno, prethodno navedeni postupak za upravljanje potrošnjom goriva je preduvjet za primjenu ovog postupka.
3.Popis aplikacija
Ovaj se projekt temelji na činjenici, da se značajni efekti glede štednje energije mogu postizati putem pažljivijeg vođenja procesa korištenja (izmjene) energije, odnosno putem uvođenja procesa za upravljanja potrošnjom goriva. U nastavku je dat popis nekih aplikacija za upravljanje potrošnjom goriva:
3.1.Štednja energije u industriji putem upravljanja, troškovima energije,potrošnjom goriva
i emisijom CO2 u procesnoj (industrijskoj) peći
3.2.Štednja energije u industriji putem upravljanja troškovima toplinske energije, potrošnjom
goriva i emisijom CO2 u parnom kotlu u realnom vremenu
3.3.Upravljanje potrošnjom goriva, procesnim gubicima i emisijom CO2 u rafineriji nafte
u realnom vremenu
3.4. Dnevna materijalna bilanca potrošnje goriva i procesnih gubitaka
u rafineriji nafte
3.5.Upravljanje potrošnjom goriva putem osnovnih i integralnih materijalnih bilanci goriva
u realnom vremenu
3.6.Sustav za upravljanje potrošnjom goriva putem integralnih materijalnih bilanci goriva
na osnovu analize dimnih plinova u realnom vremenu
4. Osnovne aplikacije
Cjelovite aplikacije za upravljanje potrošnjom goriva se nalaze na ovoj web stranici (vidi popis stranica):
https://milanvanic.wixsite.com/stednja-energije
dok se ovdje nalaze samo neki dijelovi tih sustava.Tako na primjer slijedeća tablica sadrži prikaz aplikacije za upravljanje potrošnjom goriva na jednoj industrijskoj peći. Slična se aplikacija može koristi pri loženju parnog kotla.Ovo bi bile „osnovne“ aplikacije.
Za one koji imaju veći broj navedenih tipova trošila, primerice rafinerije nafte, izrađivo bi se poseban informacijski sustav (vidi točke 3. i 4. prethodnog popisa aplikacija).
5.Integralne bilance goriva. Osnovna namjena ovog Projekta je štednja goriva putem upravljanja potrošnjom goriva na razini trošila. Prijedlog je da se ovi podaci koriste i iznad trošila. Upravo u tu svrhu, nakon provjere točnosti, bili bi ovi podaci povlačeni prema višim organizacijskim razinama kao što su tvrtka, korporacija i država, odnosno služili bi za formiranje integralnih materijalnih bilanci goriva. Na taj bi se način formirali podaci prema narednoj tablici, INTEGRALNE BILANCE POTROŠNJE GORIVA I EMISIJE CO2.
Prikazana tablica bi imala izuzetnu ilustrativnu vrijednost. Pored pouzdane materijalne bilance goriva, ona bi sadržavala i potencijalne mogućnosti za poboljašanje tehnologije loženja. Bio bi dostatan pogled na dodatne količine za dobivanje uvida u potencijalne mogućnosti za postizanje ušteda. Unošenjem u Sustav optimalnih vrijednosti za toplinski stupanj učinkovitost trošila, isti bi se podaci mogli dobivati kao maksimalni potencijali ušteda. Sve to za sve organizacijske razine od razine trošila, preko razina tvrtki i korporacija do razine države.
Bitna značajka ovog projekta je da se može realizirati u dvije potpuno neovisne cjeline, Sustava za upravljanje potrošnjom goriva na razini trošila putem koga bi se uglavnom realizirale uštede na potrošnji goriva i Sustava integralnih materijalnih bilanci goriva, koje bi proizlazile iz prethodnog sustava na razini trošila. Shodno tome, svaka se cjelina može zasebno realizirati. Što više, i jedno jedino trošilo, peć ili kotao, može se zasebno obraditi, s jasno transparentnim podacima o njegovom utjecaju na racionalnost poslovanja i emisiju CO2.
INTEGRALNA BILANCA POTROŠNJA GORIVA I EMISIJE CO2
6. Procjena potencijalnih ušteda
Pri korištenju prikazanog sustava za upravljanje potrošnjom goriva, uštede bi se mogle postizati sa tri osnove, putem racionalnog loženja, putem energetskog optimiranja konkretnog tehnološkog procesa i smanjenjem procesnih gubitaka (baklje u rafinerijama nafte).
Preduvjet za korištenje navedenih postupaka je stalno raspolaganje s pouzdanim podacima o trenutnim vrijednostima toplinskih tereta trošila, što se izračunava u okviru ovog Projekta. Uz pretpostavku da bi se putem svake od navedenih mjera potrošnja goriva mogla smanjiti do 3% proizlazi da bi uštede na smanjenju potrošnje goriva mogle iznositi do ogromnih 10 %.
7.Moguća suradnja
Polazeći od načela da je za neku (korisnu) ideju najvažnije da se što prije primjenjuje, kao i od stava da društveni interes treba biti ispred osobnog, ovom se prilikom predlažu dva moguća modaliteta suradnje na realizaciji ovog Projekta:
7.1.Ustanova u koju se locira odgovornost za provođenje Projekta (primjerice Ministarstvo
za zaštitu okoliša i gospodarstvo) od Autora preuzme odgovarajuće aplikacije i isporučuje
ih besplatno zainteresiranim potencijalnim korisnicima.
7.2.Skupina zainteresiranih stručnjaka obrati se Autoru, koji bi im stavio na raspolaganju
određene aplikacije za upravljanje potrošnjom goriva.
8.Prijedlog daljnjih aktivnosti
8.1.Zbog univerzalnosti (energiju troše svi) i sve veće važnosti (energija je skupa i postaje sve skuplja) energija sve više dolazi u fokus interesa najviših državnih struktura. Za
donošenje učnkovitih mjera, ovima su potrebni pouzdani podaci i jasni stavovi
što podrazumjeva interaktivnu suradnju po ukupnoj organizacijskoj strukturi
od razine neposrednih korisnika energetske potrošnje do razine Države :
8.2.Definirati stav glede stimulacije i kažnjavanja. U tu svrhu uspostaviti sustav interaktivnog komuniciranja unutar organizacijskih razina informacijskog sustava.
Razvijati sustav Know-How.
9.Zaključne napomene
9.1.Ovaj materijal predsavlja skraćen, ali sveobuhvatan prikaz integralnog sustava za upravljanje potrošnjom energije u indusrtijskim tvrtkama i rafinerijama nafte.
9.2.Na osnovu stalne usporedbe stvarne s tehnički optimalnim količinama, napravljane su aplikacije za upravljanje potrošnjom ostalih oblika energetske potrošnje kao što je vodene pare i električne energije.
9.3.Ovaj projekt predstvlja namjeru, da se putem analize dimnih plinova uspostavi pouzdana kontrola potrošnje goriva (štednja energije), a potom i egzaktno bilanciranje goriva po ukupnoj organizacijskoj vertikali, od razine trošile do razine država. Projekat može biti posebno zanimljiv za rafinerije nafte, gdje zbog specifičnosti energetskih modela (inertni plinovi u loživom plinu i dr.) putem uobičajenih mjerača količine, praktički nije moguće uspostaviti pouzdanu kontrolu nad energetskim tokovima.
9.4.Izgradnja predloženog Sustava je veliki projekt i sastojao bi se od dvije cjeline, od materijalnih bilanci goriva na razini trošila i onih na višim organizacijskim razinama, od razine tvrtke, preko korporacije do razine države (integralne bilance). Unatoč toj opsežnosti, Projekt bi se mogao brzo realizirati zahvaljujući značajkama da se može istovremeno graditi preko velikog broja punktova (svako trošilo je zaseban punkt) i svaki napredak (trošilo uključeno u sustav) se može valorizirati kroz konkretne financijske efekte, počev od prve osnovne bilance na razini trošila do bilance države (najviša razina).
9.5.Za uvođenje navedenog sustava za uprvljanje potrošnjom goriva bila bi potrebna minimalna ulaganja za procesne analizatore O2 i CO2 na procesnim pećima (većim) i parnim kotlovima, što ne bi trebalo biti problem, jer se radi o investici koja se isplati u nekoliko tjedana.
9.6. Predlaže se Ministarstvu gospodarstva da u suradnji s ekološkim udrugama pokrene aktivnosti na izgradnji i uvođenju prikazanog sustava za upravljanje potrošnjom goriva putem integriranih materijalnih bilanci goriva.
9.7.Zbog visokog stupnja transparentnosti, odnodno dostupnosti „kondenziranih“ podataka upravama, primjenom ovog Sustava pitanje energetske potrošnje umjsto organizacionog pitanja (formiranje različitih stručnih timova), postalo bi poslovna funkcija za čije bi provođenje trebalo malo vremena.
9.8. Zaključno recimo, da bi putem korištenja prikazanih aplikacija rukovodno (i tehnološko) osoblje svih profila (rafinerije nafte, prehrambena industrija, industrija pića i dr.) bez dubljeg poznavanja “energetskih” disciplina moglo uspostavljati pouzdanu kontrolu energetske potrošnje u svojim tvrtkama. Time bi činili dobro i tvrtkama (manji troškovi energije) i širem društvu (kontrola emisije CO2).
