Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции - Энергоэкономика производства алюминия

Исходными материалами   производства  алюминия являются глинозем, фтористые соли и анодная масса, получение которых не требует большого количества электроэнергии, оно составляет в общей сложности около 1000 кВтч (в переводе на 1 т алюминия) и расходуется, главным образом, на силовые пропар, топливо и электроэнергия, причем от общего их количества приходится на долю первого около 45%, второго — 40%, а на долю третьего — 15%.
В настоящее время получение металлического алюминия базируется на электролизе глинозема, растворенного в расплавленном криолите.
Здесь электрическая энергия используется не только для осуществления собственно электрохимического процесса, но и для нагрева электролизера. Основным агрегатом производства является электролизная ванна, работающая при силе тока 40—60 тыс. ампер, в которой основной процесс происходит при температуре 950°С.
Удельный расход электроэнергии в переводе на переменный ток составляет 19—20 тыс. кВтч на тонну металла, из них только около 3% идет на силовые нагрузки и осветительные нужды производства, а остальные — на осуществление непосредственно технологического процесса. График энергопотребления является чрезвычайно плотным, и годовое число часов использования максимума нагрузки составляет около 8000.
Анализ технологического режима работы производства показывает, что оно не может приспособиться к кратковременному (в порядке диспетчерского регулирования) снижению уровня энергоснабжения. Это, по заключению технологов, в частности Кульницкого [67], объясняется следующим:

1. Поскольку основной процесс происходит при высокой температуре, то продолжительность перерыва подачи тока не должна превышать периода остывания жидкого электролита, составляющего всего несколько часов. Более длительные перерывы в подаче тока приводят к застыванию расплавленного электролита и порче футеровки электролизной ванны, т. е. к необходимости выламывания футеровки и перемонтажа ванны. Это вызывает большие производственные издержки и крупное расстройство производства всего предприятия.
2. Частые кратковременные перерывы нарушают тепловой режим ванны, что приводит к перерасходу электроэнергии.
3. Нормальный технологический режим ванны допускает колебания величины силы тока и напряжения в очень ограниченных пределах: отклонение напряжения ±15%, а силы тока ±10% уже нарушает нормальный производственный процесс.

Можно представить следующие три случая состояния технологического режима при перерыве в подаче тока:

1. во время перерыва тока электролит несколько остывает, но еще остается в жидком состоянии;
2. во время перерыва тока электролит остывает до тестообразного состояния;
3. за время перерыва тока электролит остывает до твердого состояния.

Рассматривая характер изменения технологического процесса и экономические последствия в каждом из трех указанных случаев, экономист Л. С. Кульницкий [67] приводит следующие данные:

Причем, как указывает автор, для случая полной остановки ванны (случай 3) в приведенных расчетах не учтены расходы на капитальный ремонт ванны, размеры которых составляют от 30 до 60% от полной стоимости ванны, а также потери криолита, глинозема, алюминия и анодов, находящихся в электролите ванны и теряемых безвозвратно при остановке ванны. Расходы, связанные с этими потерями, составляют около 15% от полной стоимости электролита.
Производство металлического алюминия, таким образом, требует постоянного графика энергоснабжения и не допускает снижения уровня энергоснабжения в порядке диспетчерского регулирования.
Технология алюминиевого производства принципиально допускает использование сезонной энергии, однако с экономической и ряда других точек зрения это не всегда оправдывается. В частности, как указывает Л. С. Кульницкий, при этом неизбежны следующие отрицательные моменты:

1. недоиспользование сезонной рабочей силы;
2. повышение удельного расхода электроэнергии;
3. ухудшение качества продукции в результате увеличенных периодов пуска и остановки электролизеров;
4. нарушение всего технологического процесса ввиду конструктивной неприспособленности электролизера к условиям сезонной работы;
5. ухудшение санитарно-гигиенических условий труда в результате того, что в период остановки и пуска ванн имеет место выделение газов в большом количестве.

Все это вместе взятое дает основание признать, что алюминиевое производство требует постоянного энергоснабжения.
По данным материалов одного из заводов Союза, структура себестоимости металлического алюминия представляется в следующем виде:

Расход электроэнергии на 1000 руб. продукции составляет 2900 кВтч.
Как показывают соответствующие расчеты, производственно- энергоэкономические показатели предприятия имеют следующие значения:

Из данных этой таблички следует, что экономика производства допускает некоторое сезонное регулирование режима энергопотребления.