ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ДЛЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ЭНЕРГОЕМКИХ ПРОИЗВОДСТВАХ.

М.Д.Кац Научно-технический Центр
"ЭНЕРГОСТАЛЬ"
г. Харьков).
т.06452-3-08-75;
E-mail: ═

Энергоемкость валового внутреннего продукта по первичной энергии в Украине с 1990 г. выросла более чем на 40%. Несмотря на то, что этот показатель на сегодняшний день более чем в 2 раза превышает аналогичные показатели в странах Европейского Союза и в 4,5 раза Японии, он имеет тенденцию к дальнейшему росту [1]. По результатам обследования заводов Украины, проведенного в 1994 г. по программе Тасис, приведены рекомендации по энергосбережению. Анализ рекомендуемых экспертами мероприятий по энергосбережению в наиболее энергозатратных отраслях промышленности (черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, микробиологической и др.) показал, что среди них отсутствуют рекомендации по оптимизации действующих производств по энергетическим критериям. Между тем известно, что на заводах этих отраслей доля энергопотребления в технологических процессах составляет до 50 и более процентов в общем расходе энергоресурсов. Кроме того известно, что практически все производства в этих отраслях работают в режимах далеких от оптимальных и, соответственно, имеют большие резервы в том числе и по сокращению энергетических затрат. Поэтому из множества возможных подходов к экономии энергоресурсов наибольшими потенциальными возможностями обладает подход, связанный с оптимизацией технологических режимов в действующих производствах по энергетическим критериям. Но такая постановка вопроса приводит к частной задаче - задаче оптимизации энергозатрат. Гораздо более важной является постановка глобальной задачи: - найти условия проведения технологического режима, позволяющие получить продукт с минимальной себестоимостью и заданным качеством. При оптимизации технологических режимов в химических, металлургических, нефтеперерабатывающих и т.п. производствах удобнее использовать вместо критерия "себестоимость" критерий "выход целевого продукта". Увеличение выхода приводит к соответствующему сокращению расходных норм по энергоресурсам, сырью, основным и вспомогательным материалам, выбросам в окружающую среду. Таким образом, критерий "выход целевого продукта" объединяет в себе энергетический (сокращение расходных норм по энергозатратам), экономический (сокращение расходных норм по энергетике и сырью и соответствующее сокращение себестоимости продукции) и экологический (сокращение расходных норм по выбросам в окружающую среду) критерии. Для решения задачи оптимизации в глобальной постановке необходимо иметь математическую модель зависимости комплексного критерия, объединяющего выход продукта и требования к показателям его качества, от параметров технологического режима. Опыт использования известных математических методов показал, что их применение для идентификации и оптимизации реальных технологических процессов приводит к практически непреодолимым методическим и вычислительным трудностям. Для решения глобальной задачи - оптимального управления технологическими процессами по комплексу экономических, энергетических, экологических и потребительских критериев разработана, математически обоснована, апробирована и прошла многолетнюю успешную экспериментальную проверку новая интеллектуальная технология изучения и совершенствования действующих производств. В нее входят новые методы идентификации (метод мозаичного портрета) [2]; субоптимизации (метод логического программирования) [3] и технологического аудита. С помощью метода мозаичного портрета решается задача формальной идентификации изучаемого объекта по экспериментальным данным, фиксируемым в режиме нормальной эксплуатации. Метод логического программирования служит для синтеза рекомендаций по субоптимальному управлению процессом по заданному комплексу критериев. С помощью технологического аудита можно предварительно оценить потенциальные возможности процесса, которые могут быть реализованы только за счет оптимизации технологического режима без дополнительных затрат. В 2001 г. на Алчевском металлургическом комбинате был проведен технологический аудит для оценки потенциальных возможностей сокращения энергозатрат при производстве чугуна в доменной печи N5. Показано, что практически без дополнительных затрат (на существующем оборудовании, при использовании существующих систем информационного обеспечения и управления) только за счет оптимизации технологического режима доменной плавки могут быть достигнуты следующие показатели: удельный расход кокса снижен на 36.3 кг/т чугуна (с 562,9 до 527.6 кг/т); удельный расход природного газа снижен на 3.6 м3 т чугуна (с 94 до 91.4 м3 т чугуна). При годовом выпуске 812175 т чугуна может быть съэкономлено 28700 т кокса и 2900 тыс. м3 природного газа. Ожидаемая прибыль завода за счет экономии энергоресурсов (кокса и природного газа) составляет 9.5 млн. гривен в год. В 2001 г. на Криворожском металлургическом комбинате "КРИВОРОЖСТАЛЬ" был проведен технологический аудит для оценки потенциальных возможностей сокращения энергозатрат при производстве чугуна в доменной печи N7. Показано, что практически без дополнительных затрат только за счет оптимизации технологического режима доменной плавки удельный расход кокса может быть снижен на 39.3 кг/т чугуна (с 470,1 до 430.8 кг/т). При годовом выпуске 1035000 т чугуна может быть съэкономлено 40675 т кокса. Ожидаемая прибыль завода за счет экономии кокса составляет 14.2 млн. гривен в год. Практическое применение интеллектуальной технологии изучения и оптимизации действующих производств позволило существенно сократить расходные нормы по энергопотреблению и сырью, снизить себестоимость и повысить качество продукции, увеличить производительность, и т.п. более чем в 100 действующих производствах химической, биотехнологической, металлургической и других областях промышленности. Так, например на Рубежанском ПО "Краситель" сокращены расходные нормы по энергопотреблению и сырью в производствах 3,5-динитросалициловой кислоты на 14,2%; параминофенола на 7,5%; ацетпарааминофенола на 10.4% (время цикла производства сокращено на 12.4%, что позволило увеличить выпуск продукта на 24%); красителя кубового ярко-зеленого С на 24.5% . ВЫВОДЫ. 1.Для большинства металлургических, химических, нефтеперерабатывающих, биотехнологических и др. производств задача энергосбережения может быть корректно поставлена и решена только в рамках более общей задачи: "Найти условия проведения технологического режима, позволяющие получить продукт с максимальным выходом и заданным качеством. 2.Показано, что в настоящее время не известны математические методы, с помощью которых можно было бы корректно решить задачу оптимизации технологического режима в действующих производствах. 3.Разработана, апробирована и прошла многолетнюю успешную экс-периментальную проверку интеллектуальная технология изучения и совер-шенствования действующих производств. Эта технология позволяет по информации, фиксируемой в режиме нормальной эксплуатации с помощью формализованных процедур (без участия экспертов) строить системные модели изучаемых процессов и синтезировать рекомендации по условиям проведения технологического режима, обеспечивающим решение задачи. 4.Широкомасштабное использование предлагаемой интеллектуальной технологии позволит быстро и с минимальными затратами решить проблему энергосбережения в наиболее энергоемких производствах Украины.

Литература

1. Меркушов В.Т. Энергосбережение через призму государственного управления. Новiтнi технологii в сферi нетрадiцiйних i вiдновлюваних джерел енергii, 2, 1999 г.
2. Кац М.Д. Разработка методов идентификации и субоптимизации для управления технологическими процессами малотоннажной химии. Автореферат докт. дис. Харьков, 1992.- 40 с.
3. Кац М.Д. Субоптимизация действующих химико-технологических процессов формально-логическими методами. Химическая промышленность, 1988, N10, с.55-57.