Помогут ли учёные предприятиям снизить эмиссию парниковых газов

ФосАгро
© phosagro.ru

В Китае активно внедряется способ отопления зданий за счёт сточных вод. Уже сейчас, как заверяют в Поднебесной, благодаря инновационному методу, обогреваются помещения площадью более 80 млн квадратных метров. Это позволяет снижать угольную генерацию и, как следствие, сокращать выбросы углекислого газа, диоксида серы и других загрязняющих веществ более чем на 4,7 млн тонн ежегодно.

Вопросам уменьшения антропогенной нагрузки на окружающую среду, как пишет «Свободная пресса», в КНР действительно уделяется очень большое внимание. Там, в частности, работает более 8 тысяч предприятий, предоставляющих услуги в сфере экологически чистого отопления. Общий объём их производства составляет почти 141 млрд долларов.

Над новыми технологиями в этой сфере, естественно, работают и учёные в других странах. Их задача – не только минимизировать ущерб, наносимый природе, но также избежать существенного роста цен на коммунальные услуги и сохранить стабильность подачи тепловой и электрической энергии на заводы и в домохозяйства.

Россия, само собой, не исключение. У нас, например, также как и в Европе, строятся ветропарки. В прошлом году в Ростовской области в эксплуатацию была запущена Каменская ВЭС, чуть раньше - Адыгейская и Ульяновская. На очереди ещё более масштабные проекты в Мурманской, Волгоградской и Астраханской областях.

Впрочем, как полагают учёные, существенно сократить выбросы в атмосферу поможет не столько развитие ВИЭ, сколько повышение энергоэффективности промышленных объектов. Здесь скрыт колоссальный потенциал. Очевидно, что чем меньше энергии тратят заводы, тем меньше её нужно производить на ТЭС. А это напрямую ведёт к сокращению эмиссии парниковых газов.

Белоглазов
© Форпост Северо-Запад

Доцент кафедры автоматизации технологических процессов и производств Санкт-Петербургского горного университета Илья Белоглазов говорит, что на горно-обогатительных комбинатах, которые занимаются переработкой минерального сырья, порядка 60-70% всего энергопотребления приходится на функционирование рудоподготовительного оборудования. Грохотов, сепараторов, дробильных машин и так далее. Причём, наиболее распространенные барабанно-шаровые мельницы в большинстве своём имеют крайне низкий КПД. А это, само собой, способствует высокому расходу энергии.

«Для увеличения рентабельности процессов измельчения на ГОКах предпринимаются различные меры. От трансформации технологических схем рудоподготовки до изменения конфигурации футеровок шаровых мельниц (конструкция внутренней стенки барабана, определяющая траекторию движения мелющих тел – ред). Повышение эффективности работы даже на доли процента даёт внушительный экономический эффект. Но сама по себе проблема остаётся: в профильных компаниях зачастую не управляют процессом измельчения. А лишь выставляют скорость вращения барабана на уровне 70-85% от критической», - пояснил Илья Белоглазов.

Вместе с группой соавторов он решил выяснить, возможно ли оптимизировать операции, связанные с измельчением сырья в шаровых мельницах, за счёт внедрения цифровых технологий. И позволит ли это сократить потребление электроэнергии без потери качества продукции.

Учёные провели междисциплинарное исследование, в котором приняли участие представители шести кафедр и научных центров вуза, в том числе аспиранты и студенты. На первом этапе был разработан и собран «умный» стенд, позволяющий в режиме реального времени управлять процессом. А затем с помощью специализированных программных систем численного моделирования ANSYS и Rocky DEM в Горном университете создали его цифровой двойник.

«В ходе натурных экспериментов удалось подтвердить, что для увеличения производительности и повышения энергоэффективности оборудования требуется оптимизация загрузки шаровой мельницы и непрерывный контроль параметров технологического процесса, прежде всего, скорости вращения. Имитационное моделирование позволило добиться прогнозируемого сокращения потребления электроэнергии от 5 до 10% по сравнению с исходными параметрами. Причём без потери качества переработки сырья. Понятно, что в данном случае речь идёт о нашем конкретном стенде. Для каждого следующего объекта необходимо проводить индивидуальные изыскания, которые учитывают количество и структуру руды, поступающей на ГОК, а также характеристики самого агрегата. Но в этом и состояла цель нашего эксперимента: понять, возможно ли при помощи цифрового двойника предложить наилучшее решение по управлению процессом измельчения за счёт комплексной автоматизации электроприводов - главных механизмов шаровых мельниц», - рассказал Илья Белоглазов.

По его словам, подобные технологии позволят горнодобывающим предприятиям выйти на новый уровень продуктивности производственных процессов, в том числе значительно сэкономить на счетах за электричество. Есть и ещё один немаловажный аспект. Использование динамических моделей позволит прогнозировать состояние оборудования и износ футеровки. Это приведёт к сокращению количества внеплановых ремонтов и простоев, которые также являются серьёзной проблемой и негативно влияют на рентабельность.

Учёные Горного университета уже получили ряд предложений о внедрении результатов своего исследования на отечественных горно-обогатительных предприятиях.