Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
В.И. Гриценко, Ю.Т. Усманский
Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях
Учебное пособие
Омск 2007
УДК 620.9:621.8.03.004.18(075) ББК 31.19+31.3я73 Г 85Предисловие
В настоящее время только менее одной трети добываемых топливно-энергетических ресурсов идет в конечном итоге на обеспечение прямых и косвенных энергетических услуг населению. Еще одна треть сырьевых ресурсов направляется на экспорт, а остальная безвозвратно теряется в самой системе энергопоставок, не давая при этом никакого полезного эффекта для конечного потребителя – населения. Все это делает нашу жизнь недопустимо энергорасточительной, а продукцию неконкурентоспособной не только на мировом, но и на внутреннем рынке.
Поэтому в нашей стране неуклонно ведется работа по выработке новых принципов соответствия между ростом материального производства, необходимым уровнем энергообеспечения жизни и поддержанием достаточного экологического ресурса (воздуха, воды, почвы). Данное направление человеческой деятельности получило название – ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, которое становится главной задачей обеспечения перехода Российской Федерации к устойчивому развитию.
Вышеприведенные проблемы рассмотрены и проанализированы в настоящем учебном пособии в соответствии с Госстандартом высшего профессионального образования и программой курса «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях».
Предназначено для студентов теплоэнергетического факультета, обучающихся по направлению 140100 «Теплоэнергетика» по специальностям 140101 «Тепловые электрические станции» и 140104 «Промышленная теплоэнергетика».
Актуальность энергосбережения в мире и России
Проблемы и постановка задач в этом направлении
Энергетические проблемы России на современном этапе можно разделить на проблемы энергообеспечения и энергосбережения. Естественно, они тесным образом связаны между собой [1, 2, 3, 4].
Подходы в западных странах
В настоящее время в США проблемы экономии топлива напрямую связывают с ростом производительности труда, хотя, конечно, там имеются и реализуются свои программы энергосбережения.
В Германии, по данным [4, 5] только треть используемого первичного топлива доходит до полезного использования.
Франция заявила о необходимости дальнейшего сокращения энергоемкости продукции (до 40 %) и более широкого использования природного газа в газовых турбинах.
Страны ЕС озабочены вопросами вывода АЭС с увеличением доли возобновляемых источников энергии и органических веществ.
Состояние с энергосбережением в России
Экономический кризис в стране сопровождался ростом и без того высокой энергоемкости экономики, которая в 2–3 раза превышала аналогичный показатель во многих других индустриально развитых странах. Конечно, это можно объяснить и объективными причинами, главными среди которых являются высокая доля энергоемких отраслей в общем промышленном производстве, более суровые климатические условия, огромные масштабы территории страны. В то же время в стране практически отсутствует национальное производство энергоэффективного оборудования; преобладает монопольная система энергоснабжения, слабый учет, контроль и регулирование ТЭР во всех сферах потребления, нет заинтересованности потребителей в рациональном использовании и экономии энергоресурсов.
Программы энергосбережения и их основные направления
В 1993–1997 гг. в России были предприняты большие усилия по осуществлению широкомасштабной политики энергосбережения во всех сферах жизни… С 1993 г. в рамках федеральной целевой программы «Топливо и энергия»… Велика роль выпуска в начале 1996 г. Федерального закона «Об энергосбережении» и аналогичных законодательных актов в…Особенности энергоемкости ВВП
Такой переход развития вряд ли возможен без освоения возобновляемых источников энергии. Наша страна имеет возможность уже в самые ближайшие годы освоить вплоть до… Без создания альтернативной, многоукладной энергетики невозможно обеспечение необходимой надежности и экономичности…Глобальные проблемы энергообеспечения и энергосбережения
Для обеспечения приемлемого уровня жизни населения и состояния страны на мировом рынке предусмотрен темп подъема валового продукта не менее 6–8 % в… Проблемы энергообеспечения в России, а также глобальные проблемы… Принято решение в ближайшие годы ограничить долю природного газа в электроэнергетике при абсолютном росте его…Правовое обеспечение энергосбережения на федеральном уровне
Основным документом, регулирующим отношения, возникающие при осуществлении деятельности в области энергосбережения с целью создания экономических и организационных условий для эффективного использования энергоресурсов в настоящее время является Федеральный закон «Об энергосбережении», принятый Государственной думой 13.03.1996 г. и утвержденной 03.04 1996 г. [4, 5].
В период подготовки этого закона и по сей день были приняты и принимаются нормативные документы, направленные на реализацию политики энергосбережения в государстве.
Назовем некоторые из них:
– «Основные направления энергетической политики РФ на период до 2010 года», утвержденные 07.05. 1995 г., которыми в качестве одного из приоритетов определено «повышение эффективности использования ТЭР и создания необходимых условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития»;
– целевая программа «Энергосбережение России» на период до 2005 г. и др.
Рассмотрим основные статьи закона «Об энергосбережении».
Основные понятия, термины и определения
Приводим печень основных понятий, терминов и определений, используемых в законе.
Энергосбережение – реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов и вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
Энергосберегающая политика государства – правовое, организационное и финансово-экономическое регулирование деятельности в области энергосбережения.
Энергетический ресурс – носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть полезно использован в перспективе.
Вторичный энергетический ресурс – энергоресурс, получаемый в виде побочного продукта основного производств а или являющийся таким продуктом.
Эффективное использование энергетических ресурсов – достижение экономически оправданной эффективности использования энергоресурсов при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении требований к охране окружающей среды.
Показатель энергоэффективности – абсолютная или удельная величина потребления или потери энергоресурсов для продукции любого назначения, установленная государственными стандартами.
Непроизводственный расход энергетических ресурсов – расход их, обусловленный несоблюдением требований, установленных госстандартами, а также нарушением требований иных нормативных актов, технологическими регламентами и паспортными данными для действующего оборудования.
Возобновляемые источники энергии – энергия солнца, ветра, тепла земли, естественного движения водных потоков, а также энергия существующих в природе градиентов температур.
Альтернативные виды топлива – биогаз, сжатый и сжиженный газ, генераторный газ, продукты переработки биомассы, водоугольное топливо и др., использование которых сокращает потребление энергоресурсов более дорогих и дефицитных видов.
2.1.2. Законодательство РФ об энергосбережении и объекты
государственного регулирования в этом направлении
Таким образом, законодательство РФ об энергосбережении состоит из настоящего Федерального закона и принимаемых в соответствии с ним других законов, иных нормативных правовых документов РФ, а также правовых актов субъектов РФ.
Объектами государственного регулирования в области энергосбережения являются отношения, возникающие в процессе деятельности, направленной:
– на эффективное использование энергоресурсов при их добыче, производстве, переработке, транспортировке, хранении и потребления;
– осуществление государственного регулирования за эффективностью использования энергоресурсов;
– развития добычи и производства альтернативных видов топлива, способных заменить энергоресурсы более дорогих и дефицитных видов;
– создание и использование энергоэффективных технологий, топливо-энергопотребляющего и диагностического оборудования, конструктивных и изоляционных материалов, приборов для учета расхода энергоресурсов и контроля за их использованием, систем автоматического управления энергопотреблением;
– обеспечение точности, достоверности и единства измерений в части учета отпускаемых и потребляемых энергоресурсов.
2.1.3. Государственная политика в области энергосбережения
и её основные направления
В законе утверждены следующие направления (принципы):
– приоритет эффективного использования энергетических ресурсов;
– осуществление госнадзора за эффективным использованием энергоресурсов;
– обязательного учета юридическими лицами производимых или расходуемых ими энергоресурсов, а также учета физическими лицами получаемых энергоресурсов;
– включение в государственные стандарты на оборудование, материалы и конструкции, транспортные средства показателей их энергоэффективности;
– сертификация топливо-энергопотребляющего, энергосберегающего и диагностического оборудования, материалов, конструкций, транспортных средств, а также энергоресурсов;
– сочетание интересов потребителей, поставщиков и производителей энергоресурсов;
– заинтересованность юридических лиц – производителей и поставщиков энергоресурсов в их эффективном использовании.
В последние годы:
– реализованы ряд «принципов сбережения» с включением в состав многочисленных ГОСТов показателей энергоэффективности потребления энергии;
– разработаны СНИП в части повышения 1,5–2 раза уровня теплозащиты, оснащения промышленных и гражданских зданий приборами учета и регулирования потребляемых энергоресурсов и воды;
– разработан порядок сертификации оборудования, материалов и энергоресурсов на соответствие нормативным энергетическим показателям (Госстандарт России, Минэнерго России);
– осуществляется обязательный государственный метрологический контроль и надзор в области энергосбережения при добыче, производстве, переработке, транспортировке, хранении и потреблении энергоресурсов.
Таким образом, стандартизация, сертификация и метрология блокирует выпуск энергорасточительного оборудования, материалов и изделий.
Однако реализация вышеперечисленных направлений (принципов) энергосбережения и расширение сферы стандартизации, сертификации и метрологии происходят медленными темпами со значительными отставаниями от намеченных сроков. Например, изготовители энергопотребляющего оборудования, приборов, а также теплоизоляционных изделий бытового и коммунального назначений не выполняют полностью требования ГОСТа о предоставлении по ним «Этикетов энергетической эффективности» или информационных листков.
Назрела необходимость реального введения в действие полностью всех основных принципов энергосберегающей политики, стандартизации, сертификации и метрологии.
2.1.4. Основные принципы управления
в области энергосбережения
Энергосберегающая политика государства осуществляется на основе реализации федеральных и межрегиональных программ в области энергосбережения путем:
– стимулирования производства и использования топлива- и энергосберегающего оборудования;
– организации учета расхода энергоресурсов, а также контроля за их расходом;
– осуществления государственного надзора за эффективным использованием энергоресурсов;
– проведения энергетических обследований организаций;
– проведения энергетической экспертизы проектной документации для строительства;
– реализации демонстрационных проектов высокой энергетической эффективности;
– реализации экономических, информационных, образовательных и других направлений деятельности в области энергосбережения.
В этом направлении также не всё благополучно: не в полном объеме имеются законодательные акты (меры) финансового (фискального) воздействия, как на потребителей, так и производителей энергии. Поэтому уровень управления в области энергосбережения, в основном, определяется пока законодательной инициативой региональных администраций в пределах своей компетенции.
2.1.5. Разработка энергосберегающей политики государства
и осуществление государственного надзора
за эффективным использованием энергетических ресурсов
Разработка энергосберегающей политики государства закреплена за Правительством РФ.
Контрольные функции за эффективным использованием энергоресурсов возложены на Минэнерго.
Государственный надзор в этом направлении осуществляет Главэнергонадзор России и его территориальные органы (управления) госэнергонадзора.
Проведение энергетического обследования
Цель проведения энергообследования – оценка эффективного использования энергоресурсов и снижения затрат потребителей на топливо- и энергообеспечение.
Обязательным энергообследованиям подлежат организации, независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, если годовое потребление ими энергоресурсов составляет более 6 тысяч тонн условного топлива или более 1 тысячи тонн моторного топлива.
Порядок (положение и др. нормативные документы) и сроки проведения определяются Правительством РФ. Ниже этих значений энергообследования проводятся по решению органов исполнительной власти субъектов РФ. Тем самым определяется правовое поле системы государственного надзора за экономию энергоресурсов через обязательные энергообследования.
Учет энергетических ресурсов
Весь объем добываемых, производимых, перерабатываемых, транспортируемых хранимых и потребляемых энергоресурсов с 2000 г. подлежит обязательному приборному учету. Очередность и правила оснащения организаций приборами для учета расхода энергоресурсов в соответствии с установленными государственными стандартами и нормами точности измерений, а также правила пользования тепловой и электрической энергии, газом и др., устанавливаются в порядке, определяемом Правительством РФ. В итоге создаются предпосылки для равноправных отношений потребителей и производителей энергоресурсов посредством их учета.
Запланировано было также завершить работы по оснащению приборами учета организаций бюджетной сферы на федеральном и региональном уровнях до 2000 г.
Однако эти работы не ведутся до сих пор из-за нехватки финансовых ресурсов.
Статистическая отчетность
Государственное статистическое наблюдение за потреблением энергоресурсов и их эффективным использованием по утвержденным формам статистичности возложены на Госкомстат и Минэнерго России.
Финансирование программ в области энергосбережения
Финансирование федеральных межрегиональных программ по энергосбережению осуществляется за счет средств государственной финансовой поддержки… Главные вопросы в этом направлении, которые требуют своего решения на… – работы в объеме программ в области энергосбережения должны финансироваться на промышленных предприятиях и в…Льготы потребителям и производителям энергетических ресурсов
Если потребители и производители энергоресурсов при внедрении энергосберегающих мероприятий обеспечивают выпуск продукции с лучшими, чем… Потребители, реализующие энергосберегающие мероприятия, в случае… Строительство и эксплуатация энергоустановок с тепловой и электрической мощностью, соответственно, до 300 и 100 кВт…Международное сотрудничество в области энергосбережения
Работа по энергосбережению в мировом масштабе должна осуществляться в строгом соответствии с законодательством РФ.
Основные направления международного сотрудничества в области энергосбережения:
– взаимовыгодный обмен энергоэффективными технологиями с иностранными и международными организациями;
– участие РФ, российских организаций в международных проектах в области энергосбережения;
– согласование показателей энергоэффективности, предусмотренных государственными стандартами РФ, с требованиями международных стандартов, а также взаимное признание результатов сертификации.
Если международным договором РФ установлены иные правила, не предусмотренные российским законодательством, то применяются правила международного договора.
Образование и подготовка кадров
Подготовка типовых программ по обучению и подготовке работников в области энергосбережения занимается Минобразование России. Например, в Уральском государственном техническом университете открыта первая в России кафедра энергосбережения.
В Свердловской области выпущено учебное пособие по энергосбережению [5].
Ведется работа по созданию региональной системы заочного и заочно-очного образования широких слоев населения по основам эффективного использования энергоресурсов.
Положениями вводятся нормы обязательного обучения основам энергосбережения и предоставления всем юридическим и физическим лицам необходимой информации по вопросам энергосбережения.
Информационное обеспечение энергосбережения
Информационное обеспечение энергосбережения осуществляется путем: – обсуждения федеральных и межрегиональных программ в области… – координации работ по подготовке демонстрационных проектов высокой энергетической эффективности;Цели и задачи регионального управления экономикой
– формируемых с позиции увеличения вклада региона в экономику и безопасность РФ; – осуществляемых с точки зрения комплексного развития региона с целью более… Непосредственная реакция населения на любые управленческие решения, принимаемые как на федеральном, так и на…Цели и задачи региональной программы энергосбережения
Таким образом, можно сделать следующие выводы по региональному энергосбережению: 1. Пересечение интересов, ответственности и юрисдикции органов управления… 2. Регион обладает необходимыми и достаточными политическими, экономическими и производственными возможностями для…Основные направления повышения энергетической
Эффективности региона
– перевод мелких и средних мазутных и угольных котельных на газообразное топливо; – поиск оптимальных областей использования авиационных и судовых ГТУ,… – создание ГТУ различной мощности для реконструкции существующих ТЭЦ и котельных;О лицензировании в области энергетики
– деятельность по производству электрической и тепловой энергии; – деятельность по обеспечению работоспособности электрических и тепловых… Федеральной энергетической комиссии (ФЭК) России поручено лицензирование следующих видов:Основы энергоаудита объектов теплоэнергетики
Объектами энергообследования (ЭО) являются [4, 8, 15]:
– производственное оборудование, машины, установки, агрегаты, потребляющие ТЭР, преобразующие энергию из одного вида в другую для производства продукции, выполнение работ (услуг);
– технологические процессы, связанные с преобразованием и потреблением топлива, энергии и энергоносителей;
– процессы, которые расходуют ТЭР на вспомогательные нужды (освещение, отопление, вентиляцию).
Перечень примерных теплоэнергетических объектов энергообследований и возможных рекомендаций по энергосбережению показан в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Примерные объекты энергоаудита
| № | Наименование объекта | Измеряемые параметры (анализируемые характеристики), ответственные места | Возможные рекомендации по энергосбережению |
| Котлы | Измеряются режимные параметры: состав дымовых газов в различных точках, температура воздуха, параметры пара, качество питательной и продувочной воды, температуры поверхностей по всему тракту, характеристики электропривода насосов, вентиляторов и дымососов. Анализируется избыток воздуха, КПД, состояние изоляции и потери излучением, потери с уходящими газами и продувочной воды, общий тепловой баланс, присосы воздуха по тракту, уровень выбросов в атмосферу | Настройка режимов, применение автоматических регуляторов, теплоизоляция наружных поверхностей, уплотнение клапанов и тракта, забор воздуха из помещения котельной, внедрение непрерывной автоматической продувки, утилизация тепла уходящих газов и продувочной воды, модернизация электроприводов насосов, вентиляторов и дымососов. Для котельной - оптимизация графика работы котлов, применение антинакипинов | |
| Бойлеры, теплообменники | Входная и выходная температура теплоносителей, расходы и перепады давления, наружная температура поверхности, состояние изоляции, КПД, потери тепла | Промывка теплообменника, изоляция трубопроводов и наружных поверхностей. Применение антинакипина. Установка пластинчатых теплообменников | |
| Паровые системы | Температура и давление пара, наличие и состояние конденсатоотводчиков, состояние изоляции, утечки, наличие воздуха и неконденсируемых газов, пролетный пар, возврат конденсата | Теплоизоляция и устранение утечек. Установка конденсатоотводчиков, исключение острого пара, сбор и возврат конденсата, утилизация тепла конденсата, замена пара на воду |
Окончание табл. 3.1
| Отопление, вентиляция, кондиционирование | Расход теплоносителя, характеристики электропривода насосов и вентиляторов, прямая и обратная температуры, системы регулирования, теплообменники, температура и влажность воздуха в помещениях и снаружи, инфильтрация, кратность воздухообмена, рециркуляция | Теплоизоляция трубопроводов, теплообменников и аппаратуры, устранение утечек. Применение антинакипинов. Внедрение центральных и индивидуальных регуляторов, рекуперация вентиляционного тепла. Системы газового отопления, радиационное отопление. Применение термосифонов и тепловых насосов | |
| Водоснабжение | Утечки и непроизводственные потери, соответствие качества воды технологическим требованиям. Характеристики электроприводов насосов | Устранение утечек, применение экономичной арматуры. Замена на более дешевую воду (техническую, артезианскую, оборотную). Применение сухих градирен. Модернизация электропривода насосов | |
| Здания | Качество изоляции и ограждающих конструкций, остекленение, уплотнение дверных и оконных проемов. Комплексно исследуются системы отопления, вентиляции и кондиционирования, водоснабжения | Дополнительная изоляция стен и перекрытий, тройное и вакуумное остекленение, теплоизоляционные пленки. Модернизация систем отопления, вентиляции, кондиционирования и водоснабжения. Установка интегрированных систем управления оборудования зданий |
Углубленные энергетические обследования
В табл. 3.2. приведены виды ЭО с указанием целей, сроков проведения и состава отчетов по ним. Результаты каждого ЭО учитываются при проведении других видов ЭО. ЭО проводятся органом Госэнергонадзора России, действующим на данной территории или (по согласованию с этим органом)…Рекомендуемые приборы для энергоаудита
ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Электроэнергетика, по разным оценкам, использует около 30–35 % энергии, содержащейся в ископаемом топливе, то есть теряется почти 70 % этой энергии.… В тех отраслях, где применяется преобразованная энергия (электрическая,… Таким образом, в целом менее 50 % всей энергии в мире используется эффективно, а остальное – это потери энергии при…Основные пути реализации энергосбережения
– только при наличии достаточного количества энергии возможно осуществление нормального промышленного производства и нормальной жизнедеятельности… – статические данные прошлого века более чем по 50 странам показывают тесную… – необходимо параллельное выполнение экономического анализа в натуральных и стоимостных (энергетических) показателях с…Значение энергосбережения для России
Удельная энергоёмкость валового внутреннего продукта в России в 1995 г. была практически втрое выше среднемирового показателя и составляла 1300 кг… Таким образом, российский производитель затрачивает на производство продукции…Потенциал энергосбережения России
Согласно федеральной целевой программе «Энергосбережение России…» из указанного энергетического потенциала страны к 2010 г. должно быть реализовано… Структура энергосбережения определена в программе следующим образом (млн… 1) промышленность – 115–170;ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ. ПОРЯДОК СОСТАВЛЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ЕГО РАЗДЕЛОВ
Промышленные предприятия
В нем с годами происходят многочисленные изменения и отклонение от проектных данных. Именно поэтому представляется необходимой процедурой… Поэтому вопрос в этом направлении решен – каждое промышленное предприятие… Целью формирования и поддержания этого документа является создание организационных и нормативных форм отчетности,…Бюджетные организации
Основными предпосылками введения в действие энергетических паспортов в этой сфере деятельности являются: – наведение элементарного порядка в системе производства и потребления ТЭР; … – необходимость введение изменений в сложившуюся систему социальных нормативов минимальной бюджетной обеспеченности по…ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОЛОГИЯ
Общее потребление энергии человечеством за последние 140 лет возросло примерно в 25 раз. При этом использование практически только органического… Как утверждают экологи, накопление СО2 в атмосфере Земли способствует… Не менее масштабны процессы загрязнения водоисточников и мирового океана. Так загрязнение океана нефтепродуктами…Выбросы
Распределение основных загрязнителей атмосферного воздуха по источникам выбросов приводим в табл. 6.1. Таблица 6.1 Основные загрязнители атмосферного воздуха (по источникам выбросов) Источники Диоксид серы …Сбросы
Ежегодно в России используется до 100 млрд м3 воды, в том числе энергетические объекты всех видов – до 40 млрд м3 воды. Из этого объема непосредственно на электрические станции поступает до 23 млрд м3 воды, из которых более 1 млрд м3 сбрасывается химически загрязненными (поваренная соль, кислоты и др.).
Следует также отметить, что доля ТЭК в объемах сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты сравнительно невелика – около 15 %. Но при этом почти все остальные сбросные воды ТЭС характеризуются в первую очередь не учитываемым в отчетных показателях тепловым загрязнением, вызывающим повышение температуры воды в водоисточниках. Тепловое загрязнение не менее неблагоприятно по своим воздействиям на обитателей водоемов, так как меняются физические свойства воды – снижается растворимость кислорода на 30–40 % и др.
Отходы
На просторах России накоплены тысячи миллионов тонн самых различных отходов – токсичных и нетоксичных, промышленных и бытовых.
Здесь следует обратиться к удельным показателям. Если в регионах страны, имеющих значительные первичные энергоресурсы, в год производится по 30 т отходов на одного жителя, то в Великобритании этот показатель не превышает 3–4 т.
Общеизвестно отрицательное влияние отходов на литосферу. Так предприятия топливной промышленности России превратили в терриконы и раскопки 280 тыс. га земель. Только один конкретный пример. Золоотвалы Омских ТЭЦ занимают более 500 га. Ежегодно в них складируется до 1,5 млн т золы и шлака.
Снижение вредного воздействия на окружающую среду реально можно добиться за счет снижения расходов энергоресурсов и сырьевых материалов в энергетике и других отраслях промышленности, на транспорте и в коммунальном хозяйстве и т. д. В зависимости от количества и качества сжигаемого топлива уровень вредного воздействия значительно отличается, что видно из табл. 6.2.
Таблица 6.2
Удельные выбросы вредных веществ
Кроме того, при сжигании топлива в атмосферу выбрасывается до 3 т/ту.т диоксида углерода, 250 кг/ту.т воды. Выбросы всех вредных веществ котлами и… По суммарным оценкам, удельные выбросы вредных веществ при существующем… Таким образом, если в России будет реализован потенциал энергосбережения в 400 млн ту.т, то следует ожидать снижения…Потребление горячей воды
В ней приведены данные по потреблению горячей водой одной из организаций без учета (по расчетам поставщика) и при наличии коммерческого учета.… Шестое положение – реализация мероприятий по энергосбережению не должна… Рассмотрим финансовую диаграмму энергопотребления, столь необходимой при разработке программ энергопотребления (рис.…Общие положения
К общим рекомендация относятся: – назначение ответственных за контролем расходов энергоносителей и проведению… – создание специализированных “энергобюро” при крупных предприятиях (организациях);Экономическая оценка энергосберегающих мероприятий.
Классификация энергосберегающих мероприятий
С учетом вышеизложенного предприятия и организации должны постоянно работать по разработке и внедрению энергосберегающих мероприятий. С учетом своих специфических особенностей. В качестве примера в табл. 8.1 приведены конкретные такие мероприятия и выполнена их оценка годовой экономии энергоносителей при внедрении применительно к образовательным учреждениям. Конкретные мероприятия по энергосбережению в различных системах теплоснабжения приведены в разд. 9–13.
Таблица 8.1
| № п/п | Наименование мероприятия | Пределы годовой экономии, % | Примечание |
| Система отопления | |||
| Составление руководств по эксплуатации, управлению и обслуживанию систем отопления и периодический контроль со стороны руководства учреждения за их выполнением | 5–10 % от потребления тепловой энергии | Данный пункт распространяется и на другие системы теплоснабжения | |
| Снятие декоративных ограждений с радиаторов отопления и установка теплоотражателей за радиаторами | 2–10 % | ||
| Снижение потерь тепла с инфильтрующим воздухом путем уплотнения дверей и оконных стыков | 10–20 % | ||
| Снижение трансмиссионных потерь через оконные проемы путем установки третьего стекла или пленки ПВХ в межрамном пространстве окон | 15–30 % | ||
| Оснащение систем отопления счетчиками расходов | 10–100 % от потребления тепловой энергии |
Продолжение табл. 8.1
| Снижение теплопотребления за счет автоматизации систем отопления путем установки индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) в корпусах и общежитиях | 20–30 % от потребления тепловой энергии | ||
| Улучшение тепловой изоляции стен, полов и чердаков | 15–60 % | ||
| Система горячего водоснабжения (ГВС) | |||
| Своевременное устранение утечек | 5–10 % от потребления горячей воды | ||
| Оснащение систем ГВС счетчиками расхода горячей воды | 10–20 % от потребления горячей воды | ||
| Снижение потребления за счет оптимизации расходов и регулирование температуры | 10–20 % от потребления горячей воды | ||
| Системы вентиляции | |||
| Замена устаревших вентиляторов с низким КПД на современные с более высоким КПД | 20–30 % от потребляемой ими электроэнергии | ||
| Применение частотного регулирования скорости вращения | 20–30 % | ||
| Регулирование подачи воздуходувок шиберами на всосе вместо регулирования на нагнетании | до 15 % | ||
| Регулирование вытяжной вентиляции шиберами на рабочих местах вместо регулирования на нагнетании | |||
| Отключение вентиляционных установок во время обеденных перерывов и в рабочее время | 10–50 % | ||
| Применение блокировки индивидуальных вытяжных систем | 20–30 % |
Окончание табл. 8.1
| Применение блокировки вентилятора воздушных завес с механизмами открывания дверей | до 70 % от потребляемой ими электроэнергии | ||
| Применение устройств автоматического регулирования и управления вентиляционными установками в зависимости от температуры наружного воздуха | 10–15 % | ||
| Системы кондиционирования | |||
| Включение кондиционера только тогда, когда это необходимо | 20–60 % от потребляемой ими электроэнергии | ||
| Исключение перегрева и переохлаждения воздуха в помещении | 20–60 % от потребляемой ими электроэнергии | ||
| Уменьшение до минимума уставки на охлаждение и нагревание воздуха | до 5 % | ||
| Поддержание в рабочем состоянии регуляторов, поверхностей теплообменников и оборудования | 2–5 % | ||
| Минимизировать количество воздуха, подводимого к помещению | до 5 % | ||
| Система водоснабжения | |||
| Сокращение расхода и потерь воды | до 50 % от объема потребления воды | ||
| Установка счетчиков расхода воды | до 20 % от объема потребления воды |
В заключении все энергосберегающие мероприятия сводятся в одну сводную таблицу, в которой они располагаются по трем категориям, перечисленным выше. Пример заполнения такой таблицы по образовательному учреждению приведены в табл. П2.
Интегральные показатели
Переход к рыночным отношениям в экономике привел к необходимости внесения изменений в сложившиеся схемы экономических расчетов с целью использования… За основу методики технико-экономической оценки энергосберегающих мероприятий… Инвестиции включают все капитальные затраты, связанные с общими вложениями на внедрение энергосберегающего мероприятия…Ранжировка энергосберегающих мероприятий по прибыльности
Энергосбережение на электростанциях
Таким образом, комбинирование производства электрической и тепловой энергии, является существенной составляющей энергопроизводства и обеспечивает в… На самом деле выработка электроэнергии по конденсационному циклу с 1990 г.… Около 3 млн кВт мощности турбин с противодавлением простаивают из-за отсутствия тепловых нагрузок, ТЭЦ из-за этого…Стратегия развития ТЭС и энергосбережение
В определённой мере некоторые проблемы могут быть решены при использовании более совершенных методов производства и преобразовании энергии. Так,… К такому же результату приведёт существенное расширение объёма использования… Однако наибольший эффект может быть достигнут, если будут внедряться и широко применяться известные уже…Интенсивное энергосбережение
Определение энергосберегающего потенциала ТЭЦ
9.2.1.1. Анализ состава оборудования, условий топливо- и водоснабжения,… По данному направлению рассматриваются следующие вопросы:Котельное оборудование
– Проведение режимно-наладочных испытаний (не реже 1 раза в 3 года). – Проверка наличия режимных карт, их своевременного обновления и соответствия… – Анализ энергетических потерь на продувку котлов: обоснованности значения непрерывной продувки; частоты и…Турбинное оборудование
В состав этого подразделения входят: – Анализ выдерживания основных параметров по турбинам (свежего пара, пара… – Проверка состояния конденсатора, ПДВ и ПДН по температурному напору.Оборудование химического цеха
– Проверка наличия норм расхода тепла на подогрев “сырой воды” в турбинном цехе или других схемах и фактического расхода, параметров теплоносителя,… – Анализ дополнительных затрат топлива, тепла и электроэнергии, вызванных… – Проверка работы водоподготовительных установок (ВПУ) (для котлов, тепловой сети, БОУ, очистки конденсата и пр.) на…Топливно-транспортное оборудование
Анализ и определение обоснованности причин несоответствия имеющихся и проектных схем разгрузки, хранения, подготовки и подачи топлива на сжигание, подаваемого на топливное хозяйство.
Здания и сооружения
Оценка состояния производственных зданий (стен, кровли, остекления и т.д.), анализ затрат на отопление и вентиляцию и сопоставление их с нормативными значениями.
Анализ технического состояния градирен, сопоставления их фактической и нормативной охлаждающей способности в летний период.
Анализ оптимальности тепловой схемы
Рекомендуется следующий состав работ: – Анализ обоснованности работы РОУ, БРОУ для отпуска тепла внешним… – Оценка возможности изменения направления слива дренажей, возврата конденсата калориферов, сетевых подогревателей и…Составление топливно-энергетического баланса (ТЭБ) ТЭС
В приходной части ТЭБ ТЭС должно быть отражено тепло сожженного в котлах топлива, в расходной – безвозвратные потери, расходы энергии на собственные нужды и отпуске энергии внешним потребителям.
ТЭБ составляется на основе данных отраслевой статистической отчетности.
Энергетические балансы для ТЭС составляются по методу равноценности электрической и тепловой энергии без учета последовательности производства электроэнергии и тепла и связи потерь. При этом не учитывается энергия, возвращаемая в цикл ТЭС от механизмов собственных нужд (нагрева воды в питательных насосах, сетевых насосах, дутьевых вентиляторах)
Составляющие ТЭБ выражаются в единицах измерения теплоты (рекомендуется в Гкал).
Необходимые исходные данные для составления энергобалансов ТЭС приведены в табл. 9.1, а сама структура ТЭБ – в табл. П3 и П4.
Таблица 9.1
Исходные данные для составления ТЭБ ТЭС
| № п/п | Показатель | Обозначение | Единица измерения |
| Выработка электроэнергии | 
| тыс. кВт∙ч | |
| Отпуск электроэнергии | 
| тыс. кВт∙ч | |
| Отпуск тепла внешним потребителям | 
| Гкал | |
| Расход условного топлива по котлам: энергетическим | 
| T | |
| пиковым водогрейным | 
| T | |
| пусковой котельной | 
| T | |
| КПД брутто (обратный баланс) котлов: энергетических | 
| % | |
| пиковых водогрейных | 
| % | |
| пусковых котельных | 
| % | |
| Выработка тепла энергетической котельной установкой | 
| Гкал | |
| Расход электроэнергии на собственные нужды установки: котельной | 
| тыс. кВт∙ч | |
| турбинной | 
| тыс. кВт∙ч | |
| Затраты тепла на собственные нужды установки: котельной | 
| Гкал | |
| турбинной | 
| Гкал | |
| Расход пара по каждой турбине свежего | 
| T | |
| промперегрева | 
| T | |
| Параметры свежего пара по каждой турбине: давление | 
| кг/см² | |
| температура | 
| º C |
Окончание табл. 9.1
| Параметры пара до промперегрева по каждой турбине: давление |
| кг/см² | |
| температура |
| º C | |
| Параметры пара после промперегрева по каждой турбине: давление |
| кг/см² | |
| температура |
| º C | |
| Температура питательной воды за ПВД по каждой турбине | 
| º C | |
| Отпуск тепла из отборов турбин: производственных | 
| Гкал | |
| теплофикационных | 
| Гкал | |
| Удельный расход тепла-нетто на выработку электроэнергии турбинной установкой | 
| 
|
9.2.2. Разработка мероприятий по реализации
выявленного потенциала энергоснабжения
Мероприятия по реализации выявленного потенциала энергоснабжения разрабатываются по следующим основным направлениям:
1) Доведение показателей оборудования до нормативного уровня за счет разработки рекомендаций по внедрению на ТЭС и РК наиболее эффективных мероприятий по устранению выявленных при энергообследованиях причин:
– пониженного вакуума;
– недогрева питательной воды;
– повышенных присосов воздуха в топки и газоходы котлов;
– высокой температуры уходящих газов;
– понижение параметров свежего пара и пара промперегрева;
– перерасходов тепла и электроэнергии на собственные нужды турбоагрегатов и котлов.
2) Увеличение доли теплофикационной выработки электроэнергии на ТЭС за счет совершенствования тепловой схемы, оптимизации режимов работы турбоагрегатов, упорядочения работы РОУ, БРОУ, пиковых водогрейных котлов.
3) Внедрение новой энергосберегающей техники и технологии: регулируемого электропривода, котельных теплообменников, шариковой очистки конденсаторов и сетевых подогревателей, новых технологий по водно-химическому режиму и т.д.
4) Совершенствование технического учета: внедрение автоматизированного коммерческого учета отпуска тепла, расхода газа, выработки и отпуска электроэнергии, ее потребления на собственные нужды, повышение точности оперативного и технического учета угля и мазута, развитие претензионной работы с поставщиками топлива.
5) Расширение энергетического анализа путем совершенствования нормативно-технической документации, повышения достоверности расчета показателей, своевременного использования энергоресурсов.
Оценка объемов экономии ТЭР от внедрения мероприятий, затраты на их реализацию, сроки их окупаемости определяются в соответствии с действующей в энергетике НТД.
9.3. Энергосбережение в промышленных и районных
(муниципальных) котельных (в дальнейшем РК)
Организационно-технические мероприятия
Существующие паровые и водогрейные котлы в большинстве своем имеют значительные потенциальные возможности повышения КПД – 
, связанные с улучшением технического уровня эксплуатации оборудования, сведение до минимума радиационных потерь, улучшением конструкции горелок уменьшением расхода энергии на производственные нужды и др.
Регулярно обычно раз в пять лет в котельных производятся наладочные работы и тепловые балансовые испытания, при которых определяется котлов, выбирается оптимальный, по результатам газового анализа, коэффициент расхода воздуха aT на различных режимах нагрузки котлов; составляются режимные карты котлов.
Но в процессе наладки и обследования котлов должны проверяться не только режимы работы котлов, но и котельной в целом. При этом следует обращать особое внимание на экономическое распределение нагрузки между котлами, возможность организации комбинированной выработки тепловой и электрической энергии и водно-химический режим работы котлов и др.
В таблице 9.2 приведен перечень мероприятий, рекомендуемых к использованию при эксплуатации котлов.
Таблица 9.2
Примеры предлагаемых мероприятий
и их эффективность при эксплуатации котлов
| № n/n | Мероприятия | Топливо (%) | |
| экономия | перерасход | ||
| Снижение присосов воздуха по газовому тракту котлоагрегата на 0,1 | 0,5 | - | |
| Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке на 0,1 | - | 0,7 | |
| Установка водяного экономайзера за котлом | 5-6 | - | |
| Применение за котлоагрегатами установок глубокой утилизации тепла, установок использования скрытой теплоты преобразования уходящих дымовых газов (контактный теплообменник) | до 15 | - | |
| Применение вакуумного деаэратора | - | ||
Отклонение содержания  в уходящих дымовых газах от оптимального значения на 1 %
| - | 0,6 | |
| Снижение температуры отходящих дымовых газов на 10 % для сухих и влажных топлив | 0,6 и 0,7 | - | |
| Повышение температуры питательной воды на входе в барабан котла на 10 °С (P = 13 ата [1,28 МПа] и КПД = 0,8) | - | ||
| Повышение температуры питательной воды на входе в водяной экономайзер на 10 °С | - | 0,23 | |
| Подогрев питательной воды в водяном экономайзере на 6 °С | - | ||
| Увеличение продувки котла более нормативных значений на 1 % | - | 0,3 | |
| Установка обдувочного аппарата для очистки наружных поверхностей нагрева | - | ||
| Наличие накипи на внутренней поверхности нагрева котла толщиной 1 мм | - |
Окончание табл. 9.2
| Замена 1т невозвращенного в тепловую схему котельной конденсата химически отчищенной водой | - | 20кг у. т | |
| Перевод работы парового котла на водогрейный режим | - | ||
| Работа котла в режиме пониженного давления (с 10 ата [0,981 МПа]) | - | ||
| Отклонение нагрузки котла от оптимальной на 10 % в сторону уменьшения | - | 0,2 | |
| в сторону увеличения | - | 0,5 | |
| Испытание (наладка) оборудования и эксплуатация его в режиме в режиме управления КИП | - | ||
| Утечка пара через отверстие 1мм при P = 6 ата | - | 3,6 кг у. т | |
| Забор воздуха из верхней зоны котельного зала на каждые 1000 м3 газообразного топлива | 17 кг у. т | - |
9.3.2. Рассмотрим подробнее некоторые принципы
снижения тепловых потерь в котлах
Тепловые потери с уходящими газами
Тепловые потери с уходящими газами определяются по формуле: ,Тепловые потери от механической неполноты сгорания
, где y – утечки газа или мазута в процентах от количества израсходованного топлива B.Тепловые потери в окружающую среду
, где – коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением от поверхности к наружному воздуха (определятся по критериальным…Исходные данные для составления ТЭБ РК
| № n/n | Показатель | Обозначения | Единицы измерения |
| Отпуск тепла внешним потребителям | 
| Гкал | |
| Расход топлива | B | T | |
| КПД брутто (обратный баланс) | 
| % | |
| Затраты тепла на собственные нужды | 
| Гкал |
Энергосбережение в тепловых сетях
Наиболее уязвимым звеном в системе централизованного теплоснабжения являются тепловые сети, общая протяженность которых в России составляет более… Высокая степень физического и морального износа источников тепловой энергии до… Выходом из сложившейся кризисной ситуации в теплоснабжении может быть широкое внедрение энергосберегающих мероприятий…Повышение эффективности эксплуатации тепловых сетей
1. Бесканальная прокладка теплопроводов типа “труба в трубе” с пенополиуретановой изоляцией в полиэтиленовой оболочке и системой контроля увлажнения… Достоинства такой прокладки: – устранение на 80 %возможности повреждения теплопроводов от наружной коррозии;КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Известно, что по характеру трансформации энергетических ресурсов значительная доля в структуре энергетического хозяйства приходится на стадию конечного их использования для производства всех видов неэнергетической продукции, работы транспорта, оказания производственных и культурно-бытовых услуг населению [25, 27, 28].
Различают следующие процессы конечного использования энергоресурсов, осуществляемого в виде расхода преобразованных видов энергии (электроэнергии, пара, горячей воды, сжатого воздуха и др.) или непосредственного (прямого) расхода топлива:
– силовые процессы, на которые расходуется механическая энергия для привода рабочих машин (двигательные и непосредственного воздействия);
– высокотемпературные, среднетемпературные и низкотемпературные тепловые процессы;
– электрохимические и электрофизические процессы (электролиз для получения алюминия, магния и др., ионизирующее излучение и пр.);
– освещение.
Рассмотрим более подробно тепловые процессы.
Высокотемпературные процессы, осуществляемые при температурах выше 500 °С, включают:
а) термохимические – производство электростали, ферросплавов; выплавка чугуна, никеля; производство стекла, цемента и т.п.;
б) термические – термообработка, нагрев под прокатку, ковку, штамповку; плавление металлов.
Процессы, происходящие при температурах 150 °С и ниже, относятся к низкотемпературным – отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха и т.д.
Промежуточное положение (150–500 °С) занимают среднетемпературные процессы – сушка, варка, выпаривание, нагрев, мойка, химчистки, прачечные, где в основном используется пар.
Приведенное разделение тепловых процессов является условным. Например, к высокотемпературным процессам рекомендуется относить процессы при температурах выше 1400 °С; среднетемпературным – 300–1400 °С; низкотемпературным – до 300 °С.
Большинство процессов конечного использования на промпредприятиях может быть осуществлено за счет различных энергоносителей. Возможные в различных процессах энергоносители и примерная структура энергопотребления промышленности приведена в табл. 11.1.
Анализ табл. 11.1 свидетельствует о том, что в энергопотреблении наибольший удельный вес занимают тепловые процессы (70,5 %), затем следуют силовые процессы (24,0 %) и электрохимические процессы (4,0 %), освещение (1,5 %). Потребление электроэнергии составляет около 29 %. Причем наибольшее количество электроэнергии приходится на силовые процессы (20,0 %). Пар и горячая вода используются в средне –и низкотемпературных процессах (27,0 %).
11.1. Особенности энергосбережения в высокотемпературных
теплотехнологиях
Из данных табл. 11.1 видно, что в тепловых процессах более 60 % приходится на высокотемпературные процессы. Энергоносителями для проведения большинства их могут быть топливо или электроэнергия.
Таким образом, высокотемпературные процессы являются самым крупным потребителем энергоресурсов, особенно при непосредственном использовании топлива.
В настоящее время для высокотемпературных процессов экономически целесообразно в большинстве случаев использовать природный газ. В то же время определенные области остаются за электроэнергией.
Одним из важных направлений повышения эффективности высокотемпературных процессов является более полное использование вторичных энергоресурсов, например доменный и коксовый газ. Так, полное использование их в высокотемпературных пламенных печах позволяет повысить КПД печей до 60–70 %.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ БАЛАНСЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
Энергетические балансы процессов, установок, технологий, предприятий являются основным инструментом энергосбережения [25, 27, 28]. Энергетический баланс в узком смысле определяется как полное количественное… В широком смысле – это единый энергетический баланс, который практикуется как полное количественное соответствие…Классификация энергетических балансов
Существуют следующие классификационные группы:
1. По видам энергии: электрический, тепловой, топливный; на промпредприятиях – для местных энергоносителей (сжатого воздуха и газов, холода, воды и др.).
К этой группе относится сводный энергобаланс, в котором все виды энергии переводятся в одни и те же энергетические единицы и суммируются. В нашей стране в качестве такой общей единицы принято условное топливо (тонны условного топлива – ту.т) с теплотой сгорания 7000 ккал/кг.
В хозяйственных практических и исследовательских расчетах для перевода различных видов топлива в условное часто применяются коэффициенты, показывающие соотношение теплоты сгорания данного топлива и условного. Например, экибастузский уголь 0,55 при 
ккал/кг; природный газ 1,15 при 
ккал/м3.
2. По времени и стадии разработки: отчетные, текущие, перспективные и проектные энергобалансы.
3. По назначению: балансы энергии на нужды основного производства, вспомогательных производств и санитарно-технические, коммунально-бытовые нужды.
4. По стадиям энергетического потока: при добыче природных энергоресурсов; при их переработке, обогащении; при транспорте; при преобразовании в другие виды энергии; при потреблении и использовании.
Наиболее важными и применяемыми на практике являются следующие энергобалансы:
– баланс природных энергоресурсов (запас полезных ископаемых);
– баланс добычи природных ресурсов;
– баланс транспорта энергоресурсов (количество отгруженного и переданного по трубопроводам топлива, поступающего (продаваемого потребителям);
– баланс преобразования энергии или (как принято говорить) производство энергии в различных энергогенерирующих установках и прежде всего на электростанциях (сколько энергии производится и какие потери, какая потребность для этого преобразования первичного энергоресурса).
В состав этого баланса входят три взаимосвязанных баланса: электрический, тепловой и топливный.
1. Баланс электроэнергии является одной из важнейших составных частей преобразовательного баланса, поскольку этот вид энергии имеет определяющее значение для развития потребителей и электроэнергетике.
2. Значительным фактором формирования баланса теплоты является как развитие систем централизованного теплоснабжения, так и индивидуальных источников теплоты.
3. Сводный баланс по топливу считается итоговым, который обосновывает потребность топлива в условном выражении по его видам и целевому назначению;
– баланс передачи и распределения энергии по энергетическим коммуникациям – электрическим и тепловым сетям (сколько энергии отпущено от её источников, потеряно при её транспорте и доведено непосредственно до потребителей для расчета за использованную энергию);
– баланс использования энергии с определением суммы полезного расхода и энергетических потерь (исследуются направления энергозатрат в любых энергоиспользующих установках, производящих неэнергетическую продукцию, работу или услугу).
12.2. Содержание и методические принципы составления
энергетического баланса
В табл. 12.1 показывается структурная характеристика расходной и приходной частей энергобаланса в единых единицах измерений (ГДж или ту.т).
В расходной части по каждому производственному процессу расчетная потребность каждого вида энергоносителя (колонки 1–10) суммируются и результаты записываются в колонках 11–13. Затем эта суммарная потребность в энергоносителях распределяется между электростанциями различных типов, районными и промышленными котельными, установками прямого сжигания топлива (колонка 14).
Тенденции изменения структуры расходной части энергетического баланса связаны с возрастанием доли технологических высокотемпературных и электрохимических процессов (электрометаллургические печи, электролиз алюминия и других цветных металлов, электрохимия и т.п.) и сокращением удельного веса средне –и низкотемпературных процессов. Однако последние будут в перспективе продолжать занимать основное место в структуре энергопотребления. Приводим структуру потребления энергии: силовые процессы – 25 %; высокотемпературные и электрохимические – 25 %; средне –и низкотемпературные процессы – 49,5 % и освещение – 0,5 %.
Анализ структуры приходной части показывает, что технологические и коммунально-бытовые установки для непосредственного использования топлива расходуют основное количество энергоресурсов – более 50 %.
Остальное их количество (около 50 %) расходуется на электростанциях и в котельных всех типов. Причем их удельный вес в суммарном потреблении энергоресурсов непрерывно растет, что свидетельствует о постоянном техническом совершенствовании силовых и технологических процессов в промышленности, дальнейшей централизации теплоснабжения коммунально-бытовых нужд.
Разработка и оптимизация энергобаланса является одной из важнейших задач экономии и энергосбережения энергоресурсов.
13. МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
БАЛАНСОВ УСТАНОВОК, ЦЕХОВ И ПРЕДПРИЯТИЙ
Анализ энергоиспользования – это действенный способ выявления энергетических потерь в технологических аппаратах. По его результатам выявляются обоснованные нормы расхода энергии и определяются конкретные пути энергосбережения.
Оценка эффективности энергозатрат в производственных процессах производится следующими показателями энергоиспользования:
– коэффициент полезного действия (КПД) установок;
– коэффициент полезного использования энергии в них (КПИ);
– удельный расход энергии на единицу продукции, операцию и т.п.
КПД – отношение полезной энергии, затраченной на обработку материала, к энергии, поступившей в технологический аппарат.
КПИ – отношение полезной энергии к энергии, поданной в энергоиспользующую установку, состоящую из энергоприемника и технологического аппарата (энергетическая и технологическая части).
Если энергия поступает в установку (аппарат, агрегат), то КПД и КПИ совпадают и энергия может поступать на производственный участок, в цех и т.д.
Полезный расход энергии (одинаковый для КПД и КПИ) исчисляется:
– для силовых (механических) процессов – по мощности (энергии) на валу двигателя;
– для процесса нагрева – по количеству энергии, сообщенному обрабатываемому материалу;
– для электрохимических и электрофизических – по количеству энергии, теоретически необходимому для проведения процессов;
– для освещения – по световому потощ ку осветительных аппаратов;
– для отопления, вентиляции – по энергии, подведенной к установке.
Здесь имеется разночтение понятия полезного расхода энергии. Но есть определение, по которому полезная энергия – энергетический потенциал, сообщенный обработанному материалу.
Для пояснения КПД, КПИ и полезной энергии 
существуют следующие определения.
Теоретический расход – энергия, сообщенная обработанному материалу и направленная на достижение главной цели производственного процесса. Отношение этого расхода к энергии, поступившей в технологический аппарат, включая имеющие место внутреннее выделение энергии, есть КПД технологического аппарата. Отношение этого расхода к энергии, поданной в технологическую установку (все энергоприемник), включая внутренние выделения энергии в аппарате, есть КПИ технологической установки.
Условно-полезный расход – расчетное количество энергии, поданной в технологический аппарат. В этот показатель включаются все потери в технологическом аппарате.
Для увязки теоретического 
и условно-полезного расхода энергии 
расходов энергии вводится понятие сопутствующий расход энергии в технологическом аппарате 
, т.е. разность между 
. Он направлен на компенсацию потерь в технологическом аппарате, которые неизбежно сопутствуют производственному процессу, например, нагрев самого аппарата, компенсация теплообмена с окружающей средой и др.
Уровень диктуется экономическими, технологическими и санитарно-техническими условиями.
Например, толщина изоляции аппаратов имеет экономический предел, за которым суммарные потери теплоты не снижаются, а увеличиваются вследствие увеличения поверхности теплоотдачи. Потери на нагрев раствора, содержащего полезный компонент, могли бы быть меньше при повышении его концентрации, но это невозможно по технологическим причинам, например, гальванические ванны.
Нормативные потери в энергоприемнике технологической установки - расчетные потери, связанные с передачей и (или) трансформацией энергии в энергоприемнике (двигателе, теплообменнике и др.) с подготовкой этой энергии в технологический аппарат.
Если суммировать условно-полезный (расчетный) расход энергии и нормативные потери, получим норматив расхода энергии в технологической установке, т.е. расчетный минимум энергозатрат при работе в идеальных условиях – при полном соблюдении технологических и энергетических регламентов, идеальном техническом состоянии оборудования, изоляции, герметичности, оптимальной загрузке как технологического аппарата, так и энергопремника.
Однако в реальных условиях на протяжении длительного времени соблюдение нормативного расхода энергии в установке практически невозможно, поскольку:
– возникают дополнительные, не учитываемые нормативом энергозатраты на пуск, работу на холостом ходу и при горячих простоях;
– оборудование, изнашиваясь, снижает первоначальные энергетические характеристики, которые далеко не всегда восстанавливаются даже после капитального ремонта;
– часто имеет место неполная загрузка технологического аппарата и почти всего энергоприемника (особенно электродвигателей), что существенно снижает КПД по сравнению с расчетным (паспортным), нормативным;
– в реальных производственных условиях всегда наблюдаются отклонения от регламента по качеству материалов, температурам, времени обработки и т.д., причем это приводит к увеличению энергозатрат.
Выявить каждое из этих превышений очень сложно, часто практически невозможно.
Разница между фактическими затратами энергии и расчетными, нормативным расходом, возникающая вследствие эксплуатационных и режимных отклонений от регламентированного хода производства, представляет собой эксплуатационные и режимные потери энергии в технологической установке. Их в большинстве случаев можно разделить на потери в энергоприемнике и технологическом аппарате.
По данным наблюдений и исследований эксплуатационные и режимные потери составляют 20–30 % от суммарного (фактического) расхода энергии в технологических процессах. При соблюдении регламентов и энергодисциплины их величина может быть снижена примерно в 3 раза, а допустимый уровень не должен превышать 7–10 % от расхода. Поэтому часть эксплуатационных и режимных потерь неизбежна и должна включаться в технологическую норму энергозатрат.
Ниже показана форма аналитического энергобаланса технологической энергоиспользующей (топливо или теплоиспользующей) установки (процесса).
Статьи энергозатрат
Баланс энергоприемника
1) Приход в энергоустановку.
Расход
2) Передано в аппарат.
3) Нормативные потери в энергоприемнике.
4) Эксплуатационные и режимные потери.
Баланс технологического аппарата
5) Приход энергии в аппарат – всего.
6) В том числе из энергоприемника.
7) С внутренними выделениями энергии.
Расход
8) Теоретический расход.
9) Сопутствующий расход – всего.
10) В том числе нагрев сопутствующего материала.
11) Испарение сопутствующего материала.
12) Унос с теплоносителем.
13) Отдача в окружающую среду.
14) Условно-полезный расход.
15) Эксплуатационные и режимные потери.
16) Итого расход в аппарате.
17) Всего эксплуатационных и режимных потерь.
18) Всего расход в установке.
14. ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
В ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Наиболее эффективно энергосбережение на предприятиях при комплексном решении технических, технико-экономических и организационных вопросах, относящихся ко всему энергетическому хозяйству – к системам энергоснабжения и энергоиспользования.
Технико-экономические и организационные проблемы заключены в совершенствовании функций управления.
Основные направления энергосбережения промэнергетики и пути их решения на предприятиях заключены в следующих направлениях:
– замена оборудования (техническое перевооружение), видов энергии, энергоносителей, обрабатываемых материалов наиболее выгодными, имеющими лучшие технические, энергетические и технико-экономические показатели;
– модернизация промышленного оборудования, особенно технологических аппаратов, с повышением полезного использования энергии в них и сокращение потерь, прежде всего энергетических;
– интенсификация производственных процессов с повышением загрузки технологического оборудования и соответственно снижением удельных энергозатрат на единицу продукции, полупродукта, сырья обрабатываемого материала, на работу или операцию;
– введение дополнительных устройств – дооборудование технологических энергоиспользующих установок и процессов при улучшенном оснащении, установке дополнительного, в том числе вспомогательного оборудования, приборов и автоматики для оптимизации производства и сокращения удельных энергозатрат;
– изменение рабочих параметров оборудования и энергии с целью улучшения технико-экономических показателей производственных процессов;
– улучшение использования энергии внутри технологических энергоиспользующих установок, сокращение прямых потерь и соответственное повышение КПИ;
– улучшение использования вторичных энергетических ресурсов;
– повышение надежности энергоснабжения и работы энергооборудования с целью предотвращения аварийных остановов и простоев, связанных с материальными и энергетическими потерями.
Вся область проведения энергосберегающих мероприятий, классифицированная по направлениям и элементам заводской энергетики, показана в табл. 14.1, где каждая клетка со знаком «+» означает группу мероприятий. Если сочетание направления и элемента не имеет смысла, в клетке стоит знак «-».
Рассмотрим некоторые, наиболее эффективные мероприятия более подробно.
Наиболее эффективным направлением является замена старого оборудования на новое, прогрессивное и экономичное, т.е. техническое перевооружение, затрагивающее основное производство и энергетику предприятия и требующее солидных инвестиций. Другие направления энергосбережения, хотя в большинстве случаев менее эффективны, но и менее затратные, и могут реализовываться собственными силами.
Модернизация энергетического и технологического оборудования также компенсирует моральный износ, её эффективность иногда выше, чем техперевооружения, за счет существенно меньших капитальных вложений и при осуществлении своими силами.
Её эффективность может рассчитываться по величине экономии энергоресурсов, а также снижении других эксплуатационных затрат, руб/год:
 ,
|
где 
и 
– удельные расходы энергоресурсов (в условном топливе) базовом и модернизированном оборудовании, ту.т/ед. продукции; 
– снижение эксплуатационных расходов (кроме энергетических затрат); 
– рост амортизационных отчислений при увеличившейся балансовой стоимости модернизированного оборудования.
Использование вторичных энергоресурсов практически не изменяет общий расход энергии в агрегате – источнике ВЭР, а экономия энергии достигается в замещаемых энергоустановках. Поэтому экономический эффект использования ВЭР рассчитывается как разность приведенных затрат – при использовании ВЭР и в замещаемой энергоустановке. Они могут использоваться по четырем направлениям: топливному, тепловому, механическому (силовому) и комбинированному (для использования на утилизационных ТЭЦ (рис. 14.1).
Виды вторичных энергоресурсов
Рис. 14.1. Направления использования ВЭР
Независимо от этих направлений (рис. 14.1) экономический эффект утилизации ВЭР рассчитывается исходя из экономии топлива за счет ВЭР, руб/год:
 ,
|
где 
– экономия топлива за счет ВЭР, ту.т/год; 
– цена замещаемого топлива, руб/ту.т; 
– эксплуатационные издержки при эксплуатации замещаемой энергоустановки без стоимости расходуемого топлива и при утилизации ВЭР, руб/год; 
– капитальные затраты (основные фонды) замещаемого энергоисточника и связанные с утилизацией ВЭР, руб; 
– коэффициент надежности утилизационной установки (всегда больше единицы, поскольку при ненадежной работе утилизатора необходимо предусмотреть резервные, дублирующие мощности).
Энергосберегающая политика должна стать экономическим рычагом для успешной, конкурентоспособной деятельности предприятия на рынке, где с её помощью можно получить дополнительную прибыль.
15. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ И РОЛЬ НАСЕЛЕНИЯ В
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИИ. ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В ЗДАНИЯХ
Большинство регионов России имеют обязательный отопительный период со специальным отопительным показателем суровости климата. Последний определяется как произведение продолжительности отопительного периода на разность расчетной температуры воздуха внутри помещений и средней температуры наружного за время отопительного периода в градусо-сутки. Например, этот показатель по России 5000, в том числе в Омске-6500, Екатеренбурге-6000, Самаре-5010, Астрахань-3400, Краснодар-2500 град.- сут. [5].
Очевидно, что для большинства регионов России на отопление требуется по климатическим условиям гораздо больше энергии, чем, например в США. Соответственно, там где больше отопительные затраты, теплозащита зданий должна быть выше.
Проведем анализ по данным Госстроя Росси, фактических удельных показателей расхода тепла на нужды отопления в ряде, в кВт·ч/м2·год:
· Швеция – 140;
· Финляндия – 140;
· Германия – 250;
· Россия (нечерноземье, дома, построенные в советский период: многоквартирный, кирпичный-400; многоквартирный, панельный-600; многосемейный-700).
Оказывается в период бывшего СССР необходимый уровень теплозащиты зданий не был обеспечен. Тогда жилищная проблема страны решалась, когда цены на топливо были в 3 раза ниже его себестоимости.
В условиях рыночной экономики такой подход к теплозащите зданий обходится налогоплательщикам непомерными затратами на содержание жилищного фонда.
Потери тепла через ограждающие конструкции здания по составляющим выглядят следующим образом:
– оконные и дверные проемы – до 40–50 % (с учетом инфильтрации);
– чердачные и подвальные покрытия – 20 %;
– наружные стены здания – 30–40 %.
Ощутимого эффекта можно достичь и по экономии горячей и холодной воды, не только через глубокое понимание специфических особенностей отечественного водоиспользования.
На отопление среднестатистической городской квартиры расходуется за сезон обычно не менее 12 Гкал. Для 100-квартирного дома расход тепла на отопление составит порядка 1500 Гкал с учетом дополнительных потерь на подъезды, вспомогательные помещения и т.п.
Если снизить потери тепла за счет уплотнения окон, дверей квартир хотя бы наполовину (20 %), это составит около 250 Гкал или 100 тыс руб. при тарифе 400 руб./Гкал.
Открытые двери подъездов стоят 10 % дополнительных потерь тепла, что составляет за сезон минимум стоимость одного мотоцикла для каждого среднестатистического дома или поддержание температуры в таком доме выше норматива (20 °С) всего на 1 градус увеличивает расход тепла на 4 % – это до 16 тыс руб. за отопительный сезон.
В настоящее время в квартирах домов отсутствуют индивидуальные приборы учета расходов воды. Опыт эксплуатации таких квартирных приборов учета расхода горячей воды свидетельствует, что её расход обычно составляет в среднем 60 литров в сутки на обычного человека при нормативе 120 литров. Если в 100-квартирном доме проживает 200 человек, то снижение расхода горячей воды составит в год: 
м3 или 52 тыс руб. при цене 1 м3 горячей воды равной 12 рублям.
Поэтому сразу с началом проведения экономических реформ в нашей стране были пересмотрены нормативные требования по теплозащите зданий – СниП 11-3-79 «Строительная теплотехника» (введена в действие в 1996 г.). Теперь вновь построенные здания должны иметь уровень энергопотребления на отопление в 1,5–2 раза более низкий, чем по старым нормам, что соответствует стандартам Германии. А здания, возводимые с 2005 г. обеспечат снижение энергопотребления еще на 20 %.
Рассмотрим жилой фонд России – это не менее 2,6 млрд м3 общей площади. При существующей организации эксплуатации систем отопления жилых зданий, удельное энергопотребление (отопление, горячее водоснабжение и др. составляет 80–100 кг у.т/м2 общей площади в год. Аналогичный показатель в Швеции – менее 30 кг у.т/м2 в год. Следовательно, на теплоснабжение существующего в России только жилого фонда требуется в год до 250 млн ту.т при общем расходе топлива около 980 млн ту.т. С учетом затрат на отопление общественных, производственных и т.п. зданий эта величина возрастает до 330–350 млн ту.т, или 35 % от общего расхода первичной энергии. Это огромный резерв энергосбережения.
Оптимизация энергетического баланса в доме
Каждый потребитель должен знать информацию о нормативах потребления энергии. В табл. 15.1 приведены общероссийские рекомендуемые нормативы энергосбережения в быту.
Таблица 15.1
Сводная таблица средних нормативов коммунальных услуг по РФ
| Вид услуг | Уровень норматива | |||
| В год | В месяц | |||
| на 1 человека | на м2 общей площади | на 1 человека | на м2 общей площади | |
| Теплоснабжение | ||||
| Отопление в жилых домах с централизованными системами теплоснабжения, Гкал | 2,9 | 0,3 | 0,24 | 0,2 |
| Горячее водоснабжение (ГВС) в жилых домах с централизованными системами ГВС, Гкал | 1,9 | 0,16 | 0,16 | 0,013 |
| Всего на теплоснабжение | 4,8 | 0,40 | 0,40 | 0,033 |
| Водоснабжение* | ||||
| В жилых домах с полным благоустройством, м3 | 67,5/64,0 | 5,6/5,3 | 5,6/5,3 | 0,5/0,45 |
| В среднем по РФ в зоне с централизованным водоснабжением и водоотделением, м3 | 60,0/58,0 | 5,0/4,8 | 5,0/4,8 | 0,41/0,40 |
| Газоснабжение** | ||||
| В благоустроенных жилых домах с газовыми плитами для пищеприготовления, м3 | 5,8 | 5,8 | 0,59 | |
| В домах с газовыми плитами, газовыми колонками и ваннами, м3 | 22,0 | 22,0 | 1,8 | |
| В домах с газовыми плитами, газовыми колонками без ванн, м3 | 15,0 | 15,0 | 1,3 |
* - водоснабжение (числитель), водоотделение (знаменатель).
** - в домах с газовыми печами показатель расхода газа увеличивается на 600–700 м3 в год на человека.
В регионах эти нормативы могут отличаться. По этим нормативам можно пользоваться для сравнительной оценки уровня потребления энергоресурсов в конкретном доме (квартире) при разработке мероприятий по их снижению.
Следует отметить, что приведенные здесь нормативы не считаются минимальными. Так, потребление воды на человека в странах Европейского союза в 2–2,5 раза ниже наших нормативов, а годовое потребление на
1 м2 отапливаемой площади дома в близких к нам по климатическим условиям Финляндии и Норвегии – 0,08 Гкал, тогда как у нас 0,24 – 0,3 (централизованное теплоснабжение).
Представляет интерес сравнение объемов потребления тепла на горячее водоснабжение централизованного теплоснабжения в год на одного человека, Гкал:
– Европейский союз – 0,75;
– Российская Федерация – 1,90.
Энергосберегающие работы в быту
Установка приборов учета энергии
Трудно ожидать активной энергосберегающей мотивации у населения, если не будет контроля за расходом энергоносителей с помощью индивидуальных приборов учета энергии.
Теплосчетчики
Это прибор или комплект приборов (средства измерения массы и других параметров теплоносителя). Зачастую теплосчетчики обладают способностью реализовать функции управления, тогда они носят название теплоэнергоконтроллеров. Регуляторы потребления тепла позволяют установить и автоматически поддерживать постоянную температуру помещений, в том числе и пониженную температуру при долговременном отсутствии пользователя. Диапазон регулировки от + 6 °С до + 26 °С. Это довольно дорогие устройства.
Счетчики горячей воды
Этим приборы приспособлены к работе в высокотемпературном потоке. Наибольше распространение получили тахометрические (скоростные) счетчики и в первую очередь крыльчатого типа.
Опытом доказана высокая эффективность их использования в быту при сравнительно невысокой стоимости и окупаемости за полгода.
Отопление
Самая крупная составляющая части семейного бюджета. Затраты на отопление зданий определяются потерями теплоты через наружные ограждающие конструкции… Прежде всего следует на зиму утеплить окна. Мероприятия в этом направлении… Целесообразно остекленение балконов и лоджий, что позволяет снизить теплопотери в квартире на 10–13 %. Двойные входные…Вода
Ощутимого эффекта можно достичь и по экономии горячей и холодной воды, но только через глубокое понимание специфических особенностей отечественного водоиспользования.
Рассмотрим их:
Во-первых, это широкое распространение открытых систем горячего водоснабжения, когда горячая вода на бытовые нужды берется непосредственно из теплосети. При этом нормативные требования к ней такие же, как к питьевой.
Во-вторых, более чем расточительные нормы расхода: 120 и 160 литров, соответственно, горячей и холодной воды на одного человека в сутки. Сумма на 280 литров. А фактически в среднем по региону России расходуется до 310 литров с превышением нормы на 30 литров, что обходится для его бюджета в миллиард рублей в год. Таким образом, можно сделать однозначный вывод – надо в помещениях, квартирах, домах устанавливать счетчики воды.
В-третьих, негативные последствия использования стальных труб, подверженных коррозии. Выгоднее делать трубопроводы из экологически чистых и сертифицированных металлопластиковых, полиэтиленовых или пропиленовых труб, размещенных СНиПами в 1996 г. как для горячего или холодного водоснабжению. Их преимущества: срок эксплуатации не менее 30 лет; высокая химическая стойкость и ремонтопригодность; небольшой удельный вес (в 9 раз меньше металлических), не требуется окраска и теплоизоляция; трудозатраты при монтаже во много раз меньше, чем у металлических, а стоимость их меньше оцинкованных, отсутствует потребность в электродуговой сварки, газовой резке и т.п.
В-четвертых, низкое качество санитарно-технической арматуры.
Все это приводит к следующим потерям:
– если капает из крана, то в сутки набегает до 24 л, в месяц – до 720 л;
– в случае течи из крана – убытки за сутки до 144 л, в месяц – до 4000 л;
– если течет в туалете – потери за сутки до 2000 л, в месяц – до 6000 л.
Вот другие данные по утечкам воды:
– протекающий кран приводит к потери 7000 л в год при медленном капании. Когда же капли следует одна за другой, потеря воды может составлять до 30000 литров в год;
– унитаз, в котором вода бежит постоянно, невидимым ручейком, теряет до 100000 л воды в год. Заметный для глаза поток воды (при незначительном видимом нарушения спокойствия поверхности “блюдца“ воды в унитазе) означает потерю около 400000 л в год.
Выход из создавшейся обстановки – использование кранов-смесителей без резьбовых вентилей и других прокладок, которые выпускаются и в отечественной практике. Они гарантируют работу без утечек воды до 25 лет эксплуатации, отличаются высоким качеством, продуманным дизайном, широкой номенклатурой, могут оборудоваться водосберегающими насадками. Такая арматура может быть оснащена специальными узлами подключения стиральной и посудомоечной машин, имеет дополнительную рычажную выпускную заглушку, кнопку для уменьшения потока воды и высокий уровень звукоизоляции.
Приводим некоторые элементарные рекомендации по сокращению расходов воды:
1. Мыться надо быстро. Одна ванна требует обычно 100–150 л воды, в то время как в случае использования душа расход воды равен примерно
8–10 л воды в минуту.
2. Следует оснастить краны умывальника ограничителями расхода воды, что без всякого труда может легко сделать каждый человек.
Некоторые душевые установки теперь снабжаются прерывателями воды – простым устройством на рукоятке душа, которое быстро перекрывает подачу воды (например на время намыливания) с возможностью такого же быстрого открытия подачи воды без дополнительного регулирования ее температуры, которое требуется каждый раз после того, когда закрываются краны горячей и холодной воды.
3. Не рекомендуется умываться под проточной воды. Надо использовать раковину, тазик или другую емкость для содержания воды на время умывания.
Жильцы дома должны иметь навыки по устранению утечек воды в быту с применением подручных средств, которые в ряде случаев помогут временно решить проблему потерь воды.
16. ПРИМЕРЫ СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ
ТЕХНОЛОГИЙ И МЕРОПРИЯТИЙ
16.1. Создание ТЭЦ малой мощности на основе внедрения
энергосберегающих технологий при реконструкции
промышленно-отопительных котельных
На рис. 16.1 паровая турбина выполняет роль редуктора для снижения параметров пара, а редукционное устройство (РУ) остается в тепловой схеме для резервирования противодавления турбины.
Рис. 16.1. Принципиальная тепловая схема котельной с использованием противодавленческой турбины:
ПГ – парогенератор; ПТ – паровая турбина; Г – генератор; СН – сетевой насос; ПСВ – пароводяной подогреватель; С.Н. – собственные нужды
Анализ достоинств и недостатков водогрейных и паровых котлов свидетельствует, что стоимости их в составе одноименных котельных незначительно отличаются друг от друга [ ].
Поэтому первым принципиальным направлением повышения эффективности паровых теплоисточников промышленной и муниципальной теплоэнергетики, работающих на природном газе, является установка в них противодавленческих турбин с организацией комбинированного производства электрической и тепловой энергии на основе использования перепада между давлением генерирующего пара и необходимым давлением пара у потребителей.
В результате реконструкция котельной в ТЭЦ малой мощности (мини-ТЭЦ) позволяет:
– повысить надежность электроснабжения источника теплоснабжения за счет электропитания механизмов собственных нужд от собственных генераторов, снижающих зависимость от энергосистемы. Появляется возможность передачи электроэнергии внешним потребителям;
– выработать электроэнергию только по теплофикационному циклу с удельным расходом топлива порядка 150–170 г/(кВт·ч) (практически без дополнительного расхода топлива), что ниже аналогичного средневзвешенного показателя энергосистемы более, чем в 2 раза;
– как следствие, получить себестоимость электроэнергии на уровне 0,25–0,35 руб/(кВт·ч) против действующих тарифов в пределах 1,1–1,4 руб/(кВт·ч);
– также снизить себестоимость теплоэнергии на 15–20 %;
– проводить реконструктивные работы с удельными капитальными вложениями существенно ниже, чем строительство крупной ТЭЦ, за счет использования паровых турбин, в том числе бесподвальной компоновки в условиях, как правило, свободных площадей существующих котельных.
Конечно, внедрение такой энергосберегающей технологии требует дополнительных капитальных затрат и эксплуатационных расходов (на
3–5 %), однако приведенные затраты из-за общей экономической эффективности, наоборот, имеют твердую тенденцию к снижению.
Расчеты показывают, что реконструкция паровой котельной в ТЭЦ малой мощности может окупиться в течение 2–3 лет.
Большой популярностью в настоящее время пользуются турбины малой мощности на низкие и средние параметры, в том числе бесподвальной компоновки производства АО «Калужский турбинный завод», при этом стоимость запасных частей на 15–20 % ниже, чем в фирмах «АББ» и «Сименс».
Развитие малой теплофикации может происходить по нескольким направлениям:
– проводить недорогую реконструкцию котлов, работающих на насыщенном паре, с установкой на них пароперегревателя с целью повышения температуры пара с 191 °С до 220–225 °С для соответствующей установки турбин на эти параметры пара;
– при осуществлении реконструкции или при строительстве новых котельных желательно переходить на начальные параметры пара 2,4 МПа, 350 °С и выше. В этом случае удорожание по котлам незначительное – только по барабанам.
Вторым принципиальным направлением повышения эффективности промышленно-отопительных котельных на природном газе является курс на малые ГТУ-ТЭЦ, реконструкцию и строительство которых можно вести с участием акционерного капитала. В качестве газотурбинных установок могут быть применены как традиционно выпускаемые стационарные ГТУ, так и авиационные газотурбинные двигатели.
Особенно высокую экономичность может быть получена на котельной – ТЭЦ при одновременной установки противодавленческих паровых турбин и использование газовых надстроек.
Таким образом, варианты с ГТУ ТЭЦ небольшой мощности с получением выработки электроэнергии на базе теплового потребления и снижением вредных выбросов NOх после ГТУ имеют большие экономические преимущества ввиду низкой капиталоемкости, малых сроков строительства, небольших эксплуатационных издержек.
16.2. Система дистанционного управления
и дистанционного контроля
Управляемым объектом данной системы может быть инженерное оборудование зданий и микрорайона в целом и использованием сертифицированных приборов коммерческого учета энергоресурсов.
Разумеется, сами по себе приборы учета еще не экономят ресурсы, но они позволяют потребителям оплачивать только их фактическое потребление, т.е. – это означает экономить.
По статистике разница между расчетным и фактическим значениями потребленной тепловой энергии только по одному дому составляет ежемесячно 18–20 Гкал, а это означает экономию 15–20 %.
Поэтому объективный контроль позволяет вовремя зафиксировать сверхнормативное энергопотребление и принять меры к выявлению потерь, т.е. здесь уже заложено реальное энергосбережение.
Задачи объединенной диспетчерской службы (ОДС) микрорайона, имеющей систему дистанционного управления и контроля:
– фиксация аварийных ситуаций;
– управление инженерным оборудованием: задвижками теплопроводов, средствами оповещения населения, освещением и т.д.;
– контроль показателей энергопотребления: подомовой учет электроэнергии, тепла, воды и пр. Учетные показатели, выдаваемые системой, являются законным основанием для расчетов с поставщиками;
– обработка данных и формирование расчетных документов;
– объективный контроль технологической дисциплины: регистрация действий персонала, смена дежурств и многое другое.
Технические средства, используемые в этой системе: АРМ диспетчера - промышленный компьютер высокой надежности; оборудование объекта (датчики, приборы учета, аппаратные шкафы с телеметрическим контроллером); каналы связи (проводные и радиоканалы).
Диспетчеризация параметров энергоснабжения объектов позволяет производить оперативный контроль энергопотребления с эффективностью 20–30 % за счет принятия своевременных мер по устранению потерь энергии и аварий.
16.3. Создание и внедрение теплонасосных установок (ТНУ)
в системах теплоснабжения
Значимость приведения работ в этом направлении определяются огромными выбросами низкопотенциального тепла (НПТ) в системах теплоснабжения разных ведомств.
В неотопительный период, когда нет отопительной нагрузки, на ТЭЦ резко падает доля выработки электроэнергии по теплофикационному циклу.
Источниками НПТ являются:
– технологический тракт ТЭС – система циркуляционного водоснабжения;
– обратная сетевая вода водоподготовительной установки (ВПУ) ТЭС, которая передается через развитую систему магистральных и распределительных тепловых сетей подземной и надземной прокладки потребителям;
– разного рода стоки воды в системы канализации от объектов промышленного и социального назначения.
В целях эффективного использования НТП, наиболее технически доступным энергосберегающим мероприятием считается внедрение ТНУ.
Особую ценность имеет технология использования ТНУ с целью снижения температуры обратной воды. При этом повышается загрузка теплофикационных отборов турбин ТЭЦ, что, в свою очередь, уменьшает расход пара в конденсаторы и, как следствие, повышает выработку электроэнергии на тепловом потреблении. В результате внедрения этой технологии происходит также сокращение тепловых выбросов от ТЭЦ.
Одной из разновидностей такой технологии является размещение ТНУ на ЦТП с подключением теплонасоса в тракт обратной воды. Здесь помимо вышеизложенного достигаются следующие преимущества:
– достигаются высокие значения коэффициента преобразования низкопотенциальной теплоты в теплоту высокого потенциала (4,5–7,0 и выше).
– на ТЭЦ происходит прирост электрической мощности на 6–10 % от установленной мощности без затрат топлива на этот прирост; прирост тепловой мощности на величину утилизируемой теплоты, а также снижение теплопотерь при транспортировке сетевой воды в теплопроводах и др.
В системах теплоснабжения ЖКХ результаты внедрения ТНУ проявляются в возрастании присоединительной отопительной нагрузки на
15–20 %, при том же расходе первичной сетевой воды; устранении или снижении её дефицита в сетевой воде на ЦТП в удаленных от ТЭЦ микрорайонах; появлении резервного источника для покрытия пиковых тепловых нагрузок в зоне работы ЦТП.
У муниципальных и районных образований появляется возможность сократить расходы на дотацию населению в жилищном и социальном секторах теплоснабжения за теплоту, расходуемую на отопление и горячее водоснабжение.
Срок окупаемости энергосберегающей технологии с использованием ТНУ составляет порядка 1,5 года.
Автоматическое регулирование теплоснабжения
Автоматизация потребления тепловой энергии позволяет оптимизировать и сократить расход тепла. Эффективность здесь в 25–40 % достигается за счет точного отслеживания заданного температурного графика, исключения перетоков, сокращения теплопотребления в нерабочие дни и часы, ликвидации случаев превышения температуры обратной воды.
Окупаемость затрат на установку системы автоматического регулирования теплопотребления с тепловой нагрузкой от 0,1 до 1,0 Гкал/ч составляет в пределах полгода.
Переработка отходов городских сточных вод в топливо
Наличие таких отходов ведет к отчуждению огромных земельных территорий за счет постоянного пополнения иловых площадок, свалок и полигонов… Выход из создавшейся ситуации заключается в организации сжигания обезвоженных… Технология утилизации отходов сточных вод, помимо решения вопросов экологии, экономии природных ресурсов, позволяет…Рационализированная система сбора и вторичной переработки компонентов в товарные продукты
Ежегодно в России образуется около 7 млрд т отходов, из которых переработке подвергается не более двух, а всего их скопилось 80 млрд т. В то же… Поэтому вопросы энергоресурсосбережения и экологии в каждом регионе возможно… Принципиальное отличие рассматриваемой системы организации использования отходов от захоронений или сжигания (что пока…Получение тепловой энергии на основе биотоплива с применением мобильных тепловых станций (МТС)
В России в течение ряда лет ведутся разработки МТС, работающих на различных видах местного топлива, в том числе отходах лесозаготовок,… Полученная тепловая энергия может быть использована для отопления… Экономический эффект от использования МТС заключается в том, что сжигается возобновляемое биологическое топливо с…Устройство теплых чердаков
Если удаляемый воздух из здания выбрасывать на чердак, а не сразу в атмосферу, то в нем повышается температура и снижаются теплопотери через чердачные перекрытия.
Над кровлей чердака устанавливается общая вентиляционная шахта, тяга которой должна обеспечить естественную вытяжку из всех вентилируемых помещений здания. Как правило, при этом не потребуется усиливать теплозащиту перекрытия. Целесообразно также располагать обратную магистраль водяного отопления на чердаке без изоляции.
Мероприятия предназначено для жилых, общественных и производственных зданий с нормальным влажностным режимом.
Энергосбережение достигается за счет сокращения отопительной нагрузки.
Теплозащита наружной стены за отопительным прибором
В подавляющем большинстве случаев отопительные приборы устанавливаются у наружных стен. При этом температура внутренней поверхности стены за прибором значительно выше чем в остальной части, что приводит к бесполезной потери тепла.
Для сокращения теплопотерь необходимо теплоизолировать заприборные участки наружной стены материалами с низким (около 0,05 Вт/м·°С) коэффициентом теплопроводности.
Энергосбережение достигается за счет уменьшения потребности в тепле на отопление помещений и оценивается при установке чугунных радиаторов и конвекторов с кожухом в 2 % и без него – 3 %; стальных панельных радиаторов в 4 % от теплоотдачи прибора.
Применение воздушного отопления
Системы воздушного отопления фактически является комбинированными, так как воздух для отопительных нужд является вторичным теплоносителем,… Такая технология предназначена для производственных, гражданских и… Энергосбережение здесь достигается за счет сокращения бесполезных потерь тепла в единой для отопления и вентиляционной…Характеристиками
Наилучшие результаты обеспечивает один из трех вариантов; тройное остекленение, двухкамерный стеклопакет или комбинация «стекло + однокамерный… Данное мероприятие является затратным, однако одним из наиболее радикальных… Минимальную стоимость при мало отличающейся эффективности энергосбережения для указанных выше конструкций имеют окна с…Теплоотражающие шторы
Известно, что теплопередача между стеклами окон осуществляется теплопроводностью, конвекцией воздуха и тепловым излучением. В существующих обычных… Энергосберегающая пленка (пленочные теплоотражающие шторы) предназначена для… По данным фирм-производителей, пленка экономит 10–20 % энергии, используемой на нагрев помещения, в зависимости от…Библиографический список
2. Энергетическая политика Российской Федерации: обзор. Международное энергетическое агентство, 1995. 347 с. 3. Энергетическая стратегия России. Региональная энергетическая политика. //… 4. Лисиенко В.Г. Хрестоматия энергосбережения: справ. издание в 2 кн. / В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладыгичев. –…Содержание
| Введение ………………………………………………………………….. | |
| 1. Актуальность энергосбережения в мире и России. Проблемы и постановка задач в этом направлении ………………………………… | |
| 2. Законодательно-правовая и нормативная база энергосбережения с учетом правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических факторов…………………………… | |
| 3. Нормативно-техническая база энергосбережения…………………… | |
| 4. Потенциал энергосбережения………………………………………… | |
| 5. Энергетический паспорт. Порядок составления и характеристика его разделов………………………………………… | |
| 6. Энергосбережение и экология………………………………………… | |
| 7. Общая методология решения задач энергосбережения организаций ……………………………………………………………. | |
| 8. Практические методы оценки эффективности работ по энергосбережению. Критерии энергетической оптимизации…… | |
| 9. Рациональное энергоиспользование в системах производства и распределения теплоносителей…………………………………… | |
| 10. Энергосбережение в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, сушильных, выпарных, ректификационных установках……………………………………… | |
| 11. Классификация производственных энергетических процессов…… | |
| 12. Энергетические балансы предприятий…………………………….. | |
| 13. Методика составления энергетических балансов установок, цехов и предприятий……………………………………………………….. | |
| 14. Особенности энергосбережения в промышленных предприятиях.. | |
| 15. Использование энергии и роль населения в энергосбережении. Потери энергии в зданиях…………………………………………… | |
| 16. Примеры современных энергосберегающих технологий и мероприятий………………………………………………………… | |
| Библиографический список……………………………………………… | |
| Приложение……………………………………………………………… |