«А.Н. Сабирзянов ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ И В ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЯХ Тексты лекций Казань 2006 УДК 620.92:697.32 ББК Энергосбережение в теплоэнергетике и в теплотехнологиях: Тексты лекций /А.Н. Сабирзянов; Казан. ...»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

А.Н. Сабирзянов

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

И В ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЯХ

Тексты лекций

Казань 2006 УДК 620.92:697.32 ББК Энергосбережение в теплоэнергетике и в теплотехнологиях: Тексты лекций /А.Н. Сабирзянов; Казан. гос. технол. ун-т Казань, 2006. 128 с.

ISBN Составлены в соответствии с программой дисциплины «Энергосбережение в теплоэнергетике и в теплотехнологиях». Рассмотрены нормативно – правовые и нормативно-технические основы энергосбережения и энергоаудита, энергобаланс и энергопаспорт предприятия, критерии энергоэффективности, энергосберегающие мероприятия в высокотемпературных и низкотемпературных теплотехнологических процессах и установках, системах электропотребления предприятий. Приведены вопросы для самоконтроля и для подготовки к экзамену.

Предназначены для студентов специальности 100800 «Энергетика теплотехнологий».

Подготовлены на кафедре теоретических основ теплотехники.

Печатаются по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета.

Рецензенты: Ю.Ф. Гортышов, д-р техн. наук, проф., зав. каф. теоретических основ теплотехники КГТУ им. А.Н. Туполева;

Р.Г. Тахавутдинов, д-р техн. наук, проф., зав. каф. ИИУС КГЭУ ISBN Казанский государственный технологический университет,

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ Глава I. Государственная политика и нормативная база в области энергосбережения Тенденции и государственное регулирование производства и потребления энергии в промышленно-развитых странах (7).

Производство и потребление энергии в России (10).

Энергетическая политика РФ в современных условиях (12).

Нормативно-правовая и нормативно-техническая база энергосбережения (15). Энергосбережение и экология (18).

Контрольные вопросы (18).

Глава II. Энергоаудит промышленных предприятий Основы и порядок проведения энергоаудита (23). Схема организации энергообследований промышленных предприятий (35). Экспресс-аудит (73). Углубленное энергетическое обследование (74). Энергетический паспорт предприятия (75).

Контрольные вопросы (77).

Глава III. Теоретические основы энергосбережения Энергетический и тепловой балансы (78). Эксергетический баланс и анализ (80). Энергетический баланс предприятия (82).

Показатели эффективности использования энергоресурсов в технологических установках (84). Термоэкономический анализ (87). Контрольные вопросы (87).

Глава IV. Энергосбережение в высокотемпературных теплотехнологических установках (ВТУ) Повышение эффективности использования топлива в ВТУ (88).

Регенерация тепловых и горючих отходов ВТУ (89). Анализ тепловых схем ВТУ с регенерацией тепловых и горючий отходов (91). Регенеративные подогреватели компонентов горения (92). Регенеративные подогреватели исходных технологических материалов (94). Основы теплового расчета регенеративных устройств (95). Вторичные энергоресурсы ВТУ и их использование (97).

Котлы – утилизаторы (99). Испарительное охлаждение (100).

Энергосбережение в паровых котельных (101). Контрольные вопросы (103).

Глава V. Энергосбережение в низкотемпературных процессах и технологиях Энергосбережение в сушильных установках (104).

Энергосбережение в выпарных аппаратах (107).

Энергосбережение в ректификационных установках (109).

Тепловые насосы, их назначение и основные типы (111).

Принцип действия основные (характеристики тепловых насосов (112). Применение тепловых насосов для энергосбережения (115). Контрольные вопросы (117).

Глава VI. Энергосбережение при электроснабжении Энергосбережение в линиях электропередачи (118).

Энергосбережение в трансформаторах систем электроснабжения предприятий (120). Энергосбережение в компенсирующих установках (121). Энергосбережение в преобразовательных установках (122). Контрольные вопросы (123).

ВВЕДЕНИЕ

Возрастание быстрыми темпами потребления топлива и энергии мировой экономикой, с одной стороны, и ограниченность и невозобновляемость запасов топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) - с другой, указывают на необходимость пересмотра всей мировой системы добычи, производства, транспорта, потребления и утилизации ТЭР. Извлечение потенциала резерва энергосбережения должно осуществляться на всех этапах жизненного цикла энергоресурса - на этапах добычи, производства, преобразования, потребления и утилизации.

Энергосбережение это реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергоресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.

В настоящее время в России, как это было в промышленно развитых странах мира в середине 70-х – первой половине 80-х годов XX века, растет понимание важности эффективного использования энергии для преодоления экономического кризиса и последующего устойчивого развития экономики Российской Федерации и ее регионов. В основе этого понимания лежит тот факт, что энергообеспечение общества сопряжено с огромными финансовыми, материальными и трудовыми затратами, что добыча, производство, транспорт и потребление топливно-энергетических ресурсов оказывает все более негативное воздействие на окружающую среду.

В современных условиях энергосбережение становится одним из важнейших факторов экономического роста и социального развития, позволяя при том же уровне энергообеспечения национального хозяйства направлять высвобождающиеся значительные ресурсы на другие цели – рост производительности труда и доходов населения, развитие социальной инфраструктуры, увеличение производства товаров и услуг.

Именно поэтому энергосбережение относится к важнейшим приоритетам энергетической политики России, разработка которой завершилась к середине 90-х годов XX века. Реализация потенциала энергосбережения должна стать высшим приоритетом всей экономической политики – и федеральной, и региональной, поскольку в условиях России каждый процент экономии топлива и энергии может дать 0,35-0,4 % прироста национального дохода. Никакое снижение цен на энергоресурсы не может компенсировать неэффективное использование топлива и энергии у потребителя. В России сейчас на производство единицы валового внутреннего продукта расходуется топлива и энергии в 6 раз больше, чем в Западной Европе и Японии и в 3 раза больше, чем в США. Вот основной резерв повышения конкурентоспособности нашей отечественной промышленности.

В первой части работы рассмотрены вопросы нормативноправового и нормативно-технического обеспечения энергосбережения в России, основы энергоаудита промышленных предприятий.

Во второй части даны теоретические основы энергосбережения, проведен анализ критериев эффективности использования энергетических ресурсов на предприятии. В заключительной части текстов лекций рассмотрены вопросы энергосбережения в высокотемпературных и низкотемпературных установках и технологиях, в системах электроснабжения промышленных предприятий, а также применение тепловых насосов для утилизации вторичных энергетических ресурсов.

Тексты лекций разработаны с учетом требований рабочей программы по дисциплине ОПД. Ф. 07 «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях» для студентов специальности 100800 «Энергетика теплотехнологий» на кафедре теоретических основ теплотехники Казанского государственного технологического университета.

Глава I. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТИКА И НОРМАТИВНАЯ БАЗА В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Для реализации сложившегося потенциала энергосбережения нужна новая и активная энергетическая политика, необходимость которой вызвана следующими факторами:

1) распадом СССР и становлением РФ как суверенного государства;

2) коренным изменением социально-политического устройства и экономического положения;

3) принципиальным расширением прав субъектов РФ;

4) изменением отношений между органами власти и хозяйственно-самостоятельными предприятиями;

5) глубоким кризисом экономики и энергетики;

6) переориентацией топливно-энергетического комплекса (ТЭК) на решение социальных задач общества и возросшими требованиями по охране окружающей среды.

Основные направления энергетической политики разработаны правительством РФ и утверждены указом президента № 472 от 07.08.1995 г.

Тенденции и государственное регулирование производства и потребления энергии в промышленно развитых странах За 90 лет XX в. энергопотребление в мире увеличилось более чем в 5 раз. При существующей тенденции общемировое потребление энергии, составляющее сегодня 8 млрд т нефтяного эквивалента (ТНЭ) в год, за XXI в. возрастет в 4-6 раз и достигнет 25-50 млрд ТНЭ в год.

В первой половине XXI в. революций в этой области не предвидится и большую часть прироста потребления энергии будут обеспечивать невозобновляемые ресурсы: природный газ, нефть, уголь.

Максимальный уровень добычи топливного сырья ожидается между 2010 и 2020 г.г. Доля природного газа в мировом энергобалансе возрастет с 23 до 30%. Мировые ресурсы угля оцениваются в 1000 млрд т, природного газа в 130 трлн. м3, нефти в 140 млрд т.

Абсолютный максимум годового прироста мирового энергопотребления достигнут в 1990 г. В последующие годы наметилось снижение прироста, что говорит об энергосберегающих усилиях, предприняты развитыми странами.

Структурные изменения мирового баланса за последние лет:

1) возрастание доли природного газа;

2) некоторое увеличение доли угля;

3) заметное снижение доли нефти.

Вместе с изменением структуры баланса в мире наблюдается углубление неравномерности производства и потребления энергии.

США, Япония, Западная Европа, занимая менее 10% территории Земли и имея менее 20% населения, потребляют более 55% природных ресурсов, производя 65% электроэнергии.

Неравномерность энергопотребления обусловлена:

1) географическими и климатическими условиями;

2) уровнем развития промышленности, транспорта, связи;

3) структурой промышленности;

4) уровнем жизни населения;

5) качеством предоставляемых услуг;

6) культурой энергопотребления;

7) ценой энергоресурсов;

8) структурой потребления энергоресурсов.

Разные страны проходят в своем развитии сходные периоды интенсивности энергопотребления. Момент перелома прироста энергопотребления в развитых странах связывается с первым этапом мирового энергетического кризиса (1973-1974 г.г.). Снижение потребления энергоресурсов в развитых странах сопровождалось вывозом энергоемких технологий (нефтехимия и металлургия, машиностроение и производство строительных материалов) в развивающиеся страны. Характерной чертой структурных изменений в развитых странах является опережающий рост объемов преобразованных видов энергии, в первую очередь электричества.

Инфраструктурный эффект электрификации как результат научно-технического прогресса и как фактор повышения производительности труда порождает волну экономических эффектов по всему межотраслевому комплексу.

Увеличение производства электроэнергии это источник энергосбережения, что объясняется серьезными технологическими преимуществами при производстве, передаче, потреблении, обеспечивающими высокий уровень надежности, качества, управляемости и эффективности.

В условиях США применение электротехнологий взамен огневых технологий, технологий на основе нефти и газа обеспечило снижение энергозатрат в денежном выражении в 3-5 раз.

Более 75% потребляемых энергоресурсов в развитых странах ввозится с других континентов.

Законодательное регулирование энергосбережения в промышленно развитых странах появилось сразу после кризисной ситуации в нефтеснабжении в 1974 г. Ситуация требовала разработки и реализации на государственном уровне комплекса административно-законодательных мер, направленных на повышение эффективности использования топлива и энергии в различных сферах экономики и, следовательно, на обеспечение энергетической безопасности.

Одним из первых мероприятий на пути реализации этой цели стало образование в 1973 году международного энергетического агентства (МЭА), в состав которого сегодня входят 24 промышленно развитые страны. В 1976 году странами МЭА было подписано соглашение о разработке и реализации энергосберегающих программ как на национальном, так и на международном уровне. Во всех странах МЭА признано необходимым иметь в составе государственных органов управления специализированные службы, занимающиеся вопросами энергосбережения. Такие службы созданы в Японии (при министерстве внешней торговли и промышленности), в Испании (при министерстве промышленности, торговли и туризма). В Дании, Ирландии, Канаде, Люксембурге, Норвегии, Турции и США в составе правительства работает министерство энергетики, на которое возложена разработка государственной политики в сфере энергосбережения. В США, Японии, Канаде и Нидерландах приняты специальные законы об энергосбережении. В остальных странах МЭА законодательное регулирование в сфере энергосбережения реализуется с помощью отдельных нормативных актов и правительственных директив.

Комплекс законодательных мероприятий стран МЭА, реализующих государственную энергосберегающую политику:

1) меры финансового (фискального) характера, предполагающие систему выдачи для нужд энергосбережения государственных гарантий, субсидий, льготных займов, кредитов, а также дифференцированного налогообложения, которые закреплены в законодательствах этих стран;

2) организация рекламно-информационных и пропагандистских кампаний;

3) внедрение и периодическое ужесточение стандартов энергоэффективности и системы маркировки энергопотребляемого оборудования и приборов;

4) поддержка и проведение энергоаудитов (энергетических обследований);

5) организация, поддержка и проведение образовательных программ;

6) поддержка НИОКР в сфере энергосбережения.

Производство и потребление энергии в России На территории России сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 13% нефти, 23% угля, 14% урана При этом 88% ресурсов углеводородного сырья морского шельфа России (20% от шельфа мирового океана) сосредоточено в зоне арктических морей, на долю дальневосточных и южных морей приходится соответственно 11 и 1%.

Из каждой добытой в настоящее время в России тонны нефти и угля в полезную энергию превращается не более 1/3, остальное либо теряется, либо бессмысленно тратится потребителем.

Структура потерь топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в России:

Общее потребление ТЭР

Полезно используемая энергия

Всего потери

при добыче, обогащении, транспорте и преобразовании 22% у конечных потребителей

На промышленность приходится 55% конечной потребляемой энергии, из них более чем 50% на нефтепереработку, химические предприятия и предприятия черной металлургии. Остальная часть энергопотребления делится поровну между энергоемкими (цветная металлургия, стройматериалы, целлюлозно-бумажная и пищевая) и неэнергоемкими (машиностроение, радиотехника, металлообработка и т.д.) отраслями промышленности.

Резервы энергосбережения в промышленности РФ (табл. 1) оцениваются в размере от 70-90 млн. тонн условного топлива (т.у.т.) в год.

Потенциал энергосбережения и объемов экономии в период 1998-2005 гг. (из федеральной целевой программы Отрасли ТЭК, Потенци- Экономия Суммарная ИспользоЖКХ и промыш- ал энер- ТЭР в 2005 экономия вание поленности госбере- г. по срав- ТЭР за пери- тенциала комплекса (ТЭК) зяйство (ЖКХ) ленности Всего по отраслям ТЭК, ЖКХ и промышленности Удельная энергоемкость ВВП России в 3 раза выше, чем в США, и в 6 раз выше, чем в Западной Европе и Японии. Причинами такого положения являются:

1) технологическая отсталость производственного потенциала основных фондов;

2) недогрузка производственных мощностей из-за спада в последние годы.

Это привело к росту энергозатрат на многие виды продукции до 40%. Инвестиции на проведение энергосберегающих мероприятий в 3-4 раза ниже, чем затраты на их альтернативную добычу и производство. Макроскопический эффект от снижения удельной энергоемкости ВВП России на каждый процент оценивается ростом национального дохода на 0,3-0,4 %.

Основные причины энергоемкости валового внутреннего продукта России:

1) слабое обновление парка энерго- и топливопотребляющего оборудования, износ которого во многих отраслях составляет 60%, что объясняется недостатком инвестиций;

2) низкий удельный вес оборудования, отвечающего мировому уровню (от 13 до 18%);

3) снижение технологической и производственной дисциплины, что ведет к перерасходу энергоресурсов и потерям от бесхозяйственности;

4) отсутствие экономического механизма, стимулирующего рациональное использование топлива и энергии;

5) запоздалость появления законодательных актов и нормативных документов, направленных на энергосбережение;

6) запоздалость появления региональных систем управления энергосбережением.

Все отмеченные недостатки указывают на необходимость выработки и реализации новой государственной политики РФ в области энергосбережения.

Энергетическая политика РФ в современных условиях Приоритеты энергетической политики РФ:

1) устойчивое обеспечение страны энергоносителями;

2) повышение эффективности использования ТЭР и создание необходимых условий для перевода экономики на энергосберегающий путь;

3) создание надежной сырьевой базы и обеспечение устойчивого развития ТЭК в условиях формирования рыночных отношений;

4) уменьшение негативного воздействия энергетики на окружающую среду;

5) поддержка экспортного потенциала ТЭК и расширение экспорта его продукции;

6) сохранение энергетической независимости и обеспечение безопасности РФ.

Энергетическая политика осуществляется следующим образом:

1) регулирование на федеральном и региональном уровнях цен (тарифов) на энергоресурсы;

2) формирование энергетического рынка и создание конкурентной среды в сфере производства и потребления энергии;

3) совершенствование налоговой политики;

4) поддержка строительства важнейших объектов ТЭК и реализация энергосберегающих проектов;

5) разработка и осуществление мероприятий, связанных с созданием сезонных запасов топлива на электростанциях и для населения;

6) закачка газа в подземные хранилища и завоз топлива в северные районы;

7) селективная поддержка предприятий и объектов социальной сферы;

8) адресная поддержка малоимущих слоев населения с целью компенсации расходов, вызванных приведением тарифов на топливо и энергию в соответствие с их реальной стоимостью.

В научно-технической сфере энергетическая политика предусматривает:

1) разработку технологий, обеспечивающих ускоренное техническое перевооружение действующих и создание новых объектов энергетики;

2) обеспечение безопасности АЭС, создание новых поколений безопасных ядерных энергоустановок;

3) создание и организацию серийного производства установок малой энергетики, в том числе с использованием гидроэнергетики, солнечной, ветровой, геотермальной энергии и других нетрадиционных источников энергии;

4) повышение эффективности работ по поиску, разведке и разработке месторождений ТЭР с учетом экологических требований;

5) глубокую переработку и комплексное использование ТЭР.

В 1997-1998 гг. была разработана, согласована и принята решением республиканской энергетической комиссии концепция целевой программы Республики Татарстан «Энергосбережение в Республике Татарстан на 1999-2005 годы». Основанием для разработки программы является закон РТ об энергосбережении № 1816 от 21.10.98 г.

Задачи республиканской программы:

1) совершенствование правовой, нормативной и финансовоэкономической базы энергосбережения;

2) внедрение передовых наукоемких, энергосберегающих технологий, снижение удельного потребления ТЭР в ТЭК, промышленности, ЖКХ, сельском хозяйстве, строительстве, транспорте;

3) использование альтернативных источников энергии;

4)подготовка квалифицированных кадров в области энергосбережения;

5) пропаганда через средства массовой информации передового опыта энергосбережения на производстве, ЖКХ и в быту.

Программа состоит из трех блоков, внутри которых имеется ряд подпрограмм:

1).Правовое, организационно-методическое, кадровое обеспечение энергосбережения.

2) Внедрение эффективных технологий производства и экономичных способов потребления ресурсов.

3) Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) по использованию альтернативных источников и созданию принципиально новых и эффективных энергосберегающих технологий.

Программа построена по отраслевому и территориальному принципу.

Источники финансирования республиканской программы:

собственные и заемные средства предприятий, бюджеты районов и городов РТ, средства бюджета РТ, в том числе республиканский фонд общеотраслевых и межотраслевых НИОКР, фонд приватизации РТ, экологический фонд РТ, средства федеральных внебюджетных фондов и федерального бюджета.

Нормативно-правовая и нормативно-техническая база Иерархия нормативно-правовой базы. Энергосбережение это начальный этап структурной перестройки всех отраслей хозяйства страны. Необходимо создать такие условия, которые определили бы интерес к энергосбережению всех участников процесса: органов власти, энергопроизводителей, энергопотребителей, финансовых структур и т.д.

Иерархия нормативно-правовой базы:

- Конституция РФ;

- Гражданский кодекс РФ;

- федеральные законы;

- указы Президента РФ;

- постановления и решения правительства РФ;

- региональные законы и постановления (решения) администрации регионов;

- постановления и решения муниципальных образований;

- приказы и распоряжения руководителей предприятий и организаций всех форм собственности.

Содержание и анализ основных нормативно-правовых документов по энергосбережению. Конституция РФ, принятая 12.12.1993 г., разделила полномочия между федеральными и иными органами власти. Согласно статьям 73 и 76 вне пределов ведения РФ субъекты РФ обладают всей полнотой государственной власти, что отдает вопросы регулирования в области энергетики на уровне АО-энерго и ниже в ведение субъектов федерации.

Гражданский кодекс РФ об административных правонарушениях (ст. 90) устанавливает ответственность руководителей предприятий, учреждений и организаций за расточительное использование тепловой и электрической энергии.

В § 6 Гражданского кодекса рассматриваются правила заключения, изменения и расторжения договора энергоснабжения, в том числе с населением, методы учета качества поданной потребителю энергии, необходимость поддержания стандартов качества электроэнергии, обязанности покупателей по содержанию и эксплуатации сетей и оборудования, ответственность по договору.

В настоящее время на федеральном уровне приняты два закона:

• № 41-ФЗ от 14.04.1995 г. «О государственном регулировании тарифов на электроэнергию и тепловую энергию в РФ»;

• № 28-ФЗ от 03.04.1996 г. «Об энергосбережении».

В законе о тарифах ничего не сказано о дифференцированных тарифах, которые являются мощным рычагом энергосбережения, упущен учет в тарифах принципов и результатов исполнения тарифной политики для энергосбережения. В этом законе прописаны нормативно-методическая основа деятельности, вопросы формирования федеральной и региональных энергетических комиссий (ФЭК и РЭК), правовой статус ФЭК как самостоятельного юридического лица, полномочия ФЭК и РЭК, порядок разрешения разногласий и споров, возникающих при государственном регулировании тарифов.

Закон об энергосбережении носит декларативный характер и не имеет прямого действия.

Указ Президента РФ № 220 от 28.02.1995 г. «О необходимых мерах по государственному регулированию естественных монополий РФ» устанавливает необходимость образования федеральных органов исполнительной власти по регулированию естественных монополий, в том числе в сфере производства и передачи тепловой энергии.

Указ Президента РФ № 1194 от 29.11.1995г. «О федеральной энергетической комиссии РФ».

Указ Президента РФ № 472 от 07.05.1995 г. «Основные направления энергетической политики РФ до 2010 г.».

Постановление Правительства РФ № 1087 от 02.11.1995 г. «О неотложных мерах по энергосбережению» (имеет декларативный характер, но предлагает ряд конкретных организационных мер):

1) пересмотр и утверждение правил учета электроэнергии и тепловой энергии;

2) утверждение положения о регулярном проведении энергетических обследований предприятий, которые используют энергоресурсы в объеме более 6 тыс. т.у.т. в год;

3) создание банка данных о новейших, в том числе конверсионных разработках, повышающих эффективность использования энергоресурсов;

4) включение в Госты (при их разработке и пересмотре) показателей эффективности энергоиспользования, соответствующих мировому уровню.

Ответственность за политику в области энергосбережения этим Постановлением возлагается на Минтопэнерго.

Постановление Правительства РФ № 998 от 02.10.1995 г. «О государственной поддержке создания в РФ энергоэффективных демонстрационных зон» (носит конкретный характер).

Постановление Правительства РФ № 793 от 12.07.1996 г. «О федеральном оптовом рынке электроэнергии (мощности)».

Постановление Правительства РФ № 121 от 04.02.1997 г. «Об основах ценообразования и порядке государственного регулирования и применение тарифов на электроэнергию и тепловую энергию» точно определило субъектов оптового и розничного рынков и их обязанности.

Нормативно-техническая база энергосбережения. За последние годы показатели, регулирующие эффективность энергопотребления, включены в состав 314 ГОСТов, дополнительно разработаны проекты 15 основных ГОСТов при участии Минтопэнерго РФ.

Минстроем России разработаны строительные нормы и правила (СНиПы) в части повышения в 1,5-2 раза уровня теплозащиты, оснащения гражданских и промышленных зданий приборами учета и регулирования потребления энергоресурсов и воды.

Объемы и структура производственных выбросов ТЭК. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) включает в себя предприятия угольной, газовой, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, предприятия энергетики.

Стадии производства ТЭК:

- добыча природных ТЭР;

- транспортировка ТЭР;

- переработка, обогащение, облагораживание, концентрация ТЭР;

- производство преобразованных видов энергии и их транспортировка;

- конечное использование энергии.

Первые четыре стадии наносят наибольший ущерб окружающей среде.

На долю ТЭК приходится около 50% промышленных выбросов вредных веществ в атмосферу, свыше 30% твердых отходов и около 30% сброса загрязненных сточных вод.

Структура промышленных выбросов ТЭК:

1) выбросы вредных веществ с дымовыми газами тепловых электрических станций (ТЭС);

2) тепловые и химические загрязнения водных объектов;

3) изменение климата и изъятие земель под строительство станций, подстанций, линий электропередач, водохранилищ;

4) загрязнение почв;

5) шумовое загрязнение.

Воздействие на окружающую среду в процессах добычи, транспортировки и переработки энергоресурсов. В процесс добычи угля вовлекаются все основные виды природных ресурсов: земельные, лесные, водные, а также недра и приземный слой атмосферы.

Нарушение земель:

1) отсыпка породных отвалов;

2) образование провалов и прогибов земной поверхности, отвалы площадью более 200 га приводят к подъему уровня грунтовых вод и появлению контурного кольца из озер и болот;

3) загрязнение сточными водами шахт и разрезов поверхностных водоемов и подземных водоносных горизонтов;

4) загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в результате выделения пыли и газообразных веществ при буровзрывных работах, экскавации, погрузке и транспортировке горной массы, отвалообразовании, при самовозгорании угля и породных отвалов.

На нефтяных и газовых месторождениях сильное воздействие на природную среду оказывается на территории самих месторождений, вдоль магистральных трубопроводов и вблизи населенных пунктов.

Из-за извлечения из недр газа и подземных вод, нефти, поддерживающих пластовое давление, происходят необратимые деформации земной поверхности, значительное её опускание.

Основные загрязнения атмосферы в районах нефтедобычи:

- легкие углеводороды (от метана до пентана);

- оксиды серы, азота, углерода и твердые частицы.

В угольной промышленности интенсивное пылеобразование происходит при проведении погрузочных и разгрузочных работ, транспортировании, пересыпке угля с конвейера на конвейер, при сдувании угля с открытых складов, перевозке в открытых вагонах.

При транспортировке нефти по магистральным трубопроводам также загрязняются атмосфера, почва и водоемы.

Предприятия, перерабатывающие первичные ТЭР (углеобогатительные и брикетные фабрики, нефте- и газоперерабатывающие заводы) ежегодно выбрасывают в атмосферу:

• брикетные фабрики до 35 млрд м3 загрязненного воздуха, содержащего более 30 тыс. т угольной пыли;

• углеобогатительные фабрики до 100 млрд. м3 загрязненного воздуха, содержащего 35тыс. т пыли и 3,5 тыс. т диоксида серы.

Основными источниками этих загрязнений являются сушильные установки.

Факторы загрязнения на нефтеперерабатывающих производствах:

1) расположение технологического оборудования на открытых площадках;

2) неполная герметизация оборудования;

3) неудовлетворительная работа очистных сооружений.

Наиболее сильное воздействие на окружающую среду оказывают процессы производства преобразованных видов энергии при сжигании энергоносителей.

Факторы загрязнения на ТЭС:

1) выброс дымовых газов;

2) тепловое и химическое загрязнение водных объектов;

3) загрязнение почв вредными выбросами;

4) шумовое загрязнение;

5) изъятие земель под строительство станций, подстанций и ЛЭП;

6) загрязнение стоков, связанное с промышленной водоподготовкой, консервацией и промывкой оборудования, гидротранспортом твердых отходов.

Энергопроизводство выдает товарный продукт в виде электрической и тепловой энергии, трансформированной из потенциальной энергии топлива. При этом материальные ресурсы полностью превращаются в отходы (продукты сгорания), выбрасываемые полностью в окружающую среду. Отходы превышают массу используемого топлива (при сжигании природного газа - в 5 раз, при сжигании антрацитов - в 4 раза) за счет включения в процесс азота и кислорода воздуха.

Вместе с продуктами сгорания выбрасываются зола и примеси исходного топлива. Около 30% потенциальной энергии топлива на ТЭС преобразуется в товарный продукт, остальное рассеивается в окружающую среду в виде теплой воды и газа. Существующие водоочистные сооружения и пылегазоулавливающие установки способны улавливать из нескольких десятков вредных веществ единицы. Остальное поступает в природу.

Таким образом: Экологические мероприятия в производстве ТЭР, направленные на достижение нормативов, требуют сегодня значимых капитальных и эксплуатационных затрат.

Тепловые отходы, пути их утилизации. Тепловые загрязнения (табл. 2) являются экологически вредным фактором. В России 88% эмиссии парниковых газов связано с деятельностью энергетического сектора.

Динамика теплового загрязнения в мире от энергетических Мощность потока теплового загрязнения, млн МВт Отвод тепла в окружающую среду, млн Гкал Температура это важнейший из абиотических факторов, влияющих на процессы, в мире протекающие в микроорганизмов, на выживание животных и организмов.

Для каждого вида существует свой интервал температур, благоприятный для обитания. Изменение температуры может вызвать изменение конкурентных позиций различных видов. В исследованиях показано, что при температуре 31°С количество видов сокращается вдвое, чем при 26°С. А при повышении температуры до 34°С исчезают еще 24% видов. Такие экосистемы гораздо менее устойчивы, чем исходные, более сложные.

Проблема теплового загрязнения имеет два измерения: глобальное (планетарное) и локальное.

В 2000 г. масштаб глобального теплового загрязнения составил 0,019% от поступающей на землю солнечной радиации. В промышленно-развитых странах установлены пределы теплового загрязнения. В Европе принято, что вода в реках не должна подогреваться больше чем на 3°С по сравнению с естественной температурой водоема, а в озерах – более чем на 1,3°С. В США нагревание воды в реках не должно превышать 3°С, а в озерах 1,3°С, в прибрежных водах морей и океанов 0,8°С летом и 2°С в остальное время.

В России согласно «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», действующим с 1975 г., температура воды в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца за последние 10 лет.

Статистика тепловых выбросов:

1) отходы использования тепла 18% (в атмосферу);

2) отопление и горячее водоснабжение 22%;

3) теплоконденсация на ТЭС 42% (в водоем).

Способы утилизации тепловых отходов:

1) орошение сельскохозяйственных земель;

2) использование в тепличном хозяйстве;

3) подогрев свежей воды, поступающей на электростанцию для предупреждения осаждения солей на стенках трубопроводов;

4) перегонка мазута и других тяжелых продуктов;

5) получение дополнительной энергии с помощью термоэлементов.

1. Основные мировые тенденции производства и потребления энергии.

2. Производство и потребление энергии в России.

3. Основные причины энергоемкости валового внутреннего продукта России.

4. Государственное регулирование энергопотребления в промышленно развитых странах.

5. Энергетическая политика РФ в современных условиях.

6. Иерархия нормативно-правовой базы.

7. Содержание и анализ основных нормативно-правовых документов по энергосбережению.

8. Нормативно-техническая база энергосбережения.

9. Объемы и структура производственных выбросов ТЭК.

10. Воздействие на окружающую среду в процессах добычи, транспортировки и переработки энергоресурсов.

11. Тепловые отходы, пути их утилизации.

Глава II. ЭНЕРГОАУДИТ ПРОМЫШЛЕННЫХ

ПРЕДПРИЯТИЙ

Увеличение стоимости энергоресурсов диктует необходимость ревизии системы энергоснабжения и энергопотребления с целью нахождения возможностей снижения потерь энергоресурсов и их экономии во всех звеньях системы.

Энергоаудит технико-экономическое инспектирование систем энергогенерирования и энергопотребления предприятия с целью определения возможностей экономии затрат на потребляемые ТЭР, разработки технических, организационных и экономических мероприятий, помогающих предприятию достигнуть реальной экономии денежных средств и энергоресурсов.

Основы и порядок проведения энергоаудита Энергоаудит, его цели, задачи и классификация.

Задачи энергоаудита:

Выявить источники нерациональных энергозатрат и неоправданных потерь энергии.

Разработать на основе технико-экономического анализа рекомендации по ликвидации, источников нерациональных энергозатрат и неоправданных потерь энергии предложить программу по экономии энергоресурсов и рациональному энергоиспользованию, очередность реализации предлагаемых мероприятий с учетом объемов затрат и сроков окупаемости.

Цель энергоаудита: обследование организаций для определения эффективности энергоиспользования, оценки потенциала энергосбережения и разработки наиболее эффективных способов его организации.

Виды энергоаудитов:

1) предпусковой и предэксплуатационный - это энергоаудит заложенных в проект энергосберегающих технических решений, соответствие их современным требованиям ГОСТов и СНиПов;

2) первичный - экспресс-анализ резервов энергосбережения с целью оценки необходимости проведения глубокого энергетического обследования, определение планируемого объема затрат и стоимости энергоаудита, подготовка договора на проведение энергообследования;

3) полный (повторный) глубокое энергообследование предприятия с целью определения эффективности использования потребляемых энергоресурсов: электроэнергии, теплоты, сжатого газа, воды, сжигания газа;

4) внеочередной проводится в случае, когда по ряду косвенных признаков возникли предположения о резком снижении эффективности использования ТЭР;

5) локальный обследование эффективности использования отдельных видов ТЭР либо режимов работы наиболее энергопотребляющих установок и агрегатов.

Правовая база энергетических обследований предприятий. Субъекты энергоаудита. Финансирование энергоаудита.

Энергоаудит предприятий выполняется на основе следующих документов:

1) Закон № 23-ФЗ от 03.04.1996 г. «Об энергосбережении».

2) Закон № 158-ФЗ от 25.09.1998 г. «О лицензировании отдельных видов деятельности».

3) Указ Президента РФ № 472 от 07.05.1995 г. «Об основных направлениях энергетической политики и структурной перестройки ТЭК РФ на период до 2010 г.».

4) Постановление Правительства РФ № 80 от 24.01.1998 г. «О федеральной целевой программе «Энергосбережение России» на 1998-2005 г.».

5) Постановление Правительства РФ № 1087 от 02.11.1995 г. «О неотложных мерах по энергосбережению».

6) Федеральная целевая программа «Энергосбережение России»

на период 1998-2005 г (разработана Минтопэнерго РФ в 1998 г).

7) Руководящий документ Минтопэнерго РД 3438.128-95 «Методические указания по выдаче специальных разрешений (лицензий) в области энергетики», 2-е изд. 1997 г.

8) Положение о проведении энергообследований предприятий (Минтопэнерго, 1998 г.).

9) Временные руководящие указания по организации работ в сфере энергосбережения в управлениях государственного энергетического надзора в субъектах РФ (департамент Госэнергонадзора и энергосбережения Минтопэнерго РФ 1998 г.).

Субъекты энергоаудита.

Согласно приведенным выше документам энергоаудитам подлежат все предприятия, организации и фирмы независимо от организационно-правовых форм и форм собственности. Обязательному обследованию один раз в 5 лет подлежат предприятия с суммарным энергопотреблением более 6 тыс. т.у.т. в год и предприятия, финансируемые или имеющие дотации на энергоресурсы из госбюджета.

Право на проведение энергоаудита потребителей ТЭР имеют:

1) региональные (территориальные) органы Госэнергонадзора России;

2) организации, имеющие лицензию на проведение энергоаудита.

Энергоаудитор в своих действиях должен руководствоваться:

- законами РФ;

- актами органов государственной власти субъектов РФ;

- правилами пользования электрической, тепловой энергии, газа;

- правилами учета электрической, тепловой энергией, газом;

- временными руководящими указаниям по организации работ в сфере энергосбережения в управлениях Госэнергонадзора в субъектах РФ;

- правилами техники безопасности, правилами техники эксплуатации в электроустановке.

Требования, предъявляемые к энергоаудитору:

- обладание правами юридического лица;

- обладание необходимым инструментальным, приборным и методологическим оснащением;

- наличие квалифицированного и аттестованного персонала;

- опыт работы в соответствующей области деятельности;

- обладание лицензией Минтопэнерго, выдаваемой согласно Методическому указанию РД 3438.129-95;

- обладание аккредитацией в территориальном Управлении Ростехнадзора.

Финансирование энергоаудита.

Затраты на проведение энергоаудитов бюджетных, муниципальных и унитарных предприятий и организаций оплачиваются за счет средств, выделяемых из федерального бюджета, бюджета субъекта федерации или бюджетов органов самоуправления. Остальные организации проводят энергообследования за счет собственных средств.

Ценник на выполнение работ по обследованию предприятий, выявлению возможных резервов экономии топливноэнергетических ресурсов, составлению энергетического паспорта объекта и экспертизы проектов систем производства, распределения и потребления ТЭР по разделу энергосбережения и повышения эффективности работы разработан Московским агентством по энергосбережению правительства Москвы. Составлен на основании Прейскуранта Минжилкомхоза РСФСР № 26-05-204-01, (книга 2-я «Наладка энергетического оборудования», М., 1990) с акцентом на выполнение энергосберегающих мероприятий и Прейскуранта № 06-05-45 (книга 2-я «Оптовые цены на ремонт и наладку электроэнергетического, энерготехнологического оборудования и средств измерений, выполняемые предприятиями Минхимнефтепрома СССР»

М., 1990.

Порядок проведения энергоаудита.

Сбор документальной информации. Энергоаудит включает два этапа: предварительный и основной. Предварительный этап служит для составления программы энергоаудита, заключающейся в определении основной характеристики обследуемого предприятия: общие сведения о предприятии, организационная структура, состав основных зданий, ассортимент выпускаемой продукции, состав потребляемых энергоресурсов, продаваемые энергоресурсы, установленные мощности подразделений, основные потребители по видам энергоресурсов, наличие средств учета энергоресурсов. Информация фиксируется в типовых формах.

Источники информации:

- беседы и анкетирование руководства и технического персонала;

- схемы энергоснабжения и учета энергоресурсов;

- отчетная документация по коммерческому и техническому учету энергоресурсов;

- счета от поставщиков энергоресурсов;

- суточные, недельные и месячные графики нагрузки;

- данные по объему, произведенной продукции, ценам и тарифам;

- техническая документация на технологическое и вспомогательное оборудование (технологические схемы, спецификации, режимные карты, регламенты и т.д.);

- отчетная документация по ремонтным, наладочным, испытательным и энергосберегающим мероприятиям;

- перспективные программы, технико-экономические обоснования, проектная документация на технологические или организационные усовершенствования, планы развития предприятия.

Предприятие должно предоставить энергоаудиторам всю имеющуюся документальную информацию не менее чем за 24 последних месяца, при этом оно отвечает за достоверность представленной информации.

В конце предварительного этапа составляется программа основного этапа энергоаудита, которая согласовывается с руководством предприятия и подписывается двумя сторонами.

Инструментальное обследование Инструментальное обследование проводится в следующих случаях 1) Для восполнения информации, недостающей для оценки эффективности энергоиспользования;

2) при возникновении сомнений в достоверности предоставленной информации.

В процессе энергетических обследований производятся инструментальные измерения параметров действительных режимов эксплуатации энергогенерирующего и потребляющего оборудования, эффективности систем распределения энергетических ресурсов. Для проведения инструментального обследования (ИО) применяются стационарные или переносные специализированные приборы (табл. 7.3).

Приборы, применяемые для проведения энергетических обследований, должны отвечать следующим требованиям:

- обеспечивать возможность проведения измерений без врезки в обследуемую систему, без остановки работающего оборудования;

- компактны, легки, надежны, транспортабельны;

- удобны и просты в работе;

- универсальны, надежны, точны и защищены от внешних воздействий;

- обеспечивать регистрацию измеряемых показателей в автономном режиме с передачей собранной информации в виде, удобном для компьютерной обработки.

В настоящее время имеется широкий ассортимент приборов иностранного и отечественного производства, удовлетворяющих этим требованиям (табл. 3). В зависимости от характера измеряемых параметров приборы можно разделить на электроизмерительные и теплотехнические.

Специализированные приборы для проведения инструментального обследования Измеряемый параметр О2,СО2,СО,NO,NO2,SO2, коАнализатор горения электронэффициент избытка воздуха, Расход жидкостей, t 200 °С, 3 скорость 0-12 м/с, диаметр труб 15-2000 мм.

Расход жидкостей, t 100 °С, Ультразвуковой расходомер диаметр труб 50-215 мм Толщина стенок металличе- Ультразвуковой толщиномер Скорость воздуха и темпераТермосенемометр КМ 12 Освещенность рабочих мест Люксметр Анализ графиков электричеТрехфазный анализатор элекской нагрузки и показателей качества электроэнергии 14 Накопитель информации 15 Запыленность уходящих газов При ИО предприятие делится на системы или объекты, которые подлежат комплексному исследованию. Система энергоснабжения предприятия включает:

1) сооружения и установки, обеспечивающие прием, трансформацию и аккумуляцию энергоресурсов и энергоносителей от районных или объединенных энергоснабжающих предприятий;

2) электростанции и участки предприятия для централизованной выработки остальных, необходимых потребителям предприятия энергоресурсов и энергоносителей, их трансформации и аккумуляции (котельные, насосные, компрессорные, воздухоразделительные станции и т.д.);

3) утилизационные участки и станции, производящие энергоносители за счет использования ВЭР технологического комплекса предприятия;

4) трубопроводные и иные подсистемы, обеспечивающие транспортировку к потребителям предприятия и распределение между ними энергоносителей и энергоресурсов, произведенных его энергостанциями, утилизационными установками, а также полученных со стороны энергоснабжающих организаций.

Обработка и анализ полученной информации. Методы анализа применяются к отдельному объекту или предприятию в целом и подразделяются на физические и финансово-экономические.

Физический анализ оперирует с физическими (натуральными) величинами и имеет цель - определять характеристики эффективности энергоиспользования.

Физический анализ включает в себя:

1) определение состава объектов, по которым проводится анализ, при этом объектами могут служить отдельные потребители, системы, технологические линии, цеха, подразделения и предприятие в целом;

2) нахождение распределения всей потребляемой объектами энергии по отдельным видам энергоресурсов и энергоносителей (электроэнергии, топлива, тепловой энергии и т.д.), для чего данные по энергопотреблению приводятся к единой системе измерения;

3) определение для каждого объекта факторов, влияющих на энергопотребление (для технологического оборудования выпуск продукции, для систем отопления наружная температура, для систем передачи и преобразования энергии выходная, полезная энергия и т.д.);

4) вычисление удельного энергопотребления по отдельным видам энергоресурсов и объектам (отношение энергопотребления к выпуску продукции);

5) определение удельного энергопотребления, которое сравнивается с нормативными значениями, после чего делается вывод об эффективности энергоиспользования, при нормативные значения могут быть заданы, рассчитаны или взяты из зарубежных данных;

6) определение прямых потерь различных энергоносителей за счет утечек, недогрузки, потерь, простоев, неправильной эксплуатации и других нарушений;

7) выявление наиболее неблагоприятных объектов с точки зрения эффективности энергоиспользования.

Финансово-экономический анализ проводится параллельно с физическим и имеет цель - придать экономическое обоснование выводам, полученным на основании физического анализа. На этом этапе вычисляется распределение затрат на энергоресурсы по всем объектам энергопотребления и видам энергоресурсов. Оцениваются прямые потери в денежном выражении. Финансово-экономические критерии имеют решающее значение при анализе энергосберегающих рекомендаций и проектов.

Разработка рекомендаций по энергосбережению.

При разработке рекомендаций необходимо:

1) определить техническую суть предлагаемого усовершенствования и принципы получения экономии;

2) рассчитать потенциальную годовую экономию в физическом и денежном выражении;

3) определить состав оборудования, необходимого для реализации рекомендаций, его примерную стоимость, стоимость установки и ввода в эксплуатацию;

4) рассмотреть все возможности снижения затрат (изготовление и монтаж оборудования силами самого предприятия);

5) определить возможные побочные эффекты от внедрения рекомендаций, влияющих на реальную экономическую эффективность;

6) оценить общий экономический эффект предлагаемых рекомендаций.

После оценки экономической эффективности все рекомендации классифицируются по трем критериям:

1) беззатратные и низкозатратные (осуществляются в порядке текущей деятельности предприятия);

2) среднезатратные (осуществляются за счет собственных средств предприятия);

3) высокозатратные (требуют дополнительных инвестиций и займов).

Все энергосберегающие рекомендации (табл. 4)сводятся в одну таблицу, где располагаются в порядке снижения их эффективности (наиболее оптимальная очередность их выполнения).

Наименование систем или потребление Рекомендации по энергосбережению энергоресурсов Системы электрокомпенсирующих устройств и регуляторов напряжения.

снабжения Системы топливо- Выравнивание суточного графика потребления, подснабжения держание заданных температур и давлений Энергоприемники:

- электропривод Увеличение коэффициентов загрузки и КПД. Применение частотного регулирования. Ограничение холостого Настройка топочных режимов, применение автоматических регуляторов, улучшение теплоизоляции наружных поверхностей, уплотнение заслонок и трата, забор воздуха из помещения цеха, утилизация тепла отходящих - электропечи газов. Установление регенераторов и регенеративных Предварительный подогрев шихты за счет тепла уходящих газов. Оптимизация и автоматизация режимов работы с помощью ЭВМ. Снижение времени цикла работы -электросварочные установки печи. Повышение КПД и коэффициента мощности Оптимальный выбор способа сварки и источников питания. Введение точечной, рельефной и шовной сварки на - электролизные ус- жестких режимах (повышенный ток при сниженном тановки времени сварки). Снижение электрических и тепловых Поддержание оптимальной температуры электролита, увеличение катодной плотности электролита, контроль Применение ЭВМ для управления режимов работы. Повышение КПД и коэффициента мощности преобразованных установок Осветительные Максимальное использование естественного осустановки вещения в сочетании с автоматическим управлением искусственным освещением. Внедрение зонного управления освещения. Более широкое применение комбинированного освещения. Правильный выбор системы освещения и типов источников света. Окраска помещений в светлые Системы топления Внедрение систем учета и измерения температуи горячего водо- ры. Внедрение индивидуальных и групповых снабжения термостатов. Теплоизоляция трубопроводов, теплообменников и арматуры, устранение утечек Внедрение центральных и индивидуальных регуляторов. Рекуперация тепла. Исключение переСистемы вентилягрева и переохлаждения. Включение только тоции и кондициогда, когда в помещении находятся люди или конеров гда идут технологические процессы. Минимизация объемов приточного и отработанного воздуха Внедрение систем учета и измерение расходов.

Система водо- Устранение утечек. Внедрение оборочных систем снабжения водоснабжения. Модернизация электропривода Система воздухо- Устранение утечек, осушение воздуха, оптимизаснабжения ция системы распределения воздуха. Применение систем регулирования давления. Секционирование компрессоров, модернизация их электроприводов. Ограничение расхода охлаждающей воды.

Использование воздуходувок с низким давлением. Сокращение потерь в воздуховодах. Использование охлаждающей воды выходного охладителя для рубашек цилиндров Холодильные ус- Устранение воздуха из хладагента и заполнение тановки системы до нужного уровня. Очистка холодных поверхностей. Установка систем регулирования камер. Снижение расхода охлаждения воды и величины подпитки. Модернизация электропривода. Отключение установок, если охлаждение не Правильный выбор числа одновременно работающих компрессоров Здания Дополнительная изоляция стен и перекрытий.

вентиляции, кондиционирования, водоснабжения Перевод с угля и жидкого топлива на газ. Настройка оптимальных режимов котлов. Применение автоматических регуляторов режима. Применение контактных теплообменников для снижения температуры продуктов сжигания, выбрасываемых в дымовую трубу. Применение увлажнителей дутьевого воздуха. Применение конденсационных утилизаторов для предварительного наКотельные грева сетевой воды. Применение блочных инжекторных горелок. Теплоизоляция наружных поверхностей, уплотнение клапанов и тракта. Забор воздуха из помещения котельной, внедрение непрерывной автоматической продувки. Внедрение систем учета расходов энергоресурсов и энергоносителей. Модернизация насосов, вентиляторов Оформление отчета.

Отчет по энергосбережению должен содержать описательную и аналитическую части.

В описательной части представляется вся информация об обследуемом предприятии, имеющая отношение к вопросам энергоиспользования, а также общая характеристика предприятия.

В аналитической части приводятся физический и финансовоэкономический анализ эффективности энергоиспользования. Описываются энергосберегающие рекомендации и порядок их выполнения.

Сводная таблица энергосберегающих рекомендаций выносится в начало или конец отчета и оформляется в виде общих выводов по работе. Отчет должен быть кратким и конкретным.

Все работы и материалы обследования выносятся в приложения.

Основные числовые данные (состав энергоресурсов, ассортимент выпускаемой продукции, структура энергопотребления, структура затрат на энергоносители и т.д.) необходимо представить в виде таблиц и круговых диаграмма, суточные, недельные и годовые графики потребления различных видов энергоресурсов в виде линейных или столбчатых графиков.

Схема организации энергообследований промышленных Система энергоснабжения промышленных предприятий (рис.

1) единый, взаимосвязанный технологический и экономический комплекс, включающий в себя энергостанции и установки, которые производят одни виды энергоносителей, а потребляют другие их виды, связывая подсистемы друг с другом и оказывая влияние на режимы и показатели работы каждой из них. Связи между подсистемами возникают через технологические аппараты и установки, которые потребляют энергоносители от одних подсистем, а произведенные за счет ВЭР и утилизационных установок иные энергоносители - через другие подсистемы.

ГСС ГПР

ЭСС ГПП

Рис.1. Структурная схема энергоснабжения крупного промышленного предприятия:

ПП промышленное предприятие;

КЦ ПП комплекс цехов промышленного предприятия;

ЭСС электроснабжающая система;

Кот котельная;

ВРС воздухоразделительная станция;

УУ утилизационные установки;

Стандартная схема энергообследования промышленных предприятий приведены на рис. 2.

Рис. 2. Схема организации энергообследований промышленных предприятий Энергетические процессы на предприятиях (табл. 5):

1) Силовые процессы это процессы, на которые расходуется механическая энергия, необходимая для привода различных механизмов и машин (насосы, вентиляторы, компрессоры, дымососы, металлорежущие станки, подъемно-транспортное оборудование);

2) Тепловые процессы это процессы, расходующие тепло различных потенциалов:

а) высокотемпературные Т > 773 К (термические: термообработка, нагрев под прокатку, ковку, штамповку, плавление металлов; термохимические: производство стали, ферросплавов, выплавка чугуна, никеля, производство стекла, цемента и т.д.);

б) среднетемпературные 423 К< Т < 773 К (сушка, варка, выпаривание, нагрев, мойка);

в) низкотемпературные 120 К< Т < 423 К (отопление, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха и т.д.);

г) криогенные Т < 120 К (разделение воздуха на составляющие, сжижение и замораживание газов);

3) Электрохимические и электрофизические процессы (электролиз металлов и растворов, электрофорез, электролучевая и светолучевая обработка металлов, плазменная и ультразвуковая обработка металлов);

4) Освещение.

Энергетические процессы и потребление энергоносителей Энергетические Тепловые высокотемпературные Средне и низкотемпературные этом закладываются условия энергетической экономичности. Система электроснабжения включает в себя понижающие трансформаторы и электросети с напряжением 0,4; 0,6 или 10 кВ. Как правило, на промышленных предприятиях ведется постоянный учет расхода электроэнергии, оборудован ее входной коммерческий учет, на распределительных устройствах для крупных внутренних потребителей установлены электросчетчики.

Составляется схема электроснабжения предприятия от точки раздела с энергосистемой до электроприемников. На схеме намечаются точки, в которых нужно проводить инструментальное исследование. Для понижающих трансформаторов записываются показания счетчиков активной и реактивной энергии через каждый час в течение суток, а также показатели качества напряжения (отклонение, колебание, несимметрия, несинусоидальность) в течение суток.

Для сетей с напряжением выше 1000 В определяются их параметры (тип, сечение, длина, способ прокладки) и записываются графики тока в период максимальной нагрузки в течение часа.

Имеющее место сокращение объемов выпуска продукции на предприятиях России привело к тому, что системы электроснабжения эксплуатируются не в номинальных режимах, электрооборудование недогружено, что становится причиной увеличения доли потерь в трансформаторах, электродвигателях, снижения значения cos в системе электроснабжения.

Потери активной электроэнергии в трансформаторе рассчитываются по формуле где Р’хх=Рхх+КипQхх - приведенные потери мощности холостого хода трансформатора, кВт; в расчетах следует принимать по каталогу равными потерям в стали (для трансформатора ТМ-1000/ Рхх =2,1-2,45 кВт); Р’кз=Ркз+КипQкз - приведенные потери мощности короткого замыкания, кВт; в расчетах следует принимать равными по каталогу потерям мощности в металле обмоток трансформатора (для приведенного выше трансформатора Ркз = 12,2-11,6 кВт); Кз=Iср/Iн - коэффициент загрузки трансформатора по току; Кип - коэффициент изменения потерь, зависящий от передачи реактивной мощности (для промышленных предприятий, когда величина его не задана энергосистемой, следует принимать в среднем равным 0,07)кВт/кВАр; То - полное, число часов присоединения трансформатора к сети; Тр - число часов работы трансформатора под нагрузкой за учетный период; Qхх=SнтIхх/100 -постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого хода трансформатора, кВАр; Qкз=Sнтuk/100 -реактивная мощность, потребляемая трансформатором при полной нагрузке, кВАр; Iхх - ток холостого хода, % (1,4 - 2,8%); uk - напряжение короткого замыкания, % (5,5%); Sнт - номинальная мощность трансформатора, кВА ( кВа); Iср - средний ток за учетный период, А ; Iнт - номинальный ток трансформатора. (Потери активной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора равны 4,41 кВт).

Потери реактивной энергии за учетный период Эр= SнтIххТ0/100 + SнтukТР /100 (потери реактивной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора 28 кВт, суммарные потери 32,41 кВт, что при цене 330 руб./кВт составит около 940 тыс. руб. за год).

Потери активной энергии в трансформаторе при известной продолжительности времени его нахождения в включенном состоянии можно оценить по среднему значению коэффициента загрузки трансформатора (Кз=Iср/Iн+Nср/Nном), по процессу потерь мощности в трансформаторе от- величины номинальной мощности трансформатора и продолжительности нахождения трансформатора под нагрузкой за отчетный период. Влияние материалов трансформатора на его потери приведено в табл.7.

Влияние материалов трансформатора на его потери Номинальная мощность трехфазного транс- Кремние- Аморф- Кремниевая Аморфная форматор, кВА вая сталь ная сталь сталь сталь При обследовании следует оценивать степень загрузки трансформаторных подстанций, выключать незагруженные трансформаторы, увеличивая степень загрузки остальных. При этом необходимо принять меры по защите изоляции трансформаторов от влаги. Попытка сделать линию разграничения с энергосбытом по низкой стороне, с уходом от управления загрузкой трансформаторов путем отключения не снимает проблемы.

Потери электроэнергии на какой-либо линии электроснабжения предприятия за учетный период составляют где Кф - коэффициент формы графика суточной нагрузки (для электрических нагрузок большинства промышленных предприятий Кф=1,01-1,10), Кф=Iск/Iср, здесь Iск - среднеквадратичная величина тока; Iср - средняя величина тока (Iср - средняя за характерные сутки величина тока линии); Iср =(Э2а+Э2р)/3 Utр или Iср = Эа / 3 Utp cos ), здесь Эа Эр - расходы активной и реактивной энергии за характерные сутки, кВт ч; U - линейное напряжение, кВ; coscpCB- средневзвешенная величина коэффициента мощности линии; ТР - число рабочих часов за характерные сутки (за учтённый период); Rэ - эквивалентное активное сопротивление линии.

Необходимо также оценить эффективность работы компенсационных устройств, проанализировать влияние изменения cos на потери в сетях в течение суток (табл. 7), подобрать режимы эксплуатации косинусных батарей (рис. 3) и при наличии синхронных двигателей, работающих в режиме компенсации реактивной мощности, использовать автоматическое управление током возбуждения.

Влияние увеличения cos на снижение реактивных потерь Снижение потерь Рис. 3. Правильная компенсация реактивной мощности электродвигателя 1 - трансформатор, 2 - электродвигатель и, 3 - конденсатор Реактивная мощность при синусоидальном напряжении однофазной сети равна Q=UI sin = P tg, в трехфазной сети - алгебраической сумме фазных реактивной мощности. Уровень компенсируемой мощности QK определяется как разность реактивных мощностей нагрузки предприятия Qn и реактивной мощностью, предоставляемой предприятию энергосистемой Q3:

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются: асинхронные двигатели (45электропечные установки (8%), вентильные преобразователи (10%), трансформаторы всех ступеней трансформации (20-25%).

В примере без использования конденсатора нагрузка на трансформатор и электрическую сеть увеличивается из-за реактивной мощности (пунктирная стрелка). Этого можно избежать, когда только активная мощность (жирная стрелка) влияет на нагрузку (рис. 3б).

Перечень мероприятий, позволяющих повысить cos :

- увеличение загрузки асинхронных двигателей;

- переключение обмотки с треугольника на звезду при снижении до 4,0% мощности, потребляемой асинхронным двигателем, при этом мощность двигателя снижается в три раза;

- применение ограничителей времени работы асинхронных двигателей и сварочных трансформаторов в режиме холостого хода (XX);

- замена асинхронных двигателей синхронными;

- применение технических средств регулирования режимов работы электродвигателей;

- движение нагрузки трансформаторов более 30% от номинальной мощности.

Технические средства компенсации реактивной мощности:

- синхронные электродвигатели в режиме перевозбуждения;

- комплектные конденсаторные батареи;

- статические компенсаторы (управляемые тиристорами реакторы или конденсаторы).

Общие требования к компенсаторам состоят в том, что они должны быть приближены к генераторам реактивной мощности.

Электродвигатели являются наиболее распространенными электропотребителями промышленных предприятий. На них приходится около 80% потребления электроэнергии. Большую долю установленной мощности составляют асинхронные электродвигатели.

Суммарные потери в электродвигателе имеют четыре основные составляющие:

- потери в стали (потери намагничивания), связанные с напряжением питания, постоянны;

- для каждого двигателя и не зависят от нагрузки;

- активные потери в меди I2, пропорциональные квадрату тока нагрузки;

- потери на трение, постоянные для данной частоты вращения и не зависящие от нагрузки;

- добавочные потери от рассеивания - зависят от нагрузки.

Снижение регулятором напряжения питания электродвигателя позволяет уменьшить магнитное поле в стали, которое избыточно для рассматриваемого режима нагрузки, снизить потери в стали и уменьшить их долю в общей потребляемой мощности, т.е. повысить КПД двигателя. Сам регулятор напряжения (обычно в тиристорном исполнении) потребляет мало энергии. Его собственное потребление становится заметным, когда двигатель работает на полной нагрузке.

В установках с регулируемым числом оборотов (насосы, вентиляторы и др.), широко применяются регулируемые электроприводы. Оценочные значения экономии электроэнергии при применении регулируемого электропривода в вентиляционных системах в компрессорных системах - 40-50%, в воздуходувках и вентиляторах - 30%, в насосных системах - 25%.

Сводка общих мероприятий по энергосбережению в установках, использующих электродвигатели:

- мощность двигателя должна соответствовать нагрузке;

- при часто повторяющейся работе в режиме холостого хода двигатель должен легко выключаться;

- необходимо эффективно защищать крыльчатку системы обдува двигателя для устранения его возможного перегрева и увеличения доли потерь;

- следует проверять качество эксплуатации трансмиссии;

- на эффективность работы системы влияет смазка подшипников и узлов трения;

- необходимо правильно выбирать тип трансмиссии;

- рассмотреть возможность применения электронных регуляторов скорости вращения в двигателях, которые часть времени работают не на полной нагрузке;

- оценить возможность применения энергоэффективных (ЭЭ) двигателей, т.к. суммарная экономия - качественно проводить ремонт двигателя, отказаться от применения неисправных или плохо отремонтированных двигателей. Частотно регулируемый электропривод (ЧРП) - это Рис. 4. Принципиальная электрическая схема частотно-регулируемого привода При использовании ЧРП для регулирования режимов работы вентиляторов вместо метода дросселирования (вентиляторы, дымососы) потребляемая мощность ЧРП (при подаче, равной 0,5 от номинального значения) равна 13% от номинальной мощности, при дросселировании - 75%, т.е. экономия составит 60% от номинальной мощности. В режиме регулирования суточных и сезонных графиков ТЭС, снижение мощности газомазутных энергоблоков достигает 70-75% (аналогичные режимы имеют место и на котлоагрегатах промышленных котельных), на угольных- 50%. Применение ЧРП даже на ГЭС, где уделяется много внимания экономичности генерирования энергии и каждое мероприятие в этом направлении весомо в абсолютном значении, позволяет повысить экономичность блоков в среднем на 1-2%. Особенно такие решения эффективны для промышленных котельных в условиях спада производства, где максимальная нагрузка котлоагрегатов иногда достигает 25-35%.

Системы освещения. Примерно 10% электропотребления предприятия расходуется на функционирование системы освещения. В ходе энергоаудита необходимо проверить степень использования естественного освещения и применение эффективных источников искусственного освещения, использование новых технологий, его регулирования.

Применение новых эффективных источников света позволяет значительно снизить затраты электроэнергии на освещение (табл. 8).

Возможная экономия электрической энергии при переходе на более эффективные источники света Замена источника света Средняя экономия ЭЭ, % * При снижении нормированной освещенности для ЛН на одну ступень в соответствии с действующими нормами освещения Замена ламп накаливания на люминисцентные в 6 раз снижает электропотребление. (табл. 9) Сравнительные характеристики компактных люминесцентных ламп с лампами накаливания Мощность, Световой Мощ- Световой к световой отдаче Применение в комплекте люминесцентных источников света вместо стандартной пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) электромагнитных ПРА с пониженными потерями повышает светоотдачу комплекта на 6-26%, а электронной ПРА - на 14Использование комбинированного (общего + локального) освещения вместо общего освещения позволяет снизить интенсивность общего освещения и в конечном счете получить экономию электрической энергии (табл. 10).

Экономия электрической энергии при применении комбинированно системы освещения Доля вспомогательной площади от Экономия электриполной площади помещения, % ческой энергии, % Для систем освещения, устанавливаемых на высоте более 5 м от уровня освещаемой поверхности, рекомендуется применение металлогалогенных ламп вместо люминесцентных. Рекомендуется шире использовать местные источники освещения (табл. 11).

Оценка возможностей экономии электрической энергии при различных способах регулирования искусственного освещения Системы топливоснабжения. Составляются схемы топливоснабжения предприятия отдельно по каждому виду топлива (газ, продукты нефтепереработки и т.д.). Схемы составляются от источника топлива (газоснабжающие, топливоснабжающие и т.п. системы) до энергетических приемников. На схемах намечаются точки для инструментального исследования, в процессе которого необходимо определить суточные расходы всех видов топлива, давления, температуру и режим работы систем топливоснабжения. Определяются потери энергетических ресурсов и режим работы систем в течение года. Составляются энергетические балансы по каждому виду топлива.

Системы теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения. Тепловая энергия, передаваемая различными энергоносителями (газ, топливо, водяной пар, горячая вода), на промышленных предприятиях используется в следующих целях:

-производственных силовых (молоты, прессы, ковочные машины);

-производственных тепловых (печи, теплообменные аппараты, сушильные, пропарочные камеры и выпарные установки, холодильные установки);

-отопления и вентиляции;

-бытовых (душевые, прачечные, моечные машины).

По виду источников тепловой энергии предприятия делят:

1) на предприятие с собственной котельной;

2) на предприятие с питанием тепловой энергией со стороны. В последнем случае подвод тепловой энергии производится на индивидуальные тепловые пункты (ИТП, обслуживающие одно здание) либо центральные тепловые пункты (ЦТП, обслуживающие несколько зданий).

Потери тепловой энергии в центральных тепловых пунктах формируются и определяются:

-нарушением теплоизоляции;

-утечками теплоносителя;

-плохой регулировкой оборудования теплового пункта;

-несогласованным режимом работы сетевых насосов;

-наличием отложений в теплообменниках, приводящих к увеличению их гидравлического сопротивления и ухудшению процессов теплообмена.

Аппаратура тепловых пунктов: теплообменники, насосы (подкачивающие, подмешивающие, рециркуляционные), системы учета и регулирования параметров.

При наличии ЦТП в зданиях предусматриваются узлы смешения (элеваторы, насосы смешения). Эффективность водяных систем теплоснабжения определяется схемой присоединения абонентов к тепловой сети (зависимые и независимые). В зависимых схемах теплоноситель поступает непосредственно в приборы местных систем из тепловой сети. В независимых схемах теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, где его теплота используется для нагрева вторичного теплоносителя (водопроводной воды), который поступает в приборы отопления.

Основная задача обследования этих систем это определение фактических значений параметров и сопоставление с расчетным значением (расход тепла сетевой воды, температура обратной сетевой воды).

Расчетную нагрузку отопления определяют либо из договора теплоснабжения организации, либо из проекта здания или теплового пункта.

Расчетную нагрузку горячего водоснабжения определяют из проекта здания либо теплового пункта. При отсутствии таких данных расчетную нагрузку устанавливают по расходу горячей воды (л/сут.) на одного человека с температурой, равной 65°С.

Расчетные расходы теплоносителей на тепловых пунктах и температура обратной сетевой воды определяются с целью выявления обеспеченности заданных тепловых нагрузок.

Приборы должны быть проверены и аттестованы органами Госстандарта. Допустимые погрешности: по расходам 2,5%, по давлениям 0,1 кгс/см2, по температурам не более 0,1°С.

Для систем отопления измеряются:

- расход сетевой воды и воды в квартальной сети при независимой схеме;

- температура сетевой воды и в квартальной сети;

- средняя температура воздуха в отапливаемых помещениях;

- давление сетевой воды и в квартальной сети при независимой схеме.

Расход воды на систему отопления определяется одним из способов:

1) с помощью расходомеров;

2) по известному диаметру сопла элеватора и измеряемому перепаду давления перед соплом и во всасывающем патрубке элеватора;

3) по измеренным температурам до и после системы отопления путем сопоставления их с расчетными значениями.

Наиболее распространенными теплоносителями являются водяной пар и вода температуры до 150сС, производимые в котельной, и по трубопроводам направляемые к потребителям.

Системы регулирования отопления: Качественное количественное.

Качественное регулирование обеспечивается изменением температуры при постоянном расходе воды. Эта система инерционна, изменение температуры затягивается на несколько часов, сетевой циркуляционный насос работает с постоянной нагрузкой, не зависящей от передаваемой тепловой мощности и рассчитанной на максимальный режим теплопотребления (перерасход электроэнергии).

Площадь под отопительным графиком 1 пропорциональна количеству теплоты, переданной в систему теплоснабжения за отопительный период. Поток регулируется дважды в год - в начале и конце отопительного сезона. Расход воды в сети летом составляет примерно 80% от зимнего расхода. Температура воды в прямой линии от 80 до 150°С, в обратной линии - от 55 до 70°С.

Качественное регулирование имеет недостатки по сравнению с системой регулирования подачей воды (количественное регулирование).

Количественное регулирование обеспечивается изменением расхода горячей воды нагретой до заданной постоянной температуры. Площадь под кривой отопительного графика 2 меньше площади в первом случае (рис. 5).

затраты на создание внешних теплотрасс, рассредоточить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Рис. 5. Экономия энергии циркуляционного насоса при переходе на количественное регулирование системы теплоснабжения:

продолжительность отопительного периода.

Экономические затраты при теплоснабжении от собственной котельной в 3-5 раз меньше по сравнению с централизованным отоплением.

Расход теплоты на отопление Qo, либо вентиляцию Qв здания где поправочный коэффициент, учитывающий расход тепла на подогрев инфильтрационного воздуха: (для ангаров = 12, для старых зданий =0,15); qo, qв удельные тепловые характеристики на отопление и вентиляцию здания; поправочный коэффициент для отопительной характеристики здания; Vн отапливаемый объем здания, м3; t в.ср средняя температура воздуха в здании;

t н.о, t н.в температура атмосферного воздуха, принятая в расчете отопления (вентиляции) данного объекта.

Экономия тепла в системе отопления достигается следующими техническими и организационными мероприятиями:

1. Отопление предприятий обычно работает в режиме поддержания постоянной температуры в рабочих помещениях. Переход на режим дежурного отопления при сниженной температуре в нерабочие смены и выходные (до 12°С) позволяет сэкономить 8тепловой энергии в условиях средней полосы РФ.

2. Применение лучистого отопления (напольные и панельные системы, системы с инфракрасными газовыми горелками) создает комфортные условия при температурах 15-16°С. Отопление промышленных цехов инфракрасными газовыми горелками экономит до 50% тепловой энергии. Эти методы позволяют обеспечить локальный обогрев рабочей зоны в помещениях больших объемов.

Существуют тепловые потери теплотрасс систем теплоснабжения, особенно велики эти тепловые потери в разводящих трубопроводах при подземной прокладке с высоким уровнем грунтовых, дождевых вод, при прокладке магистралей в бездренажных каналах.

В настоящее время в системах централизованного теплоснабжения начинают широко применяться предварительно теплоизолированные трубы. Стыки секций труб также имеют тепло- и гидроизоляцию из заранее приготовленных в заводских условиях элементов.

Для контроля за состоянием гидромагистрали внутри теплоизоляции труб закладываются медные проводники, которые соединяются при монтаже магистралей. Нарушение гидроизоляции приводит к электрическому замыканию проволок на основную трубу и сигнализирует о повреждении теплотрассы.

В системе горячего водоснабжения (ГВС) следует измерять:

- расходы воды холодной водопроводной воды на горячее водоснабжение, горячей водопроводной воды после второй ступени подогревателя воды в системе рециркуляции сетевой воды на второй ступени подогревателя;

- температуру (по тракту водопроводной воды на входе и выходе из первой и второй ступеней подогревателя, в рециркуляционной линии, по тракту греющей сетевой воды на входе и выходе из первой и второй ступеней подогревателя);

- давление (по тракту водопроводной и сетевой воды до и после первой и второй ступеней подогревателя).

Расход тепла на ГВС оценивается при составлении теплового и водного балансов предприятия. Нормативы расходов горячей воды указаны в СНиП 2.04.01-85.

Среднегодовой расход тепла на ГВС где т количество видов потребителей горячей воды; ni число потребителей (одного вида) горячей воды; qcpi средняя норма расхода горячей воды (м3/сут.); в плотность воды, кг/м3; С теплоемкость воды, 1 ккал/(кг°С); t m средняя температура горячей воды в водозаборных стояках (для жилых домов 50°С); t х.в температура холодной воды в водопроводе в зимний период (при отсутствии данных принимается 5°С, при заборе воды из скважины 13С); t х. л температура холодной воды в летний период (при отсутствии данных принимается 15°С).

Вентиляция и кондиционирование. Вентиляционные системы потребляют значительную часть от общего потребления энергии на предприятии. Они обычно являются элементами технологических установок и средством обеспечения санитарно-гигиенических условий для рабочих в производственных помещениях. В условиях экономического кризиса предприятия стремятся ограничить время работы вентиляционных систем.

Расход тепловой энергии на вентиляцию где qв удельная тепловая характеристика на вентиляцию здания;

Vн отапливаемый объем здания, м3; t в.ср средняя температура воздуха в здании; t н.в температура атмосферного воздуха, принятая в расчете вентиляции данного объекта ( t н = t н.в для систем вентиляции с рециркуляцией; t н = t н.о для систем вентиляции без рециркуляции).

Классификация вентиляционных установок: вытяжные, приточные, отопительно-циркуляционные, тепловые завесы, производственные.

При анализе работы вентиляционных систем следует выяснить, какова реальная потребность в вентиляции в изменившихся условиях, насколько широко применяется местная наиболее эффективная вентиляция, как изменились производственные условия и технологические процессы с момента ее проектирования. Делается поверочный расчет с учетом существующих условий (наличие вредных выбросов, тепловая нагрузка, влажность в помещении и др.) и их изменений в течение дня, недели и года. Проверяется возможность рекуперации тепловой энергии (теплоты вытяжного вентиляционного воздуха).

Основной потребитель вытяжных вентустановок (ВУ) это электродвигатель вентилятора. Анализируется возможность применения регулируемых электроприводов при переменном режиме эксплуатации. В остальных ВУ, кроме электродвигателя, имеется теплообменник, который потребляет тепловую или электрическую энергию.

Характеристики ВУ, определяемые при обследовании:

- фактические коэффициенты загрузки и включения;

- время работы в течение суток;

- температура воздуха внутри помещения;

- средняя температура наружного воздуха;

- кратность воздухообмена.

Для определения фактических режимов работы и соответствия выбранной системы кондиционирования классу помещения измеряют:

- размеры помещений;

- температуру воздуха;

- относительную влажность воздуха;

- скорость воздуха;

- температуру подаваемого зимой и летом воздуха;

- температуру наружного воздуха;

- кратность воздухообмена.

При охлаждении или обогреве зданий с помощью воздушных систем отопления большие избыточные потери могут возникнуть за счет инфильтрации наружного воздуха через неплотности ограждения зданий. Они могут быть соизмеримы с расчетным теплопотреблением.

Для уменьшения потерь энергии в вентиляционных системах используются традиционные решения:

- создание переходных камер на дверях (тамбуров);

- установка автоматической системы включения воздушных завес при открытии дверных проемов;

- уплотнение строительных ограждающих конструкций здания;

- проверка герметичности вентиляционных воздуховодов;

- отключение вентиляции в ночные и нерабочие периоды;

- широкое применение местной вентиляции;

- применение систем частотного регулирования двигателей вентиляторов вместо регулирования заслонкой;

- уменьшение потерь давления вследствие снижения скорости воздуха в воздуховодах (при увеличении внутреннего диаметра воздуховода в два раза скорость воздуха снижается в четыре раза, а потери давления уменьшаются на 75%, удвоение скорости потока в четыре раза увеличивает необходимое давление вентилятора и в восемь раз потребляемую им мощность.);

- правильное согласование рабочих характеристик вентилятора с характеристикой вентиляционной системы при подборе передаточного отношения привода вентилятора;

- своевременная очистка воздушных фильтров для уменьшения их гидравлического сопротивления;

- организация рекуперации теплоты в количестве не менее 50% от теплоты удаляемого воздуха.

Системы водоснабжения. На промышленных предприятиях снабжение водой осуществляется либо от системы водоснабжения ближайшего населенного пункта, либо от собственного водозаборного узла. Сброс сточных вод производится либо в городскую канализационную сеть, либо на собственные очистные сооружения.

Анализ соотношения экономических затрат предприятий на используемые энергоресурсы показал, что затраты на систему водопользования стали соизмеримы с затратами за электрическую энергию и газ.

Возможные причины потерь энергии в системах водоснабжения и водоотведения, оборотного водоснабжения, связанные с режимами насосного оборудования:

Высота подъема скважинного насоса не соответствует глубине динамического уровня воды в скважине:

где Э - потери электрической энергии в электронасосном агрегате вследствие несогласования высоты подъема с характеристикой насосного агрегата; - плотность воды, кг/м3; g - ускорение свободного падения 9,81 м/с2; Q - производительность скважинного насоса, м3/ч; H - разность высоты напора насоса и высоты подъема с учетом гидродинамических потерь в линии, м; на- КПД электронасосного агрегата; р - время работы насосного агрегата, ч.

Напор, создаваемый насосами второго подъема, превышает напор, необходимый по технологическим условиям. Потери рассчитываются аналогично.

Производительность насосного агрегата должна соответствовать потребностям предприятия. Мощность, потребляемая насосным агрегатом в холостом режиме, достигает около 60% мощности от номинального режима. Это в настоящее время особенно характерно для условий работы предприятий при спаде производственной нагрузки. Поэтому целесообразно при снижении водопотребления до 30% от номинальной величины агрегата переключаться на агрегат меньшей производительности.

Наличие в системе потребителя с небольшим водопотреблением и большим напором, отличающимся по напору от других потребителей. Потери энергии определяются тем, что во всей системе необходимо поддерживать диктуемое этим потребителем давление. Величина потерь рассчитывается по формуле где Qi - водопотребление i-гo потребителя (м3/с); H i - разность между напором, создаваемым системой, и напором, необходимым для данного i-гo потребителя, м; рi - продолжительность работы i-гo агрегата, ч.

Целесообразно провести технико-экономический анализ необходимости создания насосных станций третьего подъема, рассчитанных на обеспечение потребителя с сильно отличающейся величиной требуемого напора и незначительным по отношению к общему расходу удельным водопотреблением;

Отсутствие оборотного водоснабжения. Это увеличивает водопотребление и нагрузку на очистные сооружения. С возрастанием стоимости воды и ее очистки сильно увеличились экономические последствия нарушений режимов эксплуатации и небрежного расходования воды в системах водопользования, оказавшиеся на финансовые потери предприятий.

Зарастание трубопроводов камнем в результате солеотложений, приводящее к уменьшению их проходного сечения и, следовательно, к увеличению гидравлического сопротивления. Вопросы борьбы с отложениями в системах водоснабжения являются очень актуальными. Теплообменные аппараты систем горячего водоснабжения увеличивают гидравлическое и термическое сопротивление. В системах водоснабжения домов, находящихся в эксплуатации 25-40 лет, наблюдаются случаи, когда трубы зарастают камнем так, что отсутствует просвет. Особенно это актуально для малых сельских поселков и небольших городов с плохо работающей системой водоподготовки. Водогрейные котлы систем горячего водоснабжения через 3-4 месяца зарастают камнем, их КПД падает с 85 до 50%, водогрейные трубы быстро прогорают. Все это приводит к значительному перерасходу топлива.

В системе оборотного водоснабжения при использовании в ней для подпитки жесткой воды также возможно зарастание обратной линии камнем и возникновение ненормальных режимов эксплуатации циркуляционного насоса (увеличение гидравлических потерь в системе и увеличение подачи воды на подпитку системы).

Потери энергии равны величине утечек (табл. 12), умноженной на удельные энергозатраты подачи воды в систему. Кроме видимых утечек воды через неплотности в системах водопользования, важно определение величины потерь в подземных частях водопроводов и емкостей для хранения воды. Локализация мест этих утечек трудоемка и требует применения специальных акустических течеискателей, улавливающих звуковые колебания струй в местах повреждения системы. В настоящее время разработаны и проходят испытания отечественные приборы такого типа (см. раздел приборов).

В системе водоотведения дополнительные потери могут возникнуть при нарушении технологии очистки сточных вод.

Уменьшение гидравлических потерь на теплообменных аппаратах кожухотрубной конструкции при применении компактных с малым гидравлическим сопротивлением пластинчатых теплообменников приводит к экономии затрат электроэнергии на прокачку систем. Очистка теплообменных аппаратов и трубопроводов водоснабжения от зарастания камнем позволяет увеличить проходное сечение и снизить гидравлические потери. В этих целях перспективно применение обработки воды с помощью «комплексонов»

(см. далее).

Использование акустических и электроискровых высоковольтных методов очистки теплообменных аппаратов и трубопроводов менее эффективно и носит эпизодический характер.

Недостаточное повторное использование воды в системах оборотного водоснабжения приводит к дополнительной нагрузке на очистные сооружения и на насосное оборудование.

Неконтролируемые технологические расходы воды. Необходимо составить водный баланс предприятия, проанализировать схемы водопользования и расходы воды, экономически оптимизировать систему водопользования.

Влияние давления в системе и диаметра отверстия ДавлеУтечки пара через отУтечки воды через отверние в системе стие площадью 1 мм2 (л/ч) Организационные мероприятия для обеспечения экономичных режимов эксплуатации насосов:

1. Рекомендуется заменить группы малопроизводительных насосов более высокопроизводительными с высоким КПД в рабочем диапазоне расходов жидкости.

2. Следует максимально загрузить насосы. Наименьший удельный расход электроэнергии наблюдается при максимальной подаче насоса.

3. Необходимо заменить насос, если характеристика трубопровода не соответствует его паспортным данным.

4. Можно повысить КПД насосов до их паспортных значений путём установки новых уплотнений и тщательной балансировкой рабочих колес.

5. КПД передачи намного выше, если рабочее колесо находится непосредственно на валу мотора.

6. Если мощность электродвигателя выше мощности, потребляемой насосом, в 1,2-1,25 раза, то он работает в режиме с максимальным КПД.

7. Следует применять регулирование производительности насосов с частотой вращения рабочего колеса (частотно регулируемый электропривод).

Улучшение конструкции системы: