Глава 7

ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ И ФИРМАХ: организация энергообеспечения, управление энергоиспользоваиием, технические направления повышения энергоэффективности

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ: малые и мини-ТЭЦ, повышение эффективности котельных, компрессорное оборудование и холодильная техника, теплонасосные установки, энергосберегающий электропривод, автоматизация управления производственными процессами

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ АУДИТЫ И ОБСЛЕДОВАНИЯ: системный характер, качественно новый технический уровень; основной инструмент энергетического менеджмента

УЧЕТ, КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ: АСКУЭ промышленных, жилищно-коммунальных предприятий; первичный приборный учет энергии

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В ГОРОДАХ И НАСИНЕННЫХ ПУНКТАХ: концепция и задачи - градостроительство и санация жилых зданий, совершенствование теплоснабжения, внутригородской транспорт, системы освещения,

утилизация мусора

Ц

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В БЫТУ: психологическая настроенность, знание и умение, внутренняя дисциплина и культура в повседневной жизни

ЕЛИ

Ознакомившись с данной главой, Вы должны быть в состоянии:

1. Объяснить структуру системы энергообеспечения предприя­тий и фирм, назвать ее основные элементы.

2. Назвать приоритетные технические направления действующей Госу­дарственной программы «Энергосбережение» и пути их реализации.

3. Рассказать, как осуществляется контроль, учет и управление энер­гопотреблением.

4. Перечислить и объяснить основные способы и средства энергосбе­режения на предприятии (фирме) и в повседневной жизни.

1. Способы и средства энергосбережения на предприятиях и фирмах

Системы энергообеспечения предприятия (фирмы).Условие функционирования любого предприятия, фирмы - надежное энергообес­печение их производственной или посреднической деятельности. Раз­меры, структура, исполнение системы энергообеспечения зависят от от­раслевого профиля, применяемых технологий, масштабов производства предприятия или оказываемых фирмой услуг.

В рамках энергохозяйства предприятия различают первичные и вто­ричные энергоресурсы. Первичные - это энергоресурсы, поступающие на предприятие в готовом для потребления виде или специально выра­батываемые непосредственно на предприятии для осуществления тех­нологических или вспомогательных, сервисных целей. Вторичные энер­горесурсы, или «энергетические отходы» - это энергоресурсы, образующиеся как попутные при осуществлении технологических про­цессов. В табл. 7.1 представлены возможные виды первичных и вто-

ричных энергоресурсов, образующих энергетические потоки внут­ри предприятия.

Первичные энергоресурсы (ПЭР)	Вторичные энергоресурсы (ВЭР)
Топливо: уголь, кокс,горючие сланцы, отходы древесины, торф, природный газ Тепловая энергея (пар, горячая вода) Электрическая энергия Сжатый воздух Хладагенты (жидкий азот, кислород, фреон) Технологическая и хозяйственно­питьевая вода	Технологические газовые и жидкостные отходы Конденсат Отработанный пар Органические отработанные растворители Дымовые газы Биогаз Сточные воды Вентиляционные выбросы и др.

Таблица 7.1.

С истема энергообеспечения предприятия может быть разделена на подсистемы по видам энергоносителей. В каждой из этих подсистем могут быть выделены источник энергии, система распределения, потребители, утилизаторы энергетических отходов. По взаимному рас­положению источника энергии и потребителей различают системы цен­трального и местного энергоснабжения. Все подсистемы энергообес­печения предусматривают резервирование, определяемое категорией потребителя. Подсистемы энергообеспечения различными энергоноси­телями, как правило, взаимосвязаны как в структурном, так и режим­ном отношениях.

Одним из основных первичных энергоресурсов на промышленных предприятиях является топливо. Ему соответствует система топливоо- беспечения. Топливо на предприятиях сжигается в преобразовательных энергоустановках для производства тепловой или электрической энер­гии, а также может служить для осуществления технологических про­цессов, например, на металлургических, энергетических, коксохими­ческих, нефтеперерабатывающих предприятиях. В зависимости от потребностей производства топливо может использоваться в твердом виде: уголь, кокс, горючие сланцы, — в жидком виде: мазут, дизельное топливо, бензин, в газообразном: природный газ, технологические га­зовые отходы. Снабжение предприятий мазутом и углем обычно произ

водится по железнодорожным путям, газом - по технологическим газо­проводам. Для Беларуси экономически целесообразно использование местных видов твердого топлива: отходов древесины и торфа. Приме­нение отходов древесины как возобновляемого источника энергии име­ет как экономическое, так и экологическое значение и требует созда­ния инфраструктуры сбора, переработки, хранения и доставки. На территории предприятия имеется система хранения, переработки и рас­пределения топлива.

Основными первичными энергоресурсами на любом современном предприятии являются электрическая и тепловая энергия. При центра­лизованной системе снабжения электроэнергия поступает из энергосис­темы по воздушным или кабельным линиям электропередачи на голов­ную подстанцию предприятия и распределяется по заводским электрическим сетям между конечными потребителями. При этом про­исходит трансформация электрической энергии с напряжения ПО кВ и выше на входе головной подстанции до 6-10 кВ в распределительных сетях на территории завода и до 0,4-0,6 кВ - в распределительных пунк­тах. Тепловая энергия поступает от теплоцентралей (ТЭЦ) энергосисте­мы в виде пара различного давления и горячей воды разной температуры по теплосетям и распределяется к потребителям по распределительным сетям предприятия. Подсоединение теплопотребителей к тепловой сети осуществляется через тепловые пункты, на которых производится пре­образование вида теплоносителя или его параметров: давления и темпе­ратуры. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные - ИТП для подсоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснаб­жения одного здания и центральные - ЦТП для подсоединения назван­ных систем двух и более зданий. При децентрализованных системах энер­госнабжения электрическая энергия вырабатывается собственными генераторами, работающими на паровых или газовых турбинах либо ди­зельных двигателях. Излишки электроэнергии предприятие может про­давать энергосистеме. На отдельных предприятиях потребности в элект­роэнергии могут покрываться как собственными источниками, так и частично закупкой в энергосистеме. Тепловая энергия может вырабаты­ваться на собственной заводской ТЭЦ или котельной.

Котельные работают обычно на мазуте, газе, реже на угольной пыли, древесных отходах. Значительным источником тепловой энергии на за­водах с высокотемпературными технологиями являются котлы-утилиза­торы, использующие тепловые отходы или вторичные энергоресурсы.

Среди первичных энергоресурсов, широко применяемых для тех­нологических целей, следует назвать сжатый воздух и хладагенты (жид­кий азот, кислород, фреон). Сжатый воздух вырабатывается на заводс­ких компрессорных станциях, электропривод которых осуществляется мощными синхронными электродвигателями. Заводы с технологичес­ким потреблением сжиженных газов используют собственные станции сжижения или хранилища привозимых хладагентов.

К системам энергообеспечения относятся также системы снабже­ния технологической и хозяйственно-питьевой водой, канализации, очистки и утилизации сточных вод. Современные технологии очистки производственных вод позволяют обеспечить оборотную рециркуляци­онную систему водоснабжения с получением биогаза, служащего топ­ливом для выработки тепловой или электрической энергии.

Рассмотрим основные направления потребления и использования перечисленных энергоресурсов. В целевом аспекте следует различать потребление энергоресурсов на технологические нужды и вспомогатель­ные производственные и хозяйственно-бытовые нужды предприятия.

Технологическое энергопотребление включает следующие спосо­бы применения энергоресурсов:

• топлива - в различного рода печах и сушильно-выпарных уст­ройствах для технологической обработки материалов и изделий: нагрева и плавки металлов, обжига строительных материалов, термической переработки топлива, получения перегретого пара, горячей воды, сушки сырьевых материалов и изделий и т. д.;

• электрической энергии - для электропривода (синхронные и асин­хронные электродвигатели, двигатели постоянного и перемен­ного тока) технологических механизмов и машин и для электро­нагрева в дуговых плавильных печах, электросварки, процессов промышленной электротермии: индукционного нагрева (закал­ка, плавка, штамповка, ковка и др.) и диэлектрического нагрева (сушка, склеивание, спекание и др.), для систем управления и автоматики;

• тепловой энергии - для нагрева (пропарки, сушки) сырья и гото­вой продукции, для механического воздействия (паровой молот);

• энергии сжатого воздуха - для пневмопривода, пневмотранспор­та, очистки, обдувки сырья или ютового продукта;

• энергии хладагентов - для процессов охлаждения, заморажива­ния сырьевых, промежуточных, готовых материалов и изделий;

• энергии потоков воды и других жидкостей - для обмыва, очист­ки технологических поверхностей, охлаждения, переноса рабо­чих веществ и т.п.

Вспомогательные производственные и хозяйственно-бытовые энергозатраты включают затраты энергии на обеспечение функциони­рования систем освещения, отопления, вентиляции, кондиционирова­ния, водо- и газоснабжения, очистки и утилизации производственных отходов, приводов механизмов собственных нужд предприятия или фирмы, устройств выработки сжатого воздуха, тепловой, электричес­кой энергии для технологических процессов, внутризаводской транс­портировки, складирования сырья и готовой продукции и т.п. Таким образом, это энергозатраты, не связанные с основными технологичес­кими процессами и непосредственным выпуском продукции.

В табл. 7.2 указаны основные элементы систем энергоснабжения предприятия. Во всех элементах этих систем: звеньях получения, пре­образования, передачи, распределения и потребления всех видов энер­гоносителей - имеют место потери энергии, а следовательно, существу­ют возможности оптимизации энергозатрат, как в системах собствен­ных нужд, так и технологического энергообеспечения предприятия или фирмы.

Немаловажное значение имеют режимы энергопотребления, т.е. из­менение уровня потребления энергии во времени. Они определяются нуждами технологии и режимами производства или оказываемыми ус­лугами. Поэтому возможности оптимизации энергопотребления в этом направлении лимитируются технологическими ограничениями или тре­буют реорганизации производства и совершенствования технологий. Оптимизация технологических процессов, конструкций и режимов ра­боты производственного оборудования по критерию энергозатрат по­лучила название технологического энергосбережения. Многообещаю­щими средствами оптимизации режимов энергопотребления является использование внутризаводских систем и устройств аккумулирования, а также, при централизованном снабжении электроэнергией, - методов

Таблица 7.2.

СИСТЕМА ТОПЛ ИВОСНАБЖЕНИЯ: разгрузочный пункт, склады топлива, устройства сортировки, переработки, внутри­заводская система транспорта и доставки

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ: головная преобразова­тельная подстанция энергосистемы или заводская ТЭЦ, внутризаводские распределительные трансформаторные

СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ: заводская ТЭЦ или котель­ная либо тепловые пункты по приему и распределению тепловой энергии от энергосистемы, внутризаводские тепловые распреде­лительные сети и запорные устройства, система сбора и возврата конденсата

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ: компрессорная станция, сеть распределительных трубопроводов с различными уровнями номинальных давлений и запорные устройства

СИСТЕМАОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ: артезианские скважины и станции

подъема воды, системы водозабора и очистки, сети распреде­лительных трубопроводов и запорные устройства, системы канализации производственных, хозяйственно-бытовых, ливневых сточных вод, система оборотного водоснабжения

СИСТЕМА КОНЕЧНОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ:

технологические и вспомогательные системы и установки предприятия или фирмы

так называемого встречного регулирования графиков электрической нагрузки предприятия. Такое регулирование предполагает оптимизацию режимов внутризаводского потребления навстречу изменениям графи­ка нагрузки энергосистемы с целью компенсации последних для мини­мизации платы за энергоресурсы. Встречное регулирование как сред­ство оптимизации работает при наличии системы тарифов, отвечающих реальным затратам на производство, передачу и распределение элект­роэнергии.

Взаимозаменяемость энергоресурсов и энергоустановок ставит задачу оптимального выбора энергоносителей и компонентов систем энергохо­зяйства предприятия и определяет важную часть еще одного направле­ния энергосбережения - структурного. Структурное энергосбережение в рамках предприятия или фирмы включает также оптимизацию структу­ры номенклатуры выпускаемой продукции или оказываемых услуг, струк­тур применяемых сырья, технологий и производственного оборудования.

Качество и эффективность технологических процессов, конкурен­тоспособность готовой продукции или услуг предприятия в значитель­ной степени определяются их энергетической эффективностью. Обес­печение последней означает эффективное энергоиспользование - уровень и структуру потребления энергоресурсов, исключающие их не­рациональный расход и ненормативные потери. Этим определяется цель управления энергоиспользованием (энергоменеджмента) на предприя­тии или фирме.

Управление энергоиспользованием.Следует различать контуры внешнего и внутреннего управления энергоиспользованием предприя­тия. Исходя из выполненного краткого анализа структуры, технологий, режимов энергообеспечения предприятия, сформулируем принципы и задачи внутреннего управления энергоиспользованием:

• принятие энергосберегающих решений и их реализация на ста­диях проектирования, строительства и монтажа: выбор строи­тельной площадки, размещение зданий, сооружений, объектов на территории предприятия, их ориентация, выбор типа зданий, строительных и конструкционных материалов, технологий, про­изводственного и вспомогательного оборудования, систем и ин­фраструктур инженерного обеспечения, управления и т.д.;

• организационная согласованность финансовой, технологической и энергетической политики и дисциплины на предприятии;

• экономическое стимулирование и мотивация всех подразделений, служб, персонала предприятия на энергосбережение; экономи­ческие выгоды от энергосберегающих мероприятий и средств должны покрывать затраты на них и распределяться с целью их скорейшего внедрения;

• учет и контроль потоков всех энергоресурсов и энергоносите­лей;

• создание автоматизированной системы управления энергоисполь­зованием на предприятии и подсистем ее обеспечения;

• энергетические обследования и аудиты предприятия в целом и его подразделений с целью оценки потенциала энергосбереже­ния, определения плана и приоритетов мероприятий по сниже­нию энергозатрат (в их числе изменение условий эксплуатации оборудования, рационализация режимов энергопотребления, мо­дернизация технологических процессов и т.д.).

Внешнее управление энергоиспользованием отдельных предприя­тий осуществляется посредством правовых, экономических, финансо­вых, административных механизмов, определенных государственной по­литикой энергосбережения и осуществляемых через государственные органы энергосбережения (рис. 5.4).

Таким образом, обеспечение эффективного энергоиспользования на предприятии или фирме предполагает два параллельных процесса оптимизации систем энергообеспечения, технологий и организации про­изводств по энергозатратам. Внутренняя оптимизация осуществляется в рамках обеспечения рентабельности предприятия и внешняя - в рам­ках непротиворечия государственным интересам.

Действенными механизмами внешнего контура управления энер­гоиспользованием в условиях поворота к рыночной экономике являют­ся обоснованная тарифная политика на энергоносители, выполняющая коммуникативную функцию и обеспечивающая ценовые стимулы энер­госбережения, обязательные, периодически выполняемые на независи­мой основе энергоаудиты предприятий, создание конкурентной среды в производстве и снабжении энергорссурсами.

Технические направления повышения эффективности энерго­использования.Государственная программа «Энергосбережение» оп­ределила приоритетные технические направления энергосбережения в Республике Беларусь, на выполнении которых в первую очередь долж­ны концентрироваться усилия:

• учет и регулирование ТЭР,

• малые и мини-ТЭЦ,

• использование ВЭР (вторичных энергоресурсов),

• котельные и тепловые сети,

• парогазовые установки в энергетике,

• регулируемый электропривод,

• системы освещения,

• холодильная техника и компрессорное оборудование,

• строительные конструкции и теплоизоляционные материалы,

• теплонасосные установки,

• автоматизированные системы управления технологическими про­цессами,

• нетрадиционные и возобновляемые источники энергии,

• внедрение новых технологий и оборудования.

В последующих параграфах рассматривается суть этих направлений.