Основы энергосбережения и нетрадиционные источники энергии

В качестве основополагающих можно назвать следующие законодательные акты:

–Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении» от 8 янва-

ря 2015 г. № 239-З;

–Директива Президента Республики Беларусь от 14 июня 2007 г.

№3 «Экономия и бережливость – главные факторы экономической безопасности государства» (в редакции Указа Президента Республики Беларусь от 26 января 2016 г. № 26);

–Указ Президента Республики Беларусь от 17 сентября 2007 г.

№433 «О Концепции энергетической безопасности Республики Беларусь»;

–Закон Республики Беларусь «О возобновляемых источниках энергии» от 27 декабря 2010 г. № 204-З;

– Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 9 августа 2010 г. № 1180 «Об утверждении стратегии развития энергетического потенциала Республики Беларусь»;

–Республиканская программа энергосбережения на 2016–2020 гг. (утверждена Постановлением Совета Министров Республики Бела-

русь 28.03.2016 № 248).;

–Концепция энергетической безопасности Республики Беларусь (утверждена Указом Президента Республики Беларусь от 17.09.2007

№433);

–Стратегия развития энергетического потенциала Республики Беларусь (утверждена Постановлением Совета Министров Респуб-

лики Беларусь 09.08.2010 №1180).

Рассмотрим основные положения некоторых законодательных актов.

Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении».

В законе определено энергосбережение приоритетом государственной политики в решении энергетической проблемы в Республике Беларусь. Законом регулируются отношения, возникающие в сфере энергосбережения в целях повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, определены экономические и финансовые механизмы энергосбережения, в том числе через Республиканский фонд «Энергосбережение». Средства этого фонда расходуются на «участие в организации международного сотрудничества в сфере энергосбережения».

251

Концепция энергетической безопасности Республики Бела-

русь. В Концепции сформулированы целевые долгосрочные ориентиры энергетической политики, названы двенадцать индикаторов (энергоемкость, уровень физического износа оборудования энергосистем, доля природного газа в потреблении котельно-печного топлива и т. д.), их пороговые уровни и целевые значения.

Директива президента РБ №3 развила и закрепила стратегические направления энергосбережения и энергоэффективности, использования ВИЭ и МВТ, как важнейшей составляющей энергетической политики.

Республиканская программа энергосбережения на 2016–2020 го-

ды. Стратегической целью программы является сдерживание роста валового потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), увеличение использования местных ТЭР, в том числе возобновляемых источников энергии.

Сводными целевыми показателями Государственной программы являются:

–снижение энергоемкости ВВП к 2021 году не менее чем на 2 % к уровню 2015 года;

–достижение к 2021 году отношения объема производства (добычи) первичной энергии к валовому потреблению ТЭР (доля местных ТЭР в валовом потреблении ТЭР) не менее 16 %, в том числе доля ВИЭ в валовом потреблении ТЭР – 6 %.

Потенциал энергосбережения в различных отраслях народного хозяйства определен Республиканской программой энергосбережения на 2016–2020 годы. Как видно из табл. 4.1 наибольшие резервы энергосбережения имеет энергетическая отрасль, Министерство промышленности, Министерство строительства и архитектуры.

Таблица 4.1

Потенциал энергосбережения в различных отраслях народного хозяйства РБ, тыс. т у.т.

252

Окончание табл. 4.1

4.4.Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)

4.4.1.Основные определения и классификация ВЭР

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других потребителей.

Рациональное использование ВЭР является одним из крупнейших резервов экономии топлива, способствующим снижению топливо- и энергоемкости промышленной продукции. ВЭР могут использоваться непосредственно без изменения вида энергоносителя для удовлетворения потребности в топливе и теплоте или с изменением энергоносителя путем выработки теплоты, электроэнергии, холода или механической работы в утилизационных установках.

По виду энергии ВЭР разделяются на три группы (рис. 4.5):

– горючие (или топливные) ВЭР;

253

–тепловые ВЭР;

–ВЭР избыточного давления (транспортировка природного газа).

Рис. 4.5. Классификация ВЭР

К горючим ВЭР относятся:

–горючие отходы процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья (метановодородная фракция производства этилена, Х-масла производства капролактама, отходы гидролизного производства; отходы целлю- лозно-бумажной промышленности; отходы от производства аммиака и другие);

–горючие газы плавильных печей, доменный газ, лигнин гидролизного производства, сульфатные и сульфитные щелока целлю- лозно-бумажной промышленности, сивушные масла, отработанные нефтепродукты и другие горючие ВЭР (рис. 4.6);

–древесные отходы (лесосечные отходы, стволовая древесина, кораидревеснаягниль, отходыдеревообработки(опилки, щепаидр.));

254

–сельскохозяйственные отходы (солома и ботва растений);

–городской мусор.

Рис. 4.6. Схема использования горючих газов металлургического производства

К тепловым ВЭР относятся физическое тепло продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), которое не полностью утилизируются в самом агрегате-источнике ВЭР, но используется или может быть использовано для теплоснабжения других потребителей.

В этом качестве используется теплота:

–уходящих дымовых газов топливопотребляющих установок

(рис. 4.7);

–отходящих газов технологических установок;

–избыточное тепло жидких и газообразных продукционных потоков;

–конденсата, не подлежащего возврату на котельные и ТЭЦ;

–охлаждающей воды, в том числе и в системах оборотного водоснабжения;

–организованные вентиляционные выбросы;

–сточные воды и другие.

255

охлажденные продукты горения

Рис. 4.7. Схема вторичного использования теплоты отходящих газов

4.4.2. Энергосберегающие технологии на основе использования ВЭР в различных отраслях экономики

У всех энерготехнологических установок, в результате работы которых образуются ВЭР, есть общая особенность – эффективность использования топлива повышается, если в этой установке топливо максимально используется непосредственно для реализации технологического процесса.

Обычно это достигается за счет регенерации, рекуперации и рециркуляции отходящей теплоты в самом источнике вторичных энергетических ресурсов.

Примером реализации такой схемы может быть установка за нагревательными, термическими печами теплообменников для подогрева дутьевого воздуха, подаваемого на горение в эти печи. Увеличение температуры дутьевого воздуха на каждые 60 ºС снижает расход топлива на печной агрегат на 2 %.

Использование в энергетике технологии когенерации. Когене-

рация, как уже упоминалось выше, представляет собой технологию комбинированного производства электрической (или механической) и тепловой энергии из одного и того же первичного источника.

256

В связи с технологическими особенностями процесса генерации энергии при эксплуатации традиционных (паровых) электрических станций большое количество выработанного тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни и т. п. Большая часть этого тепла может быть использована в системах когенерации.

Сравнение когенерации и раздельного производства электричества и тепла показывает, что КПД с 30–50 % для электростанции может быть повышен до 80–90 %.

На предприятиях машиностроения тепловыми отходами являются физическая теплота уходящих газов, теплота охлаждения нагревательных и термических печей и вагранок (рис. 4.8), теплота отработанного пара кузнечно-прессового оборудования.

Рис. 4.8. Использования теплоты отходящих газов вагранок

Вбольшинстве своем температура отходящих газов различных промышленных печей и нагревательных устройств колеблется от 450–700 ºС (в печах с регенераторами) до 900 °С в термических, прокатных и кузнечных (без регенерации), что позволяет в котлахутилизаторах вырабатывать пар для технологических и энергетических нужд.

Вэтих случаях охлаждение продуктов сгорания в котлах-ути- лизаторах происходит от 450–650 до 200–230 °С, для этого приме-

257

няют в основном котлы-утилизаторы с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ) (рис. 4.9).

Питательная Перегревода

тый пар

Дымовые

газы

Рис.4.9. Схема (а) и общий вид (б) котла-утилизатора с многократной принудительной циркуляцией:

1 – барабан; 2 – циркуляционный насос; 3 – испарительная поверхность; 4 – пароперегреватель

Тепловые ВЭР предприятий пищевой промышленности вклю-

чают теплоту отходящих горячих газов и жидкостей; жидких и твердых отходов производства; отработанного пара силовых установок и вторичного пара, который получается при выпаривании растворов, ректификации и высушивании; тепловых установок; теплоту, содержащуюся в продуктах производства (рис. 4.10).

В промышленности строительных материалов тепловые ВЭР образуются при обжиге цементного клинкера и керамических изделий, производстве стекла, кирпича, извести, огнеупоров, выплавке теплоизоляционных материалов. К ним относится физическая теплота уходящих газов различных печей (туннельных, шахтных, вращающихся и т. д.) (рис. 4.11).

Вторичные энергоресурсы тепло- и гидроэлектростанций. На гидроэлектростанциях отходы теплоты образуются в результате тепловыделения в электрогенераторах. Для тепловых электростанций наиболее существенный источник ВЭР – низкопотенциальная

258

теплота нагретой охлаждающей воды конденсационных устройств, с которой может теряться до 50 % теплоты топлива, расходуемого на электростанции.

вторичный пар

в конденсатор

первичный

пар

Рис. 4.10. Схема использования отходящих газов в пищевых технологиях (выпарная установка)

Рис. 4.11. Общий вид вращающейся печи цементного завода

Источником ВЭР считаются также дымовые газы котельных установок на паротурбинных станциях (рис. 4.12) или отходящие продукты сгорания газотурбинных установок.

259

дымовая

труба

Рис. 4.12. Использование дымовых газов для дополнительного нагрева воды в паротурбинных установках

Для охлаждающих установок источником тепловых ВЭР может служить нагретая охлаждающая вода из воздухоохладителей и регенеративных теплообменных аппаратов. Источником ВЭР может быть также нагретая вода из системы охлаждения генераторов электростанций. Значительные тепловые отходы имеются и на АЭС: теплота конденсата, теплота охлаждающих систем и др. Однако, с точки зрения радиационной безопасности их использование проблематично.

Технологии использования ВЭР в сельском хозяйстве. Как уже упоминалось в разделе 2, к таким технологиям можно отнести:

–сжигание отходов соломы и других сельскохозяйственных культур в качестве котельного топлива (рулонное сжигание, сжигание в виде пеллет и брикетов);

–получение биогаза из отходов жизнедеятельности животных

иптиц, отходов растениеводства.

Таким образом, основными источниками образования ВЭР в различных отраслях промышленности выступают технологические аппараты, как правило, недостаточно совершенные с энергетической точки зрения, поскольку современная технология допускает работу технологических установок с низким коэффициентом использования топлива.

Использование горючих ВЭР. В качестве топлива для производства тепловой и электрической энергии используются:

– древесные отходы деревообработки используются в котельных, работающих на древесном топливе (пеллеты, щепа), которые изго-

260