- •Краткое содержание
- •Предисловие
- •1. Статус настоящего документа
- •2. Мандат на подготовку настоящего документа
- •3. Значимые нормативно-правовые положения Директивы КПКЗ и определение НДТ
- •4. Цель настоящего документа
- •5. Источники информации
- •6. Как использовать настоящий документ
- •Область применения
- •1. Введение и определения
- •1.1. Введение
- •1.1.1. Энергия в промышленном секторе ЕС
- •1.1.2. Воздействия энергопотребления на окружающую среду и экономику
- •1.1.3. Вклад энергоэффективности в сокращение эффектов глобального потепления и повышение устойчивости
- •1.1.4. Энергоэффективность и Директива КПКЗ
- •1.1.5. Место энергоэффективности в системе комплексного предотвращения и контроля загрязнения
- •1.1.6. Экономические аспекты и вопросы воздействия на различные компоненты окружающей среды
- •1.2. Понятие энергии и законы термодинамики
- •1.2.1. Энергия, теплота, мощность и работа
- •1.2.2. Законы термодинамики
- •1.2.2.1. Первый закон термодинамики: сохранение энергии
- •1.2.2.2. Второй закон термодинамики: рост энтропии
- •1.2.2.3. Баланс эксергии: сочетание первого и второго законов
- •1.2.2.4. Диаграммы свойств
- •1.2.2.5. Дальнейшая информация
- •1.2.2.6. Необратимость и ее источники
- •1.3. Определения показателей энергоэффективности и повышения энергоэффективности
- •1.3.1. Вопросы энергоэффективности и ее оценки в Директиве IPPC
- •1.3.2. Эффективное и неэффективное использование энергии
- •1.3.3 Показатели энергоэффективности
- •1.3.4. Практическое применение показателей
- •1.3.5. Значимость систем и границ систем
- •1.3.6. Другие используемые термины
- •1.3.6.1. Первичная энергия, вторичная энергия и конечная энергия
- •1.3.6.2. Теплота сгорания топлива и КПД
- •1.3.6.3. Меры по повышению энергоэффективности на стороне производителя и стороне потребителя
- •1.4. Показатели энергоэффективности в промышленности
- •1.4.1. Введение: определение показателей и других параметров
- •1.4.2. Энергоэффективность производственных единиц
- •1.4.2.1. Пример 1. Простой случай
- •1.4.2.2. Пример 2. Типичный случай
- •1.4.3. Энергоэффективность предприятия
- •1.5. Вопросы, которые должны быть рассмотрены при определении показателей энергоэффективности
- •1.5.1. Определение границ системы
- •1.5.1.1.Выводы относительно систем и границ систем
- •1.5.2. Другие существенные вопросы, заслуживающие рассмотрения на уровне установки
- •1.5.2.1. Документирование используемых подходов к отчетности
- •1.5.2.2. Внутреннее производство и потребление энергии
- •1.5.2.3. Утилизация энергии отходов и газа, сжигаемого в факелах
- •1.5.2.4. Эффект масштаба (снижение УЭП с ростом объемов производства)
- •1.5.2.5. Изменения в производственных методах и характеристиках продукции
- •1.5.2.6. Интеграция энергосистем
- •1.5.2.7. Неэффективное использование энергии из соображений устойчивого развития и/или повышения энергоэффективности предприятия в целом
- •1.5.2.8. Отопление и охлаждение помещений
- •1.5.2.9. Региональные факторы
- •1.5.2.10. Явная теплота
- •1.5.2.11. Дальнейшие примеры
- •2. Технологии, которые следует рассматривать для обеспечения энергоэффективности на уровне установки
- •2.1. Системы менеджмента энергоэффективности (СМЭЭ)
- •2.2. Планирование и определение целей и задач
- •2.2.1. Постоянное улучшение экологической результативности и вопросы воздействия на различные компоненты окружающей среды
- •2.2.2. Системный подход к менеджменту энергоэффективности
- •2.3. Энергоэффективное проектирование (ЭЭП)
- •2.3.1. Выбор технологии производственного процесса
- •2.4. Повышение степени интеграции процессов
- •2.5. Обеспечение дальнейшего развития инициатив в области энергоэффективности и поддержание мотивации
- •2.6. Поддержание и повышение квалификации персонала
- •2.7. Информационный обмен
- •2.7.1. Диаграммы Сэнки
- •2.8. Эффективный контроль технологических процессов
- •2.8.1. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
- •2.8.2. Менеджмент (контроль, обеспечение) качества
- •2.9. Техническое обслуживание
- •2.10. Мониторинг и измерения
- •2.10.1. Косвенные методы мониторинга
- •2.10.2. Оценки и расчеты
- •2.10.3. Учет потребления энергоресурсов и усовершенствованные системы учета
- •2.10.4. Снижение потери давления при измерении расходов в трубопроводах
- •2.11. Энергоаудиты и энергетическая диагностика
- •2.12. Пинч-анализ
- •2.13. Энтальпийный и эксергетический анализ
- •2.14. Термоэкономика
- •2.15. Энергетические модели
- •2.15.1. Энергетические модели, базы данных и балансы
- •2.15.2. Оптимизация использования энергоресурсов и управление ими на основе моделей
- •2.16. Сравнительный анализ
- •2.17. Прочие инструменты
- •3. Технологии, которые следует рассматривать для обеспечения энергоэффективности на уровне энергопотребляющих систем, процессов и видов деятельности
- •3.1. Сжигание
- •3.1.1. Снижение температуры дымовых газов
- •3.1.1.1. Установка подогревателя воздуха или воды
- •3.1.2. Рекуперативные и регенеративные горелки
- •3.1.3. Сокращение массового расхода дымовых газов за счет снижения избытка воздуха горения
- •3.1.4. Автоматизированное управление горелками
- •3.1.5. Выбор топлива
- •3.1.6. Кислородное сжигание
- •3.1.7. Сокращение потерь тепла при помощи теплоизоляции
- •3.1.8. Сокращение потерь тепла через отверстия печей
- •3.2. Паровые системы
- •3.2.1. Общие свойства пара
- •3.2.2. Обзор методов повышения энергоэффективности паровых систем
- •3.2.3. Дросселирование и использование турбодетандеров
- •3.2.4. Методы эксплуатации и управления технологическим процессом
- •3.2.5. Предварительный подогрев питательной воды (в т.ч. с помощью экономайзера)
- •3.2.6. Предотвращение образования и удаление накипи с поверхностей теплообмена
- •3.2.7. Оптимизация продувки котла
- •3.2.8. Оптимизация расхода пара в деаэраторе
- •3.2.9. Оптимизация работы котла короткими циклами
- •3.2.10. Оптимизация парораспределительных систем
- •3.2.11. Теплоизоляция паропроводов и конденсатопроводов
- •3.2.11.1. Использование съемных панелей для теплоизоляции клапанов и фитингов
- •3.2.12. Реализация программы контроля состояния конденсатоотводчиков и их ремонта
- •3.2.13. Сбор и возврат конденсата в котел
- •3.2.14. Использование самоиспарения
- •3.2.15. Утилизация энергии продувочной воды котла
- •3.3. Утилизация тепла и охлаждение
- •3.3.1. Теплообменники
- •3.3.1.1. Мониторинг состояния и техническое обслуживание теплообменников
- •3.3.2. Тепловые насосы (в т.ч. механическая рекомпрессия пара)
- •3.3.3. Системы охлаждения и холодильные установки
- •3.4. Когенерация
- •3.4.1. Различные методы когенерации
- •3.4.2. Тригенерация
- •3.4.3. Централизованное холодоснабжение
- •3.5. Электроснабжение
- •3.5.1. Компенсация реактивной мощности
- •3.5.2. Гармоники
- •3.5.3. Оптимизация систем электроснабжения
- •3.5.4. Энергоэффективная эксплуатация трансформаторов
- •3.6. Подсистемы с электроприводом
- •3.6.1. Энергоэффективные двигатели
- •3.6.2. Выбор оптимальной номинальной мощности двигателя
- •3.6.3. Приводы с переменной скоростью
- •3.6.4. Потери при передаче механической энергии
- •3.6.5. Ремонт двигателей
- •3.6.6. Перемотка
- •3.6.7. Экологические преимущества, воздействие на различные компоненты окружающей среды, применимость и другие соображения относительно методов повышения энергоэффективности систем с электроприводом
- •3.7. Системы сжатого воздуха
- •3.7.1. Оптимизация общего устройства системы
- •3.7.2. Использование приводов с переменной скоростью
- •3.7.3. Высокоэффективные электродвигатели
- •3.7.4. Централизованная система управления системой сжатого воздуха
- •3.7.5. Утилизация тепла
- •3.7.6. Сокращение утечек в системах сжатого воздуха
- •3.7.7. Техническое обслуживание фильтров
- •3.7.8. Использование холодного наружного воздуха для питания компрессоров
- •3.7.9. Оптимизация давления системы
- •3.7.10. Создание запаса сжатого воздуха вблизи потребителей с существенно варьирующим уровнем потребления
- •3.8. Насосные системы
- •3.8.1. Инвентаризация и оценка насосных систем
- •3.8.2. Выбор насоса
- •3.8.3. Оптимизация трубопроводной системы
- •3.8.4. Техническое обслуживание
- •3.8.5. Управление насосными системами и их регулирование
- •3.8.6. Привод и передача
- •3.8.7. Экологические преимущества, воздействие на различные компоненты окружающей среды, применимость и другие соображения относительно методов повышения энергоэффективности насосных систем
- •3.9. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ)
- •3.9.1. Отопление и охлаждение помещений
- •3.9.2. Вентиляция
- •3.9.2.1. Оптимизация проектных решений при внедрении новой или модернизации существующей системы вентиляции
- •3.9.2.2. Повышение эффективности существующей вентиляционной системы
- •3.9.3. Естественное охлаждение
- •3.10. Освещение
- •3.11. Процессы сушки, сепарации и концентрирования
- •3.11.1. Выбор оптимальной технологии или сочетания технологий
- •3.11.2. Механические процессы
- •3.11.3. Методы термической сушки
- •3.11.3.1. Расчет энергозатрат и КПД
- •3.11.3.2. Конвективная сушка
- •3.11.3.3. Контактная сушка
- •3.11.3.4. Перегретый пар
- •3.11.3.5. Утилизация тепла в процессах сушки
- •3.11.3.6. Выпаривание в сочетании с механической рекомпрессией пара или тепловым насосом
- •3.11.3.7. Оптимизация теплоизоляции сушильных систем
- •3.11.4. Радиационная сушка
- •3.11.5. Системы автоматизированного управления процессами термической сушки
- •4. Наилучшие доступные технологии
- •4.1. Введение
- •4.2. Наилучшие доступные технологии обеспечения энергоэффективности на уровне установки
- •4.2.1. Менеджмент энергоэффективности
- •4.2.2. Планирование и определение целей и задач
- •4.2.2.1. Постоянное улучшение экологической результативности
- •4.2.2.2. Выявление аспектов энергоэффективности установки и возможностей для энергосбережение
- •4.2.2.3. Системный подход к менеджменту энергоэффективности
- •4.2.2.4. Установление и пересмотр целей и показателей в области энергоэффективности
- •4.2.2.5. Сравнительный анализ
- •4.2.3. Энергоэффективное проектирование (ЭЭП)
- •4.2.4. Повышение степени интеграции технологических процессов
- •4.2.5. Поддержание поступательного развития инициатив в области энергоэффективности
- •4.2.6. Поддержание уровня квалификации персонала
- •4.2.7. Эффективный контроль технологических процессов
- •4.2.8. Техническое обслуживание
- •4.2.9. Мониоринг и измерения
- •4.3. Наилучшие доступные технологии обеспечения энергоэффективности энергопотребляющих систем, технологических процессов, видов деятельности и оборудования
- •4.3.1. Сжигание
- •4.3.2. Паровые системы
- •4.3.3. Утилизация тепла
- •4.3.4. Когенерация
- •4.3.5. Электроснабжение
- •4.3.6. Подсистемы с электроприводом
- •4.3.7. Системы сжатого воздуха
- •4.3.8. Насосные системы
- •4.3.9. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ)
- •4.3.10. Освещение
- •4.3.11. Процессы сушки, сепарации и концентрирования
- •5. Новые технологии обеспечения энергоэффективности
- •5.1. Беспламенное сжигание (беспламенное окисление)
- •5.2. Сжатый воздух как средство хранения энергии
- •6. Заключительные замечания
- •6.1. Временные рамки и основные этапы подготовки настоящего документа
- •6.2. Источники информации
- •6.3. Степень консенсуса
- •6.4. Пробелы и дублирование информации. Рекомендации по дальнейшему сбору информации и исследованиям
- •6.4.1. Пробелы и дублирование информации
- •6.4.3. Конкретная производственная информация
- •6.4.3. Направления дальнейших исследований и практической деятельности
- •6.5. Пересмотр настоящего документа
- •Источники
- •Глоссарий
- •7. Приложения
- •7.1. Энергия и законы термодинамики
- •7.1.1. Общие принципы
- •7.1.1.1. Описание систем и процессов
- •7.1.1.2. Формы энергии и способы ее передачи
- •7.1.2. Первый и второй законы термодинамики
- •7.1.2.1. Первый закон термодинамики: баланс энергии
- •7.1.2.2. Второй закон термодинамики: энтропия
- •7.1.2.2.2. Баланс энтропии для закрытой системы
- •7.1.2.3. Баланс энтропии для открытой системы
- •7.1.2.4. Анализ эксергии
- •7.1.3. Диаграммы свойств, таблицы свойств, базы данных и программы
- •7.1.3.1. Диаграммы свойств
- •7.1.3.2. Таблицы свойств, базы данных и программное моделирование
- •7.1.3.3. Источники неэффективности
- •7.1.4. Использованные обозначения
- •7.1.4.1. Библиография
- •7.2. Примеры термодинамической необратимости
- •7.2.1. Пример 1. Дросселирование
- •7.2.2. Пример 2. Теплообменники
- •7.2.3. Пример 3. Процессы перемешивания
- •7.3. Примеры анализа энергоэффективности производства
- •7.3.1. Производство этилена методом парового крекинга
- •7.3.2. Производство мономера винилацетата (МВА)
- •7.3.3. Горячая прокатка стали
- •7.4. Примеры внедрения систем менеджмента энергоэффективности
- •7.5. Примеры энергоэффективных технологических процессов
- •7.6. Пример подхода к поступательному развитию инициатив в сфере энергоэффективности: «совершенство в производственной деятельности»
- •7.7. Мониторинг и измерения
- •7.7.1. Количественные измерения
- •7.7.2. Оптимизация использования энергоресурсов
- •7.7.3. Энергетические модели, базы данных и балансы
- •7.8. Другие инструменты аудита и поддержки мероприятий по повышению энергоэффективности на уровне предприятия
- •7.8.1. Инструменты аудита и менеджмента энергоэффективности
- •7.9. Сравнительный анализ
- •7.9.1. Нефтеперерабатывающие заводы
- •7.9.2. Австрийское энергетическое агентство
- •7.9.3. Схема для норвежских МСП
- •7.9.4. Соглашения о сравнительном анализе в Нидерландах
- •7.9.5. Сравнительный анализ в стекольной промышленности
- •7.9.6. Распределение энергозатрат и выбросов CO2 между различными видами продукции в сложном последовательном процессе
- •7.10. Примеры к главе 3
- •7.10.1. Паровые системы
- •7.10.2. Утилизация отходящего тепла
- •7.11. Мероприятия на стороне потребителя
- •7.12. Энергосервисные компании
- •7.13. Сайт Европейской комиссии, посвященный вопросам энергоэффективности и Национальные планы действий государств-членов
- •7.14. Европейская схема торговли квотами (ETS)
- •7.15. Оптимизация транспортных систем
- •7.15.1. Энергоаудит транспортных систем
- •7.15.2. Менеджмент энергоэффективности автомобильного транспорта
- •7.15.3. Улучшение упаковки с целью оптимизации использования транспорта
- •7.16. Европейский топливный баланс
- •7.17. Коррекция коэффициента мощности при электроснабжении
В центре внимания подхода находится последовательное совершенствование критических производственных процессов, а также сокращение объемов образования отходов и продолжительности производственного цикла при помощи сочетания таких методологий, как 5-S, защита от ошибок (Error-proofing), структурирование функций качества (QFD), структурирование проблем обслуживания и т.д.
Конкретные шаги определяются в рамках СМЭЭ (см. раздел 2.1), причем особое внимание уделяется:
•определению наилучших практических подходов (целей, которые ставят перед собой производственные группы для достижения совершенства в выполнении определенного производственного процесса);
•подробному описанию всех наилучших практических подходов (включая изменения и улучшения);
•выявлению показателей для оценки результативности производственнойдеятельности;
•основным навыками и умениям, которыми должен обладать персонал для выполнения процесса.
Важными особенностями подхода является использование собственного опыта организации, в т.ч. других подразделений (или связанных с ней компаний), формирование целевых рабочих групп для выявления наилучших практических подходов, работа с персоналом других, неоптимизированных подразделений и т.д.
Примеры внедрения СМЭЭ приведены в приложении 7.4.
Создание центра прибыли или бюджетирования, связанного с энергоэффективностью
В качестве примера энергоэффективности как центра прибыли можно привести ситуацию, в которой оснащение крупного насоса приводом переменной скорости рказалось эквивалентным увеличению продаж на 11 %.
Справочная информация
[176, Boden_M., 2007, 177, Beacock, 2007, 227, TWG]
2.6. Поддержание и повышение квалификации персонала
Общая характеристика
Значимость этого фактора отмечалась в пп. 2.1(d)(i) и (ii). Практически на всех европейских установках уровень квалификации персонала снижается на протяжении последних десятилетий. Обязанности сотрудников могут включать выполнение различных типов задач или обслуживание различных типов оборудования. Хотя такой подход может оказаться адекватным для штатных условий и позволить сохранить приемлемый уровень квалификации в определенных областях, с течением времени он может привести к снижению специальной квалификации в отношении конкретных систем (например, систем обеспечения сжатым воздухом) или областей (например, менеджмент энергоэффективности), а также ограничить способности персонала к выполнению нестандартной работы, например, энергоаудитов или расследований по итогам инцидентов.
Обучение персонала является важным фактором реализации программ повышения энергоэффективности, а также интеграции последней в организационную культуру. Оно может включать:
•программы высшего и профессионального образования;
•возможности для обучения, связанного с конкретными навыками и областями деятельности, включая профессиональные, упрвленческие и технические;
•постоянное развитие в области менеджмента энергоэффективности: проблематика энергоэффективности должна быть понятна всему управленческому персоналу, а не только специально назначенным менеджерам.
80
Ощущение «застоя» на уровне руководства влияет на степень энтузиазма, с которым осуществляется распространение передовых подходов в области энергоэффективности, в то время как активная кадровая политика может служить фактором положительных изменений. Инструменты такой политики могут включать ротацию, временное прикомандирование сотрудников к другим подразделениям, дальнейшее обучение персонала и т.д.
Обеспечение энергосбережения может потребовать от операторов дополнительных ресурсов – как дополнительных сотрудников, так и дополнительных навыков и умений персонала.
Это может быть достигнуто, в частности, при помощи одного или нескольких следующих способов:
•привлечение квалифицированного персонала и/или обучение персонала;
•периодическое освобождение работников от повседневных обязанностей для участия в плановых обследованиях или расследованиях по конкретному вопросу (в пределах их собственной установки или на другой установке, см. «Примеры» ниже и раздел 2.5);
•обмен кадровыми ресурсами между объектами (см. «Примеры» ниже и раздел 2.5);
•привлечение консультантов, обладающих необходимой квалификацией, для проведения плановых обследований;
•делегирование специализированных функций и/или эксплуатации специализированных систем внешней организации (см. Приложение 7.12).
Обучение может проводиться собственными специалистами организации или внешними экспертами, в форме организованных учебных курсов или самообразования (деятельности отдельных сотрудников по поддержанию и развитию собственной профессиональной квалификации). На национальном и местном уровне в странах ЕС, а также на сайтах в Интернете доступно большое количество информации, которая может использоваться для обучения (в частности, см. ссылки на информационные ресурсы, в т.ч. электронные, ниже). Существуют также информационные ресурсы, ориентированные на конкретные отрасли, отраслевые и профессиональные ассоциации, а также другие организации. Например, министерство сельского хозяйства может распространять материалы о повышении энергоэффективности в интенсивном животноводстве.
Методы дистанционного обучения в области энергетического менеджмента и энергоэффективности, а также соответствующие ресурсы находятся в стадии формирования. В Интернете существует ряд сайтов, предлагающих учебные материалы в таких областях, как энергоэффективность, менеджмент энергоэффективности, наилучшие практические подходы, энергоаудит, сравнительный анализ и контрольные списки. Как правило, сайты предлагают обучение по одной или нескольким из этих тем; некоторые ресурсы рассчитаны на непромышленных пользователей (торговля, домохозяйства, малый и средний бизнес и т.п.). Часто проще найти данные по конкретной теме (например, паровым системам, ОВКВ или интенсивному свиноводству), чем руководства и учебные материалы общего характера по вопросам энергосбережения и энергоэффективности.
В рамках программы SAVE организован учебный курс EUREM (европейский энергетический менеджер – производство). По итогам успешного пилотного проекта масштабы деятельности были расширены.
Экологические преимущества
Способствует повышению энергоэффективности.
Воздействие на различные компоненты окружающей среды
Не выявлено.
Производственная информация
Данные отсутствуют.
81
Применимость
Применимо на любых предприятиях. Характер и масштабы обучения зависят от отрасли, а также размера и степени сложности установки. Существуют программы и подходы, адаптированные для небольших установок. Следует отметить, что даже предприятия, достигшие высоких уровней энергоэффективности, смогли извлечь преимущества из дополнительных ресурсов (см. раздел
2.5).
Экономические аспекты
Затраты на привлечение дополнительных сотрудников или консультантов. Инициативы некоторых стран ЕС предусматривают, в частности, субсидирование затрат на внешние консультации и/или обследования в сфере энергоэффективности (см. Приложение 7.13), в особенности для малых и средних предприятий. См. также информацию о программе EUREM ниже.
Мотивы внедрения
Нереализованный потенциал снижения затрат, даже в эффективных организациях.
Примеры
Существует множество примеров успешного привлечения внешних экспертов, дополняющих собственные ресурсы организации. См. «Справочная информация», а также такие примеры, как больница «Атриум» в Хеерлене, Нидерланды (см. приложение 7.7.2)
В рамках пилотного проекта EUREM прошли обучение 54 специалиста из четырех стран (Германия, Австрия, Великобритания и Португалия). Курс включал около 140 часов лекционных и семинарских занятий, около 60 часов самостоятельной работы с использованием Интернета, а также работу над проектом. В Германии (Нюрнберг) продолжительность курса составляла 6 месяцев (по пятницам и субботам каждые 2–3 недели), за которыми следовали 3–4 месяца работы над проектом. Затраты зависели от конкретной страны и материально-технической базы обучения: около 2100 евро в Германии, 2300 евро в Австрии. (Данные на 2005–2006 гг.). Результаты проекта в области энергоэффективности приведены в таблице 2.4.
Результат |
Запланировано |
Достигнуто |
Энергосбережение на участника |
400 МВт·ч/год |
1280 МВт·ч/год |
Экономический эффект на участника |
16000 евро/год |
73286 евро/год |
Период окупаемости (требуемых инвестиций) |
|
3,8 лет |
Период окупаемости (непосредственных |
|
7 рабочих дней |
затрат на обучение, из расчета 230 рабочих |
|
(экономический эффект |
дней в году) |
|
в 33 раза превышает |
|
|
затраты на обучение) |
Таблица 2.4: Результаты пилотного проекта EUREM |
|
Дистанционное обучение Некоторые бесплатные ресурсы:
•Совместная программа Агентства по охране окружающей среды и Министерства энергетики США:
http://www.energystar.gov/index.cfm?c=business.bus_internet_presentations
• британский ресурс: http://www.create.org.uk/
Другие ресурсы являются платными (возможна частичная компенсация затрат государственными органами):
•http://www.greenmatters.org.uk/
•http://www.etctr.com/eetp/home.htm
82