- •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
Оптимизация системы фильтрации воздуха |
Во всех случаях |
3.9.2.2 |
за счет: |
|
|
- оптимизации степени рецикла; |
|
|
- оптимизации потери давления; |
|
|
- регулярной очистки/замены фильтров; |
|
|
- регулярной очистки системы |
|
|
Таблица 4.8: Методы повышения энергоэффективности систем отопления, вентиляции и сжатого воздуха
4.3.10. Освещение
Соображения охраны труда и производственной безопасности являются приоритетными критериями при определении требований к системам освещения. Энергопотребление систем освещения может быть оптимизировано с учетом требований к конкретной системе (см. раздел
3.10).
28. НДТ состоит в оптимизации систем искусственного освещения с использованием таких методов, как перечисленные в таблице 4.9, в соответствии с условиями применимости (см. раздел 3.10):
Метод |
Применимость |
Анализ требований и проектирование системы |
|
Выявление требований как к уровню освещенности, |
Во всех случаях |
так и к спектральному составу освещения, исходя из |
|
выполняемых функций |
|
Планирование использования площадей и |
В той мере, в какой это может быть достигнуто за |
организации производственной деятельности для |
счет простой реорганизации производственной |
оптимизации использования естественного |
деятельности или ТО – во всех случаях. Если |
освещения |
требуются строительные работы или реконструкция |
|
зданий – при строительстве новых или |
|
модернизации существующих установок |
Выбор осветительных устройств и ламп, исходя из |
С учетом экономического эффекта за все время |
предполагаемого использования |
жизненного цикла |
Эксплуатация, управление и ТО |
|
Использование систем управления освещением, |
Во всех случаях |
включая датчики присутствия, таймеры и т.п. |
|
Обучение персонала наиболее эффективному |
Во всех случаях |
использованию осветительного оборудования |
|
Таблица 4.9: Методы повышения энергоэффективности осветительных систем
4.3.11. Процессы сушки, сепарации и концентрирования
Сепарация (как правило, разделение твердой и жидкой фракций) может осуществляться в одну или несколько ступеней. Оптимизация этапов процесса, необходимых для получения требуемой продукции, позволяет достичь значительного энергосбережения. Для оптимизации энергоэффективности может использоваться сочетание двух или более методов сушки, сепарации и концентрирования (см. раздел 3.11).
29. НДТ состоит в оптимизации процессов сушки, сепарации и концентрирования при помощи методов, перечисленных в таблице 4.10, в соответствии с условиями применимости, и в поиске возможностей для использования механической сепарации в сочетании с процессами термической сушки:
322
|
|
Дополнительная |
Раздел |
|
Метод |
Применимость |
настоящего |
||
информация |
||||
|
|
документа |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Проектирование |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбор оптимального |
Во всех случаях |
3.11.1 |
|
|
метода сепарации |
|
|
|
|
(сушки) или сочетания |
|
|
|
|
методов (см. ниже), |
|
|
|
|
отвечающих конкретным |
|
|
|
|
требованиям |
|
|
|
|
Эксплуатация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Использование |
Зависит от наличия избыточного |
Сушка – хорошее |
3.11.1 |
|
избыточного тепла от |
тепла на предприятии (или |
применение для |
|
|
других процессов |
поставляемого третьей |
избыточного тепла |
|
|
|
стороной) |
|
|
|
Использование |
Рассмотрение возможности во |
Может быть сопряжено и с |
3.11.1 |
|
сочетания методов |
всех случаях |
другими выгодами, |
|
|
|
|
например, повышением |
|
|
|
|
качества продукции или |
|
|
|
|
производительности |
|
|
Использование |
Зависит от конкретных |
Энергопотребление может |
3.11.2 |
|
механических процессов |
требований. Для достижения |
быть на несколько |
|
|
сепарации, например, |
высокой степени осушки с |
порядков величины ниже, |
|
|
фильтрации или |
максимальными |
чем при использовании |
|
|
мембранной фильтрации |
энергозатратами целесообразно |
других методов, но одна |
|
|
|
использовать в сочетании с |
лишь фильтрация не |
|
|
|
другими методами |
позволяет достичь |
|
|
|
|
высокой степени осушки |
|
|
Термическая сушка, |
Широко применяется, но |
Использование |
3.11.3, 3.11.3.1 |
|
например: |
энергозатраты могут быть |
конвективных сушилок |
3.11.3.2, |
|
- конвективные сушилки; |
снижены за счет использования |
может быть наименее |
3.11.3.3, |
|
- контактные сушилки; |
других методов, приводимых в |
энергоэффективным |
3.11.3.6 |
|
- комбинированные |
этой таблице |
вариантом |
|
|
сушилки |
|
|
|
|
Конвективная сушка |
См. методы термической и |
Использование |
3.11.3.2 |
|
|
радиационной сушки, а также |
конвективных сушилок |
|
|
|
использование перегретого пара |
может быть наименее |
|
|
|
|
энергоэффективным |
|
|
|
|
вариантом |
|
|
Перегретый пар |
Любые конвективные сушилки |
Тепло, отходящее от этого |
3.11.3.4 |
|
|
могут быть переоборудованы |
процесса, может быть |
|
|
|
для использования перегретого |
утилизировано |
|
|
|
пара. Высокие затраты, |
|
|
|
|
требуется оценка |
|
|
|
|
экономического эффекта за |
|
|
|
|
время жизненного цикла. |
|
|
|
|
Высокие температуры могут |
|
|
|
|
быть вредными для продукции |
|
|
323
Утилизация тепла (в т.ч. с |
Заслуживает рассмотрения в |
3.11.1, 3.11.3.5, 3.11.3.6 |
|
использованием МРП и |
случае практически любой |
|
|
тепловых насосов) |
конвективной сушилки |
|
|
|
непрерывного действия, |
|
|
|
использующей горячем воздухе |
|
|
Оптимизация |
Заслуживает рассмотрения для |
|
3.11.3.7 |
теплоизоляции |
любых систем, в т.ч. |
|
|
сушильных систем |
существующих |
|
|
Радиационная сушка, |
Может быть легко внедрена в |
Более |
3.11.4 |
например: инфракрасная |
существующий технологический |
энергоэффективная |
|
(ИК); высокочастотная |
процесс. Непосредственное |
сушка. В сочетании с |
|
(ВЧ); микроволновая |
подведение энергии к |
конвективными или |
|
(МВ) |
высушиваемому материалу. |
контактными методами |
|
|
Компактное оборудование, |
может резко повысить |
|
|
отсутствует необходимость |
производительность |
|
|
отведения больших объемов |
сушильной системы |
|
|
сушильного агента. Применение |
|
|
|
ИК-сушки ограничено размерами |
|
|
|
высушиваемого материала. |
|
|
|
Высокие затраты, требуется |
|
|
|
оценка экономического эффекта |
|
|
|
за время жизненного цикла. |
|
|
Управление |
|
|
|
|
|
|
|
Автоматизированное |
Во всех случаях |
Может быть достигнуто |
3.11.5 |
управление процессом |
|
сокращение |
|
термической сушки |
|
энергопотребления на 5– |
|
|
|
10% по сравнению с |
|
|
|
традиционным |
|
|
|
управлением на основе |
|
|
|
опыта и эмпирических |
|
|
|
закономерностей |
|
Таблица 4.10: Методы повышения энергоэффективности систем сушки, сепарации и концентрирования
324