Добавил:
Upload
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:петруша / УМК ЭнЭфф / диск УМК ЭнЭф / 3.3СпрДокументОнаилучших достижениях.pdf
X
- •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
позволяющие аналитику реализовывать свои собственные решения в области моделирования, и включающие данные по чистым веществам. В качестве примеров могут быть названы, например, EES, Thermoptim, и BBlocks. Поэтому аналитику необходимо потратить некоторое время и усилия на анализ существующих решений и выбор варианта, отвечающего его потребностям. Самостоятельное моделирование без использования каких-либо вспомогательных инструментов в большинстве случаев не является оптимальным вариантом.
7.1.3.3. Источники неэффективности
Этот вопрос обсуждается в разделе 1.2.2.6.
7.1.4. Использованные обозначения
Обозначение |
Величина |
Единица измерения |
|
|
|
C |
Скорость |
м/с |
|
|
|
E |
Эксергия |
Дж |
|
|
|
E& |
Скорость изменения эксергии |
Дж/с |
e |
Удельная эксергия |
Дж/кг |
|
|
|
ET |
Полная энергия |
Дж |
g |
Ускорение свободного падения |
м/с2 |
H |
Энтальпия |
Дж |
|
|
|
h |
Удельная энтальпия |
Дж/кг |
|
|
|
I |
Потеря («уничтожение») эксергии |
Дж |
|
|
|
I& |
Скорость «уничтожения» эксергии, мера |
Дж/с |
|
необратимости |
|
KN |
Кинетическая энергия |
Дж |
|
|
|
m |
масса |
кг |
|
|
|
m |
Массовый расход |
кг/с |
& |
||
P, p |
Давление |
Па |
|
|
|
PT |
Потенциальная энергия |
Дж |
|
|
|
Q |
Количество теплоты |
Дж |
|
|
|
Q& |
Скорость изменения количества теплоты, |
Дж/с |
|
поток тепла |
|
S |
Энтропия |
Дж/K |
|
|
|
s |
Удельная энтропия |
Дж/кг·K |
|
|
|
t |
Время |
с |
|
|
|
T |
Температура |
K |
|
|
|
U |
Внутренняя энергия |
Дж |
|
|
|
u |
Удельная внутренняя энергия |
Дж/кг |
|
|
|
V |
Объем |
м3 |
v |
Удельный объем |
м3/кг |
W |
Работа |
Дж |
|
|
|
W& |
Мощность, скорость совершения работы |
Вт |
369
z |
Высота, положение |
м |
|
|
|
η |
Тепловой КПД |
безразм. |
|
|
|
ε |
Эксергетический КПД |
безразм. |
|
|
|
σ |
Увеличение (производство) энтропии |
Дж/K |
|
|
|
σ& |
Скорость производства энтропии |
Дж/К·с |
|
|
|
Нижние индексы |
|
|
|
|
|
0 |
Условия среды |
|
|
|
|
av |
Среднее значение свойства |
|
|
|
|
C |
Компрессор |
|
|
|
|
cv |
Контрольный объем |
|
|
|
|
7.1.4.1. Библиография
Anderson, E. E. Thermodynamics. International Thomson Publishing. 1994 Avallone, E. A. Mark’s Standard Handbook for Mechanical Engineers. 9th Edition. McGraw Hill. 1978
Bejan, A.; Tsatsaronis, G. and Moran, M. Thermal Design and Optimization. Wiley Interscience. 1996 Çengel, Y. A. and Boles, M. A. Thermodynamics: an engineering approach. International
Edition. Mc Graw Hill. 1994
Danner R.P.; Spencer C.F.; Nagvekar M. Thermophysical Properties for Design
Simulations in Developments in the Design of Thermal Systems, Ed. By R.F. Boehm, Cambridge Univ. Press, 1997
Hering, E. and Modler, K. Grundwissen des Ingenieurs. München: Carl Hanser Verlag, cop. 2002
Lozano, M.A. and Valero, A. Determinación de la exergía para sustancias de interés industrial. Ingeniería química. Marzo 1986
Moran, M. J. and Shapiro, H. N. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. 4th Edition. John Wiley & Sons. 2000
Moran, M. J.; Shapiro, H.N.; Munson, and Dewitt. Introduction to thermal systems engineering. John Wiley & Sons. 2003
Moore, W.J. Physical Chemistry, 1974
Perry, R. H. and Green, D. Perry’s chemical engineers’ handbook. Mc Graw Hill. 1984
The CRC Handbook of thermal engineering. Kreith F. Editor in chief. CRC Press Springer. 2000
Valero, A. and Lozano, M.A. Los balances de energía, entropía, exergía y energía libre. Métodos para el diagnóstico de instalaciones industriales. Ingeniería química. Mayo 1987
Valero, A. and Lozano M.A. An Introduction of Thermoeconomics in Developments in the Design of Thermal Systems, Ed. By R.F. Boehm, Cambridge Univ. Press, 1997
Valero-Capilla A. and Valero-Delgado A. Fundamentals of energy thermodynamics, 2005 Wark, K. Thermodynamics. Mc Graw Hill. 1983
370
Соседние файлы в папке диск УМК ЭнЭф