Энергосберегающие технологии в современной теплоэнергетике

страны мира является одним из основных при оценке ее развития

и повышения благополучия населения. В основном рассматриваются сценарии развития до 2100 г., а ближайшая перспектива до 2030 г

сферах жизнедеятельности, приобрело особенную актуальность в связи с растущим уровнем

энергопотребления и низкой эффективностью использования энергетических ресурсов. Основу законодательной базы энергосбережения в целом и энергосбережения в теплоэнергетике в частности составляет сегодня федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности». Он определяет основные требования к энергоэффективности предприятий и реализации комплекса мер по энергосбережению. Энергосбережение в теплоэнергетике включает комплекс правовых, научных, организационных, экономических, производственных и технических мер, направленных на максимально эффективное использование топливно-энергетических ресурсов, включая вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. К возобновляемым топливно-энергетическим ресурсам относятся отходы промышленного производства, твердые бытовые отходы и сточные воды, растительная биомасса и отходы растениеводства и др. Особенно большую роль в энергосбережении в теплоэнергетике играет применение отходов целлюлозно-бумажной промышленности, включая корьевые и древесные отходы. Их использование ведет к серьезной экономии традиционных видов топлива. Энергосбережение в теплоэнергетике стало возможным во многом благодаря современным технологиям автоматизации производства, в частности, системам мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования.  Значительным резервом экономии энергетических ресурсов является термическая переработка твердого топлива, которая мало применяется на сегодняшний день, но имеет большие перспективы с точки зрения энергосбережения в теплоэнергетике. Существует несколько основных способов термической переработки топлива: сухая перегонка, коксование и полукоксование, газификация и гидрогенизация. Помимо вышеперечисленных резервов, энергосбережение в теплоэнергетике может достигаться путем проведения следующих мероприятий:
параллельной выработки тепловой и электрической энергии (реализуется на ТЭЦ);
установки турбогенераторов и котельных агрегатов большой единичной мощности;
перевода котельных малой мощности в режим работы ТЭС за счет установки паровых турбин;
использования теплоты воды, охлаждающей конденсатор; внедрения промежуточного перегрева пара и др

оценить потенциал энергосбережения на различных объектах (установка, цех, предприятие, жи­лой

район, регион, государство), обосновать правильность выбора энергосберегающих мероприя­тий применяются критерии энергетической эффективности.  Критерий - это некоторая, достаточно общая харак­теристика процесса, которую можно выразить в численной форме. Критерий должен обладать универсальностью. 
Цель показателей эффективности использования энергии - установка ориентиров, к которым нужно стремиться, выявление слабых мест в расходовании энергии, определение резервов. Один из таких ориентиров - теоретически необходимое количество энергетических ресурсов для проведения того или иного процесса. 
Термодинамические критерии.
В качестве такого критерия можно использовать:
♦ термический КПД циклов тепловых двигателей (циклы паротурбинных, газотурбинных, па­рогазовых установок, двигателей внутреннего сгорания) и холодильных машин.
♦ натуральные критерии оценки эффективности использования энергии на промышленных предприятиях.
♦ удельный и совокупный удельный приведенный расход условного топлива.
♦ индикаторы (частные критерии) эффективности использования энергии на объектах жи­лищно-коммунального хозяйства.
♦ экономические критерии оценки эффективности использования энергии.
Формы используемых критериев эффективности использования энергии на промышленных пред­приятиях очень многоообразны. Часто это поределяется видом получаемой продукции, ее но­менклатурой, степенью использования собственных и внешних источников энергии, потребления вторичных энергетических ресурсов, выделения внутреннего тепла в технологических процессах (например, теплоты экзотермических реакций) и т. д

технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде

побочного продукта основного производства и не применяемая в этом технологическом процессе.
Необходимость использования ВЭР объясняется тем, что коэффициент полезного использования (КПИ) энергоресурсов в РБ и странах СНГ – главный показатель эффективности производства – не достигает 40%, что свидетельствует о существовании больших ресурсов экономики. Утилизация ВЭР позволяет получить большую экономию топлива и существенно снизить капитальные затраты на создание соответствующих энергосберегающих установок.
На современных нефтеперерабатывающих заводах в процессе тепловой переработки затрачивается до 12% нефти, теплота, от сжигания которой рассеивается в атмосфере, т.е. теряется безвозвратно. Велики тепловые потери и на газокомпрессорных станциях магистральных газопроводов. Большие количества топлива потребляет и химическая промышленность, а также производство строительных материалов: цемента, керамики, кирпича, стекла, железобетонных изделий и т.п.; потери теплоты в них достигают 40 – 50%.
Значительное количество теплоты (более 70%) рассеивается с выхлопными газами, имеющими температуру 270 - 400С, газотурбинных установок (ГТУ), на компрессорных станциях магистрального газопровода.
Теплота отработанных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) может быть использована для отопления транспортных средств. Эти задачи решаются с помощью теплообменников на тепловых трубах.
Применительно к ВЭР вводятся следующие термины и понятия;
Общие энергетические отходы – это энергетический потенциал всех материальных потоков на выходе из технологического агрегата (установки, аппарата) и все потери энергии в агрегате.
Общие энергетические отходы подразделяются на три потока:
неизбежные потери энергии в технологическим агрегате;
энергетические отходы внутреннего использования – энергетические отходы, которые возвращаются обратно в технологический агрегат за счет регенерации и рециркуляции;
энергетические отходы внешнего использования – энергетические отходы, представляющие собой вторичные энергетические ресурсы

горючие газы и отходы одного производства, которые могут быть применены

непосредственно в виде топлива в других производствах. Это доменный газ – металлургия; щепа, опилки, стружка – деревообрабатывающая промышленность; твердые, жидкие, промышленные отходы в химической и нефтегазоперерабатывающей промышленности и т.д.
ВЭР избыточного давления – это потенциальная энергия покидающих установку газов, воды, пара с повышенным давлением, которая может быть еще использована перед выбросом в атмосферу. Основное направление таких ВЭР – получение электрической или механической энергии.
Тепловые ВЭР – это физическая теплота отходящих газов, основной и побочной продукции производства; теплота золы и шлаков; теплота горячей воды и пара, отработанных в технологических установках; теплота рабочих тел систем охлаждения технологических установок. Тепловые ВЭР могут использоваться как непосредственно в виде теплоты, так и для раздельной или комбинированной выработки теплоты, холода, электроэнергии в утилизационных установках

от 800 - 900 С до 900 - 1200 С

в термических, прокатных и кузнечных, что позволяет в котлах – утилизаторах вырабатывать пар высоких параметров для технологических и энергетических нужд.
Основным способом утилизации теплоты уходящих газов котельных агрегатов, ТЭЦ, промышленных печей помимо использования ее для собственных нужд в различных технологических процессах является применение теплоиспользующих установок для подогрева воды или воздуха, а также паровых котлов-утилизаторов и газотурбинных установок (ГТУ).
Биомасса является традиционным энергоносителем. Главные его преимущества: 1) возобновляемость, 2)нейтральность по отношению к эмиссии парниковых газов, 3)относительная простота добычи и использования.
По объему энергетического потребления биомассы Россия существенно отстает от многих развитых стран мира. Это объясняется высокой долей централизованного отопления в российском теплоснабжении. Однако, такая ситуация существенно уменьшает энергетическую безопасность и устойчивость населенных пунктов к воздействиям техногенного, климатического и военного характера

Данные и прогнозы демонстрируют непрерывное увеличение объемов ее энергетического применения.

При этом выделяются три основные группы энергетических ресурсов, основанных на углеводородах растительного или промышленного происхождения: древесная биомасса (дрова, отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, древесные пеллеты и брикеты, черный щелок, генераторный газ, древесный уголь), отходы сельскохозяйственного производства растительного и животного происхождения, в том числе и биогаз, жидкие и твердые муниципальные отходы), а также жидкое биотопливо – биоэтанол, биодизель.
Россия обладает значительным потенциалом для получения энергии из древесной биомассы, но из-за высокой обеспеченности энергией от высококачественного топлива, от атомных реакторов, практическое промышленное ее использование рассматривается лишь на крупных предприятиях по переработке древесины. Однако, стратегические аспекты этого направления энергетики отражены в следующих нормативно-правовых документах:
энергетическая стратегия России на период до 2020 года;
энергетические стратегии и программы субъектов федерации;
перечень критических технологий (Технологии производства топлив и энергии из органического сырья);
приоритетные направления развития науки, технологий и техники РФ (Энергетика и энергосбережение);
закон «Об электроэнергетике» в части применения возобновляемых источников энергии.
несмотря на эти серьезные документы, российские биоэнергетические программы, направленные на появление нового энергетического сектора, практически не реализуются