Лекции по “Основам энергосбережения“

— в  перспективе рассматривается разработка и использование в энергетических целях залежей бурого угля и сланцев  на территории Республики Беларусь. 

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) 

      Согласно  закону РБ “Об энергосбережении”, вторичные энергетические ресурсы – это энергия, получаемая в ходе любого 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:

1. неизбежные потери энергии в технологическим агрегате;
2. энергетические отходы внутреннего использования – энергетические отходы, которые возвращаются обратно в технологический агрегат за счет регенерации и рециркуляции;
3. энергетические отходы внешнего использования – энергетические отходы, представляющие собой вторичные энергетические ресурсы.

Различают ВЭР: горючие, тепловые и избыточного давления.

      Горючие ВЭР – это 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.

      Температура отходящих газов различных промышленных печей и нагревательных устройств  колеблется 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).  

      Лекция 4. Основы энергетического аудита и менеджмента. Принципы ресурсо-энергосберегающих технологий углеводородного сырья. Энергосберегающие технологии в нефтяной промышленности 

    Энергетическое обследование промышленных предприятий 

    В июле 1998 года был принят закон “Об  энергосбережении”, 16 октября 1998 г. –  постановление Совете Министров  РБ “О порядке проведения энергетического обследования предприятий, учреждений и организаций”, затем, в соответствии с постановлением, Государственным комитетом по энергосбережению и энергетическому надзору РБ разработан проект “ Положения об энергетическом обследовании предприятий, учреждений и организаций”.

    В республике, в силу недостаточности собственных источников  энергии, особое значение придается эффективному использованию имеющихся энергоресурсов. Вспомогательным фактором в деле по рациональному потреблению энергии должен стать энергетический аудит.

    Основными направлениями в сфере энергосбережения являются надзор за эффективным использованием ТЭР, осуществление пользователями мер по экономии ТЭР, реализация норм расхода котельно-печного топлива, электрической и тепловой энергии. Закон “Об энергосбережении” предусматривает разработку и финансирование научно-технических отраслевых и региональных программ по энергосбережению, приведение нормативных документов, принятых ранее, в соответствие с требованиями снижения энергоемкости материального производства, сферы услуг и быта, создание системы финансирования и механизмов, обеспечивающих экономическую стимуляцию внедрения энергосберегающих технологий, стимулирование применения возобновляемых источников энергии в республике, повышение уровня самообеспечения  республики местными видами топлива и др. Закон также предусматривает государственную экспертизу технологий с точки зрения энергосбережения.

    Государственная экспертиза технологий с точки зрения энергосбережения проводится специалистами ГП “Белэнергосбережение” и представляет собой энергетический аудит предприятий, организаций и учреждений. Энергетическое обследование позволяет предприятию оценить свои возможности в экономии энергоресурсов.

    По  результатам аудита составляется технический отчет, утверждаемый руководителем предприятия. Выводы по проведенному аудиту включают: резервы экономии энергоресурсов, сроки и этапы их реализации, первоочередные меры и необходимые объемы затрат.

    - Энергетический аудит позволяет определить резервы экономии для каждого конкретного предприятия.

    - Целью энергетического обследования предприятия является выбор оптимального режима потребления ТЭР.

    Задача  организаций, проводящих энергетический аудит – сделать долю энергетических затрат в себестоимости продукции разумной. По подсчетам специалистов, можно как минимум на 10% снизить потребление ТЭР.

    Энергетический  аудит целесообразно проводить, начиная с изучения технологического процесса. Для этого необходимо:

      а) составить схему распределения  энергетических потоков по технологическим установкам и цехам;

      б) определить состав энергоносителей,  который участвует в технологическом  процессе;

      в) определить потенциал этого  энергоносителя. Вышесказанное является  той необходимой базой, с которой  надо начинать проведение энергетического аудита.

    Те  схемы, которые будут составлены по результатам энергетического  обследования предприятий, в дальнейшем должны превратиться в оперативные  действия, по которым руководитель сможет определять необходимость подключения  и отключения энергетических потоков. 

Энергосбережение в отраслях ТЭК

Перечень приоритетных направлений развития науки и техники по отраслям ТЭК включает:

• повышение эффективности геологоразведочных работ;
• повышение эффективности разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами в целях повышения нефтеизвлечения;
• повышение эффективности доразработки месторождений с остаточными запасами нефти в обводненных зонах;
• повышение потенциальной продуктивности средне– и низкодебитных скважин на стадии их строительства;
• интенсификация и повышение качества строительства скважин глубиной более 4 тыс. м.;
• повышение коррозионностойкости и надежности трубопроводов;
• повышение продуктивности добывающих скважин при разработке месторождений с низкопроницаемыми коллекторами;
• повышение продуктивности добывающих скважин при доразработке месторождений с остаточными запасами нефти в обводненных зонах;
• повышение эффективности эксплуатации газовых месторождений на завершающей стадии разработки;
• создание и внедрение газоперекачивающих агрегатов (ГПА) нового поколения;
• снижение энергоемкости транспорта газа;
• повышение эффективности управления электроэнергетикой;
• повышение эффективности использования всех видов органического топлива за счет комбинированного производства энергии и тепла на основе применения авиационных и судовых двигателей в энергоустановках малой и средней мощности в промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве;
• повышение качества управлением и функционированием системы теплоснабжения;
• повышение долговечности, коррозионностойкости труб тепловых сетей;
• снижение тепловых потерь;
• повышение эффективности децентрализованного теплоснабжения на базе глубокого ввода природного газа.

Важным  условием научно – технического прогресса  в нефтяной и газовой отраслях является обеспечение их необходимыми техническими средствами, материалами и оборудованием. Для этого смежные отрасли должны освоить производство:

• новейших видов оборудования и материалов (компрессорных и насосных станций высокого давления, реагентов) для освоения трудноизвлекаемых запасов нефти;
• высокопроизводительных буровых установок, что позволит вести эксплуатационное бурение в необходимых объемах и проводить мероприятия по энергосбережению в бурении;
• газоперекачивающих агрегатов, необходимых как для строительства новых, так и реконструкции старых компрессорных станций;
• труб большого диаметра;
• оборудования для интенсификации и повышения нефтеотдачи пластов;
• фонтанной арматуры;
• высокоэффективных электростанций на базе авиационных и судовых двигателей.

В нефтяной отрасли использование горизонтальных скважин и гидроразрыва низкопроницаемых коллекторов, использование закачки  в пласты углеводородного газа, двуокиси углерода, композиций химических веществ  и других реагентов, осуществление  комбинированных процессов теплового воздействия на пласты, применение процессов воздействия на пласты различными физическими полями позволит значительно сократить энергопотребление.

Для повышения  утилизации нефтяного газа и обеспечения  его рационального использования  необходимо создание и внедрение малогабаритных автоматизированных блочных установок по его подготовке и переработке.

Недавно были введены в разработку Западно  – Таркосалинское, Юбилейное и  Ямсовейское газовые месторождения. В 2000 г. начинается добыча газа на Губкинском и Заполярном месторождениях. Дальнейшее наращивание добычи газа связано с освоением газовых ресурсов п-ва Ямал. Компенсация падающей добычи газа и ее прирост будут обеспечиваться за счет ввода в эксплуатацию более сложных месторождений, сопровождающегося ростом капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Сдержать эту неблагоприятную тенденцию возможно на основе новых технических и технологических решений, например, широкого внедрения горизонтальных скважин, дебиты которых в несколько раз превышают дебиты традиционных вертикальных скважин.