Количественная характеристика топливно - энергетических ресурсов России

Российская Федерация является ведущей энергетической дер­жавой мира, которая способна полностью обеспечить свои внут­ренние потребности и необходимый экспорт как в настоящее вре­мя, так и на обозримую перспективу. На территории России, со­ставляющей 10% территории Земли, сосредоточено около 13% мировых разведанных запасов нефти, 45 % запасов природного газа, 23 % разведанных запасов угля (третье место в мире после США и Китая), а также около 14 % запаса урана. Кроме того, экономический потенциал нетрадиционных источников энергии и местных запасов органического топлива (без торфа) оценивает­ся более чем в 1 млрд т у. т.

В настоящее время на долю России приходится приблизитель­но седьмая часть производства первичных ресурсов в мире. От ра­зумного распоряжения этим природным богатством зависит на­стоящее и будущее страны. К сожалению, из-за особенностей гео­логического строения и степени изученности недр России, сырье­вые ресурсы для производства топлива и энергии размещены по территории страны неравномерно. Так, примерно 80 % разведан­ных запасов нефти и газа и около половины запасов угля располо­жены в Западной Сибири. Другие регионы страны характеризуют­ся меньшей концентрацией запасов топливно-энергетических ре­сурсов, что предопределяет необходимость транспортировки боль­ших объемов топлива и энергии из Сибири в европейскую часть страны. Наименее изучены и освоены в геолого-промышленном отношении территории Тимано-Печорской нефтегазоносной про­винции, Восточной Сибири и континентального шельфа север­ных морей. Это обстоятельство создает благоприятные предпосылки для проведения в этих регионах поисково-разведочных работ на углеводородное сырье.

Нефть. Россия по разведанным запасам нефти занимает второе место в мире, а по добыче — третье. В настоящее время в России

открыто более 1800 нефтяных и газонефтяных месторождений с промышленными запасами, из них 10 месторождений располо­жены на шельфах морей.

Распределение запасов нефти по регионам России неравно­мерно. Основные запасы нефти промышленных категорий сосре­доточены в Западно-Сибирском регионе — 72, 3 %. На европей­скую часть страны приходится 21 % общих запасов нефти.

Газ. Россия обладает самой мощной сырьевой базой в мире для добычи газа. К настоящему времени в России открыто свыше 750 газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождений. Из 600 трлн м³ потенциальных ресурсов газа в мире на Россию приходится 212 трлн м³ (35 % мировых). Более 75 % всех запасов газа в России сосредоточено в 21 месторождении с единичными запасами не менее 500 млрд м³, на которые приходится около 90 % текущего объема добычи.

Текущие разведанные запасы газа составляют 49, 2 трлн м³ (или 20 % мировых), из которых около половины сосредоточены в раз­рабатываемых месторождениях, около 30 % — в подготовленных к разработке, 20 % — в разведуемых и менее 1 % законсервированы по технико-экономическим соображениям. На территории страны запасы газа распределены также неравномерно, основная их доля (79, 9 %) находится в Западной Сибири. В этом регионе добывает­ся 87 % российского газа.

Большая часть газа на внутриреспубликанские нужды поступа­ет из Надым-Пур-Тазовского района Западной Сибири, где от­крыты такие известные месторождения, как Уренгойское, Ям-бургское, Бованенковское, Медвежье, Заполярное, Харасавейское и др. Не все из известных уникальных месторождений в настоящее время находятся в эксплуатации. Некоторые из самых крупных, например Бованенковское и Харасавейское, расположены в ма­лоосвоенных районах полуострова Ямал, добыча газа на которых только начинается. Другие месторождения, например Штокманов-ское, находятся в прибрежной зоне Баренцева моря или на шель­фе острова Сахалин (Лунское и Пильтун-Астохское), т.е. в слож­ных для освоения районах.

Уголь. Это один из наиболее распространенных энергоноси­телей. Запасы угля выявлены на всех континентах земного шара. Огромная величина мировых (11... 12 трлн т у.т.) и российских (4, 5 трлн т н.т.) запасов углей позволяет утверждать, что и в отдаленной перспективе уголь сохранит свою весомую роль в топ­ливно-энергетическом балансе. Доля угля составляет 12 % топлив­но-энергетического баланса России и 18, 8 % в балансе котельно-печного топлива.

Различают три основные природные разновидности ископае­мых запасов угля: бурый, каменный и антрациты. Основными на­правлениями их промышленного использования являются: энер-

гетическое (около 75...80% добываемых в России) и технологи­ческое (получение металлургического кокса, в более ограничен­ном объеме уголь поступает на полукоксование и газификацию), а также для производства разнообразных химических продуктов. Теплота сгорания угля в пересчете на рабочее топливо составля­ет, МДж/кг: 6, 1... 18, 8 для бурого угля; 22, 0...22, 5 для каменного угля и 20...26 для антрацитов.

В Российской Федерации к настоящему времени разведано 22 угольных бассейна и 105 отдельных месторождений.

Промышленному использованию угля предшествуют процес­сы его подготовки — сортировка, обогащение с целью повыше­ния в нем содержания органических соединений (углерода), под­сушка для удаления избыточной влаги, а также брикетирование или дробление на куски (окускование). Ископаемый уголь залега­ет в виде пластов, пластообразных и линзовидных залежей. Разме­ры площадей непрерывного распространения угольных пластов и залежей колеблются от нескольких единиц до десятков тысяч квад­ратных километров, а мощность (толщина) пластов и залежей — от сантиметров до 200 м. Разработка угольных пластов ведется как подземным (шахты), так и открытым способом. Прогнозируется, что удельный вес добычи угля на открытых разрезах с 1995 по 2005 г. вырастет с 56 до 65 %.

Ядерная энергетика. В настоящее время в Российской Федера­ции на девяти АЭС эксплуатируется 20 энергоблоков общей установленной мощностью 21, 2 ГВт, главным образом с корпус­ными (ВВЭР 440 и 1000 МВт) и канальными кипящими (РБКМ 100 МВт) реакторами. На АЭС вырабатывается примерно 11, 5 % общего количества электроэнергии в стране.

Гидроэнергетические ресурсы. Экономически целесообразный гидроэнергетический потенциал России составляет порядка 852 млрд кВт ■ ч. Освоенный потенциал на действующих и строя­щихся ГЭС составляет 200 млрд кВт • ч, или 23, 4 % (в том числе только на действующих ГЭС — 17, 7 %). Установленная мощность ГЭС России составляет 43, 8 млн кВт, удельный вес ГЭС по уста­новленной мощности — 20, 3 %. Выработка электроэнергии на ГЭС в 2000 г. составила 177 млрд кВт • ч, или 20, 6 %.

Гидроэнергетика, основанная на использовании возобновляе­мых энергетических ресурсов, сберегает народному хозяйству зна­чительное количество органического топлива. Благодаря выработ­ке электроэнергии на ГЭС экономится около 50 млн т у. т. Однако роль ГЭС существенна не только для пополнения энергетического баланса России в целом и ее отдельных регионов, а преимуще­ственно как специфического энергоносителя для покрытия не­равномерной части графиков электрической нагрузки, регулиро­вания частоты напряжения электрического тока, т. е. для повыше­ния качества электроснабжения потребителей.

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Такими источниками являются установки и устройства, использующие энергию ветра, солнца, биомасс, геотермальную энергию, а так­же тепловые насосы, использующие низкопотенциальное тепло, содержащееся в приземных слоях воздуха, воды, верхних слоях Земли и промышленных выбросах.

Нетрадиционная энергетика в России может эффективно ис­пользоваться для энергоснабжения потребителей, прежде всего в районах, не охваченных централизованным энергоснабжением. К этим зонам относятся обширные территории окраин России, в которых проживает около 20 млн чел., а также отдельные районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и сельские районы в центральной части страны (Архангельская, Вологодская, Ки­ровская, Ярославская и некоторые другие области).

Геотермальная энергетика. Запасы геотермальной энергии пред­ставляют собой запасы термальных вод и пароводяной смеси (ПВС), которые могут быть использованы соответственно для ото­пления и сооружения геотермальных электростанций. В настоящее время в России разведано 56 месторождений и участков термаль­ных вод с подачей в сутки до 300 тыс. м³ горячей воды и девять месторождений с возможной подачей 112 тыс. т в сутки пароводя­ной смеси.

Запасы пароводяной смеси, сосредоточенные в основном в Ку-рильско-Камчатской зоне, могут обеспечить работу геотермаль­ной электростанции (ГеоТЭС) мощностью до 1000 МВт. Пер­спективные месторождения имеются также в Западной Сибири и на Дальнем Востоке.

Энергия биомассы. Биомасса — это отходы животноводства, сель­скохозяйственного, целлюлозно-бумажного и лесозаготовитель­ного производств, осадки городских сточных вод. В качестве ис­точника энергии она имеет следующие преимущества: ее исполь­зование заметно улучшает экологическую обстановку в регионе; при ее сжигании выделяется менее ОД % серы и всего от 3 до 5 % золы; сельскохозяйственное производство получает ценное орга­ническое удобрение. Экономический потенциал биомассы в Рос­сии ориентировочно оценивается в 35 млн т у. т. в год.

Энергия ветра. Один из основных факторов, определяющих по­тенциал энергии ветра, — его среднегодовая скорость. Положитель­ный экономический эффект от работы ветроэнергоустановок следу­ет ожидать при скорости ветра более 5 м/с и использовании установ­ленной мощности в течение 2000 ч в год и более. Такая возможность наиболее характерна для побережья наших северных и восточных морей. Экономический потенциал ветроэнергоустановок в настоя­щее время оценивается приблизительно в 10 млн т у. т. в год.

Солнечная энергия. В качестве критерия оценки солнечного по­тенциала используется средняя месячная сумма солнечной радиа-

ции и плотность солнечного излучения на 1 м² площади. Техни­ческий потенциал преобразования солнечной энергии достаточ­но велик, однако экономически оправданный потенциал оцени­вается приблизительно в 12, 5 млн т у.т. в год.

Низкопотенциальное тепло. Использование низкопотенциаль­ного тепла станций аэрации, незамерзающих источников, грун­та, систем оборотного водоснабжения осуществляется с помощью тепловых насосов. Целесообразными областями применения теп­ловых насосов являются районы с повышенными требованиями к охране окружающей среды (санаторно-курортные зоны), а также для тепло-, холодоснабжения общественных зданий (школы, ма­газины, плавательные бассейны и т.д.), промышленных предпри­ятий и на молочно-товарных фермах для охлаждения молока с одновременным подогревом технологической воды. Экономиче­ский потенциал этого вида нетрадиционного источника энергии оценивается приблизительно в 35 млн т у. т. в год.

2.4. Топливно-энергетический комплекс России и его роль в экономике страны

Топливно-энергетический комплекс России — один из меж­отраслевых народнохозяйственных комплексов, представляю­щий собой совокупность тесно связанных и взаимозависимых отраслей топливной промышленности и электроэнергетики, действующих как единое целое для удовлетворения потребно­стей народного хозяйства и населения страны в топливно-энер­гетических ресурсах. Он является стержнем экономики страны, обеспечивающим жизнедеятельность всех отраслей националь­ного хозяйства и населения, а также интеграцию регионов и стран СНГ.

Важнейшая задача энергетической политики — повышение эффективности использования всех видов энергии внутри стра­ны. В этом случае экспорт в основном поддерживался бы не про­стым увеличением объемов добычи нефти и газа, а за счет энер­госбережения внутри страны, огромного потенциала, составляю­щего примерно 450...500 млн т у.т.

В топливно-энергетический комплекс как объект народного хо­зяйства входят электроэнергетика, топливная промышленность, включающая в себя угольную и торфяную промышленность, а также геологоразведочные работы на нефть, газ, уголь и урано­вые руды.

Электроэнергетика. Производственный потенциал отрасли объе­диняет тепловые и атомные электростанции, гидроэлектростан­ции, электрические сети, магистральные тепловые сети, котель­ные и установки нетрадиционной энергетики.

Установленная мощность электростанций в 2000 г. составила 215, 3 млн кВт, производство электроэнергии — 860 млрд кВтч, в том числе на ТЭС произведено 583, 4 млрд кВт • ч, на ГЭС — 177 млрд кВт ■ ч и на АЭС — 99, 3 млрд кВт • ч. В стране создана и продолжает развиваться Единая энергетическая система (ЕЭС), доля которой в общереспубликанской выработке электроэнергии составляет около 90 %. Электростанции России в целом обеспечи­вают потребность страны в мощности и электроэнергии, а также экспорт электроэнергии в страны СНГ и дальнего зарубежья.

Нефтяная и нефтеперерабатывающая промышленность. Это ба­зовая отрасль ТЭК России. В нефтяной промышленности страны функционирует множество вертикально интегрированных компа­ний, объединяющих разведку, добычу, переработку и распреде­ление нефти и нефтепродуктов (АО «Роснефть», ОАО «ЛУКОЙЛ», НК «ЮКОС», ОАО «Сургутнефтегаз», АО «Сибнефть» и др.).

Эксплуатационный фонд нефтяных скважин насчитывает око­ло 150 тыс. ед. В 1998 г. добыча нефти составила 303, 2 млн т. На нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) России было перерабо­тано 163, 7 млн т, более 100 млн т нефти экспортировано в страны дальнего и ближнего зарубежья. Основная задача на перспективу — стабилизация добычи нефти на период до 2000 г., с последую­щим ее плавным ростом до 320 млн т к 2005 г.

Газовая промышленность. Газовая отрасль — одна из наиболее стабильно работающих отраслей ТЭК. Стабилизация добычи газа в краткосрочном плане определяется объемами внутреннего спроса на газ, а также возможностями поставки его на экспорт. Перспек­тива увеличения добычи газа на территории России в решающей мере будет зависеть от темпов освоения газовых месторождений полуострова Ямал, региона Тюменской области и на шельфе морей.

Эксплуатационный фонд газовых скважин составляет около 5 тыс. ед., а добыча газа — 600 млрд м³. В стране создана и продол­жает развиваться Единая система газоснабжения (ЕСГ), которая объединяет основную часть месторождений. В настоящее время магистральные газопроводы только по России протянулись на 144 тыс. км. Транспортировку газа обеспечивают 236 компрессор­ных станций, на которых установлены более 4 тыс. газоперекачи­вающих агрегатов. Имеются подземные хранилища газа с актив­ной емкостью свыше 40 млрд м³.

Для бытовых нужд газом пользуется население более 2800 го­родов и поселков городского типа и более 90 000 сельских насе­ленных пунктов. Российский газ поставляется на экспорт через Украину и Белоруссию в 13 стран Европы. Поставки на экспорт составляют более 20 % добычи газа, в том числе более 20 % в даль­нее зарубежье и страны Балтии. Надежность этих поставок обеспе­чивается взаимосвязанной, целостной работой всей Единой си­стемы газоснабжения России.

Угольная промышленность. Российская угольная промышлен­ность как отрасль народного хозяйства формировалась в основном в предвоенные годы. Наибольший объем добычи угля в России был обеспечен в 1988 г. — 425, 4 млн т. В настоящее время шахтный и карьерный фонд в значительной мере изношен. Для вхождения в рыночную экономику отрасль нуждается в коренной реструкту­ризации, основными целями которой являются: формирование конкурентоспособных угольных компаний, последовательное сни­жение государственной поддержки предприятий отрасли, соци­альная защищенность работников отрасли.

Перспектива наращивания добычи угля связана с освоением новых перспективных месторождений в Кузбассе (Ерунаковский р-н), Восточной Сибири (Канско-Ачинский бассейн) и на Даль­нем Востоке (Приморский и Хабаровский края), преимуществен­но обрабатываемых наиболее эффективным открытым способом.

Роль ТЭК в экономике страны. В жизнедеятельности общества всегда была очень весомой. За годы реформ доля ТЭК возросла. Это объясняется тем, что темпы спада производства в других отраслях промышленности были существенно выше, чем в топливно-энер­гетическом комплексе. Топливно-энергетический комплекс произ­водит более четверти промышленной продукции России, оказыва­ет существенное влияние на формирование бюджета страны, обес­печивает почти половину валютных поступлений государства. Ос­новные фонды ТЭК составляют третью часть производственных фон­дов промышленности, на предприятиях ТЭК трудится более трех миллионов человек. За счет разумного использования имеющегося богатого ресурсного и технологического потенциала ТЭК России может и должен стать «локомотивом» экономики.

2.5. Вторичные энергетические ресурсы

Экономия энергетических ресурсов в промышленности может осуществляться путем повышения коэффициента полезного дей­ствия (КПД) технологических агрегатов, а также за счет исполь­зования экономически целесообразных вторичных энергоресур­сов (ВЭР) для удовлетворения потребностей в топливе, теплоте, электрической и механической энергии других агрегатов и про­цессов. Поэтому наряду с первичными топливными ресурсами заметную роль в промышленности играют ВЭР, получаемые из продукции, отходов, побочных или промежуточных продуктов технологических процессов.

Вторичные энергетические ресурсы по техническим характе­ристикам могут быть разделены на три вида:

горючие (топливные) — вторичные горючие газы плавильных печей (доменных, колошниковых, конверторных и т.д.), горю-

чие отходы процессов химической и термохимической перера­ботки сырья, неиспользуемые (непригодные) для дальнейшей технологической переработки отходы деревообработки и др.;

тепловые — физическая теплота отходящих газов технологи­ческих агрегатов, физическая теплота основной и побочной про­дукции, теплота рабочих тел систем принудительного охлажде­ния технологических агрегатов и установок, теплота горячей воды и пара, отработавших в технологических и силовых установках;

вторичные энергетические ресурсы избыточного давления — по­тенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологи­ческие агрегаты с избыточным давлением, которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жид­костей (газов) или при выбросе их в атмосферу.

Вторичные энергетические ресурсы могут использоваться либо непосредственно для удовлетворения потребности в теплоте и топ­ливе, либо в утилизационных установках для производства тепло­ты, электроэнергии, холода, механической работы. С народнохо­зяйственной точки зрения необходимо стремиться к максималь­ному сокращению выхода ВЭР путем лучшего использования пер­вичного энергетического топлива в самом технологическом агре­гате, а также установления рациональных режимов его работы. Однако особенности некоторых технологических процессов при­водят к образованию ВЭР, что вызывает необходимость установ­ления рациональных направлений их использования. Возможны четыре основных направления использования ВЭР:

топливное — непосредственное использование горючих ВЭР в качестве топлива, например использование доменного газа для отопления мартеновских, прокатных и других печей;

тепловое — использование теплоты, получаемой непосредствен­но в виде ВЭР или вырабатываемой за счет ВЭР в утилизацион­ных установках. К этому направлению относится также выработка холода за счет ВЭР в абсорбционных холодильных установках, например использование физической теплоты уходящих газов (пос­ле печей) для сушки сырья, материалов, для выработки пара в котлах-утилизаторах, использование утилизированной теплоты от­работавших газов газовых турбин, компрессорных станций, маги­стральных газопроводов для получения пресной воды и др.;

силовое — использование потребителями механической или электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных уста­новках (станциях) за счет ВЭР, например использование избы­точного давления доменного газа для производства электроэнергии; комбинированное — использование теплоты и электроэнергии, одновременно вырабатываемых за счет ВЭР в утилизационных установках (утилизационных ТЭЦ) по теплофикационному циклу. Основное количество ВЭР получается на тех предприятиях, где производится пирогенетическая переработка топлива и высоко-

температурная обработка металлов и сырья. Такие процессы про­исходят в металлургии, нефтеперерабатывающей, нефтехимиче­ской, целлюлозно-бумажной, химической промышленности, промышленности строительных материалов и т.д.

Использование ВЭР обеспечивает большой экономический эф­фект. На металлургических комбинатах с полным циклом выход ВЭР настолько велик, что за их счет может быть удовлетворена большая часть потребности в энергетическом топливе. На нефтепе­рерабатывающих заводах с глубокой переработкой нефти и выхо­дом масел за счет использования ВЭР расход энергетического топ­лива может быть сокращен примерно на 80...85 %. Теплота, выра­батываемая в утилизационных установках, в 2...2, 5 раза дешевле теплоты, получаемой на ТЭЦ и в котельных, работающих на пер­вичном топливе. Капиталовложения в утилизационные установки, отнесенные к 1 т сэкономленного топлива, в 2...2, 5 раза меньше капиталовложений в добычу и транспорт первичного топлива.

Для проектируемых предприятий со значительным выходом ВЭР рациональная схема энергоснабжения должна разрабаты­ваться с учетом их использования. В условиях действующего пред­приятия рациональная доля и направление использовании ВЭР зависят от сложившейся схемы энергоснабжения предприятия. При раздельном централизованном энергоснабжении (электро­снабжение из энергосистемы и теплоснабжение от котельной предприятия) и использовании ВЭР для производства теплоты получаем экономию топлива в котельной, а при их применении для производства электроэнергии — экономию топлива в энер­госистеме.

При энергоснабжении предприятия от ТЭЦ (основной случай для теплоемких производств) использование ВЭР для производ­ства теплоты приводит в первый период к сокращению отпуска теплоты из отборов турбин ТЭЦ и, следовательно, к уменьше­нию выработки электроэнергии по теплофикационному режиму. Это уменьшение компенсируется дополнительной выработкой электроэнергии в энергосистеме по конденсационному циклу с большим расходом топлива. Достигаемая в этом случае экономия топлива от использования ВЭР будет соответственно ниже, чем при раздельной схеме. В дальнейшем с ростом тепловой нагрузки района теплоснабжения перерасход топлива, связанный с исполь­зованием ВЭР, будет снижаться.

где Ψ n — коэффициент, учитывающий среднее снижение потерь теплоты в котлах, соответствующее диапазону их разгрузки от

Экономия теплоты топлива при использовании ВЭР Q, при­водящая к снижению отпуска теплоты из промышленной котель­ной Q_K, составит

Разгрузки от Q1 до Q 2. Величина Тп, определяется из выражения следующего вида:

 

 

 

где η _1, η ₂— КПД котельной при нагрузках Q₁и Q ₂ соответственно.

Если использование ВЭР приводит к остановке части котлов или уменьшению числа котлов в котельной (в условиях проекти­рования), то Ψ _n представляет собой величину, обратную средне­му значению КПД котлов, которые не будут участвовать в работе ( Ψ _n > 1). Таким образом, количество сэкономленной теплоты в ис­ходном топливе котельной будет больше теплоты, получаемой от утилизационной установки.

Если использование ВЭР приводит к сокращению отпуска теп­лоты из отборов турбин ТЭЦ Q _отб, то экономия теплоты топлива составит

где Ψ _{n т} — коэффициент, учитывающий снижение потерь теплоты в котлах промышленной ТЭЦ; р — коэффициент, учитывающий снижение выработки электроэнергии на ТЭЦ по теплофикацион­ному режиму и соответствующее повышение выработки электро­энергии по конденсационному циклу в энергосистеме в первый период эксплуатации; Q _с — дополнительный расход теплоты, вызываемый изменением потерь в электрических и тепловых сетях. Величина р определяется из следующего выражения:

где у_э — снижение выработки электроэнергии по теплофикаци­онному циклу, приходящееся на 1 ГДж снижаемого отпуска теп­лоты от турбины, тыс. кВт-ч/ГДж; r _к — средний относительный прирост расхода теплоты на производство электроэнергии в энер­госистеме по конденсационному режиму агрегатами, нагрузка которых повышается в связи с использованием ВЭР и снижением мощности ТЭЦ по теплофикационному режиму, ГДж/тыс. кВт • ч; Ψ _nк— коэффициент, учитывающий снижение потерь теплоты в котлах конденсационных электростанций; г_т — средний относи­тельный прирост расхода теплоты на производство электроэнер­гии по теплофикационному режиму, ГДж/тыс. кВт • ч.

При использовании ВЭР для производства электроэнергии в конденсационных утилизационных паротурбинных установках эко­номия топлива в энергосистеме составит

где Эу — количество электроэнергии, отпущенное утилизацион­ной установкой, тыс. кВт-ч; ЭЭС — изменение потерь электро-

энергии в электрических сетях, тыс. кВт • ч; г_с — средний относи­тельный прирост расхода топлива в энергосистеме, соответству­ющий ее разгрузке при использовании утилизационной установ­ки, т у.т./(МВт-ч).

Экономичность и рациональное направление использования ВЭР зависит от большого числа динамичных во времени факто­ров, связанных с характеристиками технологических процессов, технико-экономическими показателями утилизационных устано­вок, замещаемого топлива, замещаемых установок, схемой энер­госнабжения предприятия и т. п. Выбор наивыгоднейшего направ­ления и степени использования ВЭР производится на основе тех­нико-экономических расчетов.

Вопросы энергосбережения на промышленных предприятиях

Источником любого вида энергии являются природные ресур­сы, которые после различных стадий обработки и преобразова­ний, включая добычу, обогащение, транспорт и распределение, поступают в виде энергии к потребителям. Потребление конечной энергии Q в общем виде связано с первичным энергоресурсом В следующем соотношением:

где Ли — средневзвешенный КПД использования энергии потре­бителями; г|_п — КПД перерабатывающих и преобразующих уста­новок с учетом потерь при транспорте и распределении. Эконо­мия единицы энергии на конечной стадии ее потребления приво­дит к экономии 3...4, а иногда и 10... 15 единиц первичного энер­горесурса, что зависит от эффективности всех стадий преобразо­вания, транспорта и распределения, которые проходят первич­ные ресурсы на пути к конечным потребителям.

Теплоснабжение и прямое использование топлива в теплотех-нологических системах промышленных предприятий являются са­мыми крупными потребителями органического топлива в России. Только доля потребления органического топлива всеми источни­ками теплоты составляет 46 % общего объема потребления топли­ва в целом по стране, что равно потребности в топливе всех остальных отраслей народного хозяйства и примерно в 1, 5 раза больше, чем потребность в нем электроэнергетики.

Это связано с низкой степенью преобразования энергии в технологических процессах, несовершенством тепло-технологического оборудования, нерациональными тепловыми схемами теплотехнологических систем и слабым использованием избыточных внутренних энергоресурсов технологий во внешних системах потребления тепловой энергии. В рамках отдельного пред­приятия существуют теплотехнологические и теплоэнергетичес­кие системы, которые разрабатываются и проектируются различ­ными отраслевыми организациями. При разработке теплотехно­логических систем, как правило, не учитываются особенности той энергосистемы предприятия, структурными элементами которой они являются, а при проектировании теплоэнергетических си­стем промышленных предприятий практически не используются избыточные энергоресурсы применяемых технологий. Это приво­дит к значительному дисбалансу между выработкой и потребле­нием энергоносителей, уменьшение которого возможно при со­ставлении топливно-энергетического баланса и реализации раз­работанных на его основе организационно-технических меропри­ятий.

Энергетические балансы промышленных предприятий предназ­начены для решения следующих основных задач:

планирование энергосбережения предприятия и его подразде­лений;

отчетность о потреблении и использовании энергоресурсов на предприятии;

оценка фактического состояния энергоиспользования на пред­приятии, выявление причин возникновения, определение потерь энергоресурсов и энергоносителей;

выявление и оценка резервов экономии топлива и энергии, разработка плана мероприятий, направленных на снижение по­терь энергоресурсов;

улучшение режимов работы технологического и энергетического оборудования;

определение рациональных размеров энергопотребления в про­изводственных процессах и установках;

совершенствование методики нормирования и разработки норм расхода топлива и энергии на производство продукции;

определение требований к организации и совершенствованию системы учета и контроля расхода энергоресурсов и энергоноси­телей;

получение исходной информации для создания новых высоко­эффективных технологических систем, интенсификации техноло­гических процессов, разработки нового оборудования в целях эко­номии энергетических затрат, оптимизации структуры энергети­ческого баланса предприятия путем выбора оптимальных направ­лений, способов и размеров использования подведенных и вто-

ричных энергоресурсов, совершенствования внутрипроизводствен­ного хозяйственного расчета и системы стимулирования эконо­мии энергоресурсов.

Основным документом, регламентирующим работу энергохо­зяйства предприятия, является текущий синтетический энергоба­ланс по видам потребляемой энергии, объектам энергопотребле­ния с разбивкой по целевому назначению и стадиям энергетиче­ского потока.

После окончания отчетного периода (квартала, года) по дан­ным внутризаводских отчетных документов (журналов учета, ве­домостей, справок и т. п.) составляется отчетный (фактический) энергобаланс (по статистическим и другим формам), показывающий распределение подведенных и произведенных энергоносителей внутри предприятия. По данным баланса, а также с учетом других сведений (полученных путем испытаний, расчетов) составляется с той или иной степенью детализации по объектам, целевому назначению, видам энергии фактический энергобаланс, отобража­ющий разделение общего расхода энергоносителей на полезный расход и потери энергии. На основе проведенного анализа факти­ческого энергобаланса разрабатывается перспективный энергоба­ ланс с учетом проведения работ по нормализации расходов энер­горесурсов, мероприятий по рационализации и оптимизации структуры энергобаланса.

Рис. 2.1. Тепловой баланс предприятия

В качестве примера топливно-энергетического баланса рассмот­рим диаграмму теплового баланса одного из предприятий по про­изводству минеральных удобрений (рис. 2.1). Из рисунка видно, что потери тепловой энергии значительно превышают ее поступ­ление от промышленной ТЭЦ и котельной предприятия. Следова-

тельно, при рациональном использовании теплоты от котельной и ТЭЦ можно отказаться. Применяемый в качестве топлива для технологических целей природный газ также в определенных усло­виях (новые технологии, схемы и т.п.) можно в значительной мере или полностью вывести из теплового баланса. В этом случае сум­марное снижение поступления теплоты составит 24 + 5 + 9 = 38%, что значительно ниже имеющихся потерь теплоты (46 %).

Наиболее эффективные возможности энергосбережения осно­ваны на реализации следующих принципов безотходной техноло­гии: технология обеспечивает комплексное и полное товарное из­влечение всех компонентов исходного сырья, полупродуктов, ма­териалов (т.е. технология должна быть материалосберегающей); характеризуется наиболее низким уровнем теоретически необхо­димого общего энергопотребления в процессе комплексной пере­работки исходного сырья, полупродуктов, материалов (т. е. техно­логия должна быть энергосберегающей); имеет наиболее низкий уровень расхода воды (т.е. технология должна быть маловодной); обеспечивает охрану окружающей среды (т. е. технология должна быть экологически совершенной); позволяет создать благоприят­ные производственные условия для человека (т. е. технология дол­жна быть безопасной и легко управляемой). Комплекс возможных энергосберегающих мероприятий в теплотехнологии можно клас­сифицировать по трем группам: утилизационной, энергетической модернизации и интенсивного энергосбережения.

При внедрении утилизационных мероприятий решаются зада­чи использования отходов теплоты потенциальной энергии в дей­ствующих теплоэнергетических установках (ТЭУ), теплотехноло-гических системах (ТТС) и теплотехнологических комплексах (ТТК). К мероприятиям энергетической модернизации относятся мероприятия, снижающие отходы теплоты, энергии в действу­ющих ТЭУ, ТТС, ТТК, реализуемой без изменения принципи­альных основ технологии, техники, управления и использования технологической продукции.

Интенсивное энергосбережение включает в себя мероприятия, которые реализуют предельно высокий энергосберегающий эф­фект, называемый потенциалом резерва интенсивного энергосбере­ жения. Этот потенциал определяется как разность между расхо­дом топливно-энергетических ресурсов в действующем объекте и их расходом в термодинамически идеальной модели этого объекта. Потенциал резерва интенсивного энергосбережения достигается в общем случае на базе изменения принципиальных основ техно­логии, техники, управления, повышения качества технологиче­ской продукции и полноты ее полезного использования, а также на основе перехода к альтернативным сырьевым материалам и альтернативной малоэнергоемкой технологической продукции. Для многих предприятий, особенно химической, нефтехимической,

черной металлургии и некоторых других отраслей промышленно­сти, даже при самой глубокой регенерации тепловой энергии в теплотехнологических системах остается значительное количество тепловых ВЭР (см. рис. 2.1). Поэтому эффективное решение про­блем энергосбережения на промышленных предприятиях возможно только при комплексном использовании топливно-энергетических ресурсов в единой системе, объединяющей теплотехнологические и теплоэнергетические системы.

2.7. Основные положения энергетической стратегии России (ЭС—2020)

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: