Технічні рішення з енергозбереження.

Технічним рішенням в загальному розумінні слід вважати згруповану за певною логікою сукупність матеріалів наукового, технічного, графічного, математичного планів, які розв’язують певну технічну задачу. У разі розв’язання задач енергозберігаючого напряму, відповідні технічні рішення отримали назву енергозберігаючих.

Енергозберігаючі технічні рішення поділяють на три групи – універсальні, оргаційні та специфічно-інженерні.

Знання технічної сутності цих рішень та вміння їх застосувати, тобто, розраховувати їх експлуатаційні параметри, визначати їх показники енергетичної ефективності (ПЕЕ), “вписувати” їх в існуючі технологічні схеми, прогнозувати наслідки їх реалізації є складовими науково-технічної бази енергозбереження.

Універсальними, тобто придатними до застосування у будь яких виробництвах, вважаються наступні технічні рішення:

- зменшення втрат теплової енергії під час реалізації теплоенергетичних процесів;

- зменшення втрат палива під час реалізації теплоенергетичних процесів;

- підвищення ККД термодинамічних циклів, що реалізуються в енерготехнологічних установках;

- підвищення ККД обладнання, що використовується в енерготехнологічних установках;

- експлуатація енергоспоживаючого обладнання в наближених до номінального режимах;

- удосконалення способів регулювання потужності нагнітачів та теплових двигунів і уникнення енергозатратних методів регулювання;

- зменшення або ліквідація потреби в споживанні теплової та електричної енергії, внаслідок удосконалення технології випуску продукції;

- підвищення рівня ритмічності роботи енергетичних установок та підприємств;

- організація роботи підприємства з якомога вищою потужністю і збереженням регламентної якості продукції

- заміна палива на “поновлюване”.

- зменшення або ліквідація гідравлічного опору елементів гідравлічних та аеродинамічних систем;

- максимально можливе використання вторинних енергоресурсів в енерготех.нологічних системах виробництв;

- ізолювання поверхонь трубопроводів, обладнання, арматури, споруд;

- автоматизація процесів, систем та виробництв;

- удосконалення технології процесу в напрямку зменшення потоків або діапазонів нагрівання, або концентрацій;

- удосконалення термодинаміки процесів в напряму зменшення втрат теплової енергії в холодне джерело;

- зменшення марнотратних втрат теплової енергії;

- використання теплової енергії вторинних енергоресурсів ресурсів (ВЕР).

Специфічно-інженернними прикладами технічних рішень можуть слугувати:

В промисловій теплоенергетиці:

- застосування КТАН;

- використання РБП; РДНТ;

- застосування регенеративного підігріву живильної води в КЕС та ТЕЦ;

- використання теплоти конденсату;

- когенераційне вироблення теплової та електричної енергії;

- тощо.

В холодильній техніці:

- застосування переохолодження холодоагенту;

- застосування теплових насосів (трансформаторів теплоти);

- тощо.

Фахівець з енергозбереження щодо кожного виду технічного рішення:

- має розуміти конструкцію і вміти навести принципову схему технічного рішення;

- має вміти навести експлуатаційні параметри та характеристик технічного рішення;

- має знати, яке обладнання входить до структури технічного рішення, його типорозміри, параметри та характеристики;

Прикладом специфічно-інженерного енергозберігаючого технічного рішення може слугувати контактний економайзер з активною насадкою (КТАН), призначений для конденсації пари, що міститься в продуктах згорання палива в парових котлах або ГТУ. Одержана в КТАН теплота сконденсованої пари у вигляді теплої (гарячої) води може відпускатися на теплоспоживання.

КТАН являється теплообмінником рекуперативно-змішувального типу, при- значенному для одержання гарячої (50 оС) води за рахунок повної утилізації теплоти продуктів згорання природного газу, що містять теплоту конденсації водяної пари. Область застосування КТАН: парові котли, сушильні установки, що генерують гаряче вологе повітря, ГТУ.

Експлуатаційні параметри промислових КТАН наведені в табл. 5.1.

Таблиця 5.1. Типорозміри промислових КТАН.

№ з.п.	Типорозмір	Теплова потужність, МВт(т)	Витрата гарячої води (5^о/50^о), т/год
	КТАН-0,05УГ	0,05	1.0
	КТАН-0,1УГ	0,1	2.0
	КТАН-0,25УГ	0,25	4.9
	КТАН-0,5УГ	0,5	9.6
	КТАН-0,8УГ	0,8	15.5
	КТАН-1,5УГ	1,5	28.8
	КТАН-2,3УГ	2,3
	КТАН-4,5УГ	4,5	65.5
	КТАН-6УГ	6,0
	КТАН-12УГ	12,0

Принципова схема промислового КТАН наведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Принципова технологічна схема КТАН

Деякі технічні параметри експлуатації промислових КТАН наведені в табл. 5.2.

Таблиця 5.2. Технічні характеристики типових КТАН.

№ п.п	Найменування параметру	Од. виміру	КТАН-4,5	КТАН-2,3
	Теплова потужність	Гкал/год	3,87	1,98
	Витрата димових газів	Нм3/сек	13,44	6,88
	Температура води на вході	^оС
	Температура води на виході	^оС
	Підйом температури води	^оС
	Температура димових газів на вході в КТАН	^оС
	Температура димових газів на виході з КТАН	^оС
	Зниження температури димових газів в КТАН	^оС
	Витрата зрошувальної води	Кг/сек	6,7	4,5
	Витрата технологічної води	Кг/сек	23,9 (85,5)	12,3 (44,0)
	Поверхня теплообміну КТАН	м2	135,8	90,5

Склад КТАН: корпус, система зрошення робочою водою поверхні, активна насадка у вигляді трубного пучка, сепараційний пристрій, байпасна заслінка.

Майбутнім спеціалістам з “Холодильних машин та установок” прошу приділити особливу увагу до сутності технічних рішень, притаманних виробленню штучного холоду та експлуатації холодильних машин та установок.

Витрати енергоресурсів

В практиці реалізації робіт з енергозбереження сформульовано поняття витрат енергії в процесах, установк ах і виробництвах. Уміння визначати обсяги втрат і витрат енергії є неодмінною частиною структури робіт з енергозбереження.

Витратами енергоресурсів є надходження ПЕР – палива, теплової енергії, електричної енергії та штучного холоду в певних кількостях, необхідних для реалізації енерготехнологічних процесів в агрегатах, установках та виробництвах.

Проектно необхідні або фактичні обсяги ПЕР – Ψ, для промислових виробництв визначаються рівнем питомого енергоспоживання певного виробництва – ψ, та його виробничою потужністю – А, за універсальною формулою:

Ψ = ψ ·А (5.1)

де:

Ψ – обсяг витрати ПЕР;

ψ – питома витрат ПЕР на одержанняодиниці продукції;

А – виробнича потужність підприємства.

Наприклад, годинна витрата теплоти для цукрового заводу – Q_τ^Ц.З, Гкал/год,визначається за формулою:

Q_τ^Ц.З = q_Ц.З·A_Ц.З ·10 ^{– 3} /24 (5.2)

де:

q – питома витрата теплоти на перероблення цукрових буряків, Мкал/т бур;

A_Ц.З – виробнича потужність цукрового заводу, т буряку/добу;

24 – число годин в добі, год/доб;

10 ^{– 3} – співвідношення між Гкал та Мкал.

У разі визначення витрат ПЕР для окремих агрегатів, та установок використовуються “локально-специфічні” розрахункові формули, що відображають специфічні ознаки машин, процесів та виробництв. Наприклад:

- добова витрата електричної енергії на привод відцентрового насосу – W_τ^нас, кВт. год/доб, розраховується за формулою:

W_τ^нас = Q_нас·H_нас ·ρ· g ·10 ^{– 3} · τ_розр / (3600 · η_τ) (5.3)

де:

Q_нас – фактична подача насосу, м³/год;

H_нас – фактичний напір насосу, м вд.ст;

ρ – густина рідіни, кг/м³;

g – прискорення земного тяжіння, 9,8 м/с²;

10 ^{– 3} – співвідношення, кВт/кВт;

τ_розр – розрахунковий термін споживання електричної енергії, для години – 1 год/год, для доби – 24 год/доб, для місяця – 720 год/міс;

3600 – співвідношення с/год;

η_τ – експлуатаційний ККД насосного агрегату, од.

- добова витрата теплоти – Q_τ^ТОА, Гкал/доб, обумовлена споживанням теплообмінним апаратом пари в кількості – D^ТОА, т/год, конденсат якого повністю (β_{зв.конд}= 1,0) або частково (β_{зв.конд}< 1,0), або з надлишком (β_{зв.конд} >1,0) повертається до джерела теплопостачання, розраховується за формулою:

Q_τ^ТОА = D^ТОА · (i_пари – β_{зв.конд}· i_конд) · 10^–3 · τ_розр (5.4)

де τ_розр = 24 год/добу.

- добова витрата теплоти – Q_τ^втр, Гкал/доб, обумовлена споживанням теплообмінним апаратом пари в кількості – D, т/год, конденсат якого не повертається до джерела теплопостачання, розраховується за формулою:

Q_τ^втр = D · (i_пари) · 10^–3 · τ_розр (5.5)

де τ_розр = 24 год/добу.

Витрати енергоресурсів бувають:

- Абсолютні, що визначають годинні, добові, місячні та річні обсяги споживання ПЕР. Вони формують систему т.зв. макропоказників енергоспоживання технологічним процесом, установкою або виробництвом.

- Питомі, тобто абсолютні витрати, віднесені до обсягу виробленої продукції за визначений термін споживання ПЕР. Вони формують систему показників ефективності енергоспоживання і визначають енергетичну ефективність процесу, агрегату або виробництва.

У всіх розвинених і організованих державах існує процедура нормування питомих витрат енергії на виробництво одиниці продукції.

Справа у тому, що бізнес міг би дозволити собі, не зважаючи на інтереси держави в економії енергоресурсів, будь який рівень енергоспоживання, сформувавши “потрібну” ціну одиниці продукції.

Держава користується (або не користується) своїми важелями “диктуючи” мінімізацію питомих витрат енергоресурсів для того, щоб в державному масштабі не мати проблем із закупівлею енергоресурсів від інших держав.

Система питомих витрат енергії на вироблення продукції – багатопланова і містить в собі:

- технологічно обґрунтовані питомі витрати ПЕР на одержання одиниці продукції;

- фактичні експлуатаційні питомі витрати ПЕР на одержання одиниці продукції;

- гранично досяжні витрати ПЕР на одержання одиниці продукції;

- ідеалізовані (теоретичні) витрати ПЕР на одержання одиниці продукції;

- експлуатаційні витрати ПЕР на одержання одиниці продукції на кращих підприємств вітчизняної галузі;

- експлуатаційні витрати ПЕР на одержання одиниці продукції на кращих підприємствах світового рівня;

- планово-нормативні (директивні) витрати ПЕР енергії на одержання одиниці продукції.

У відповідній нормативно методичній літературі наведено розгляд та методологію визначення вищенаведених понять.

Витрати ПЕР на об’єкті представляються у відповідних розділах звіту про виконану роботу з енергозбереження у вигляді таблиць, або у вигляді гістограм.

Наявність інформації про витрати енергоресурсів має акцентувати увагу Замовника на пріоритетних напрямах споживання того чи іншого виду енергетичних ресурсів.