Энергосберегающие технологии в АПК

Свердловская  область

Ввиду отсутствия областных  законодательных актов, нормативная  база в Свердловской области по вопросам энергосбережения формируется в  соответствии с федеральным законом "Об энергосбережении" от 03.04.96 №23 - ФЗ и Соглашением между министерством  топлива и энергетики РФ (уполномоченный орган Правительства РФ по вопросам энергосбережения) и Свердловской областью о сотрудничестве в сфере энергосбережения и развития топливно-энергетического комплекса региона.

В соответствии с рядом  других указов Губернатора Свердловской области, в течение 1998-2000гт. сформировалась примерно следующая региональная система управления энергосбережением:

•  создание сводной  системы учета энергетических ресурсов "Энергетический паспорт Свердловской области", на основании которой  проводиться всеобщая паспортизация объектов области в рамках разработанных: «Энергетический паспорт муниципального образования», «Энергетический паспорт предприятия», «Технический паспорт котельной» и др.;

•   введение      лимитирования      потребления     топливно-энергетических ресурсов для всех бюджетных организаций региона;

•   создание системы  образовательных структур по подготовке специалистов по энергосбережению с  выдачей квалификационного сертификата  по энергосбережению. В рамках этого  направления создана   кафедра   «Энергосбережение»   в   составе   Уральского государственного технического университета (УГТУ - УПИ);

•  принятие "Временного положения о демонстрационной зоне высокой энергетической эффективности  в Свердловской области" и создание ряда демонстрационных объектов и др.

Основным исполнительным органом в структуре управления энергосбережением является - региональная энергетическая комиссия, председателем  которой является первый заместитель  председателя Правительства Свердловской области. Основные направления политики энергосбережения, реализуемые через региональную энергетическую комиссию:

•  тарифная политика,

•   энергетическая паспортизация,

•    образовательная  деятельность,

•   содействие в  развитии производства энергоэффективного оборудования.

Так, например, через структуру  и величины тарифов на тепловую и  электрическую энергию, в том  числе за счет:

•  дифференцированного   подхода   к   расчету   тарифа   на электрическую энергию  в зависимости от характера потребления, точки подключения дневного максимума и др.;

•  введения в структуре  тарифа инвестиционной составляющей, направленной на энергосберегающие  мероприятия и др.,

создается система мер, вынуждающая заниматься энергосбережением, как поставщиков, так и потребителей энергии, а так же нарабатывается опыт формирования механизмов инвестирования энергосбережения.

Энергетическая паспортизация  позволяет создать единую методическую базу по определению объемов потребления  топливно-энергетических ресурсов для  бюджетных, муниципальных и других организаций области, организовать контроль за дисциплиной цен (тарифов) на предприятиях поставщиках энергии.

В рамках образовательной  деятельности, кроме создания центра по обучению и сертификации специалистов по энергосбережению, в Свердловской области ведется широкая программа энергосбережения среди всех групп населения:

•   еженедельная тематическая передача по энергосбережению на областном  радио;

•   проведение смотра - конкурса по энергосбережению;

•   выпуск     специализированных    журналов     "Энергетика региона", "Вестник энергосбережения" и др.;

•проведение специализированных выставок "Энергосбережение" и др.

В области работает около 200 предприятий и организаций, выпускающих  и успешно реализующих энергосберегающее  оборудование. Региональная энергетическая комиссия регулярно рассматривает результаты работы этих предприятий, участвует в формировании экспонатов на комплексные экспозиции региона для участия в выездных и всероссийских выставках по энергосбережению. Участвует так же в создании на базе данных предприятий центров по обучению школьников старших классов и учащихся профессиональных учебных заведений практическим навыкам в области энергосбережения.

В Российской Федерации 89 регионов. В каждом из них есть свои особенности в проведении политики энергосбережения. Но на наш взгляд приведенные здесь примеры по созданию региональных систем управления энергосбережением представляют интерес для большинства субъектов России. Подтверждением этому является решение Министерства топлива и энергетики РФ от 16.03.2000 г. № 71 "Об организации работ по реализации энергосберегающей политики в Свердловской области и созданию энергоэффективной демонстрационной зоны".

АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  ЭНЕРГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ

Одним из наиболее действенных способов выявления энергетических потерь в технологических установках является анализ энергоисполъзования в производственных процессах. По его результатам выявляются обоснованные нормы расхода энергии и, самое главное, возможно определение конкретных путей энергосбережения.

Оценка эффективности  и целесообразности энергозатрат в  производственных процессах основывается на показателях энергоиспользования — коэффициенте полезного действии установок (КПД) и коэффициенте полезного использовании энергии в них (КПИ), а также на удельных расходах энергии, относимых к единице продукции (полупродукта), на передел, операцию и т.п. Коэффициенты полезного действия определяются в основном для производственных машин (аппаратов, агрегатов) и представляют собой отношение полезной энергии ко всей энергии, поступившей в машину (аппарат, агрегат). Коэффициент полезного использования также является отношением полезной энергии к затраченной, однако под затраченной здесь подразумевается либо энергия, поступившая в установку (в этом случае КПИ и КПД совпадают), либо энергия, поступившая на производственный участок, в цех, на предприятие, или даже энергия первичного (природного) энергоресурса.

Для разграничения  этих показателей условимся под  КПИ понимать отношение полезной энергии к энергии, поданной в энергоиспользующую установку, состоящую из энергетической (энергоприемника) и технологической (технологического аппарата) частей, а под КПД—отношение полезной энергии, затраченной на обработку материала, к энергии, поступившей в технологический аппарат.

Во всех случаях  вычисление КПД и КПИ основано на определении полезного расхода энергии, который в теории и практике исчисляется в зависимости от характера энергоиспользующего процесса:

— для силовых (механических) процессов — по мощности (энергии) на валу двигателя;

—для процессов  нагрева и охлаждения (высоко-, средне- и низкотемпературных и холодильных, в термических процессах) — по количеству энергии, сообщенному обработанному материалу;

— для электрохимических  и электрофизических (а также  термохимических и термофизических) — по количеству энергии, теоретически не-обходимому для проведения процесса;

— для освещения—по световому потоку осветительных аппаратов;

— для отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, а также управляющих процессов — по энергии, подведенной к соответствующей установке.

Такое разночтение  при определении полезной энергии  приводит к несопоставимости КПД и КПИ разных процессов. В то же время есть определение (принадлежащее чл.-корр-. РАН В.И. Вейцу), по которому полезная энергия — энергетический потенциал, сообщенный обработанному материалу. Как видим, это определение полностью совпадает с понятием полезной энергии для термических, электро- и термохимических и физических процессов и расходится со всеми другими. Для пояснения таких понятий, как полезная энергия, КПД и КПИ, существуют следующие определения.

Теоретический расход (безусловно полезный) — энергия, сообщенная обработанному материалу и направленная на достижение главной цели производственного процесса. Отношение этого расхода к энергии, поступившей в технологический аппарат, включая имеющие место внутренние выделения энергии, есть КПД технологического аппарата (КПДа). Отношение этого расхода к энергии, поданной в технологическую установку (в ее энергоприемник), включая внутренние выделения энергии в аппарате, есть КПИ технологической установки; для практических целей здесь общий приход энергии принимается по суммарному расходу, где учитываются внутренние выделения энергии.

Условно-полезный расход—расчетное количество энергии, поданной в технологический аппарат (в том числе на валу приводящего двигателя). В условно-полезный расход включаются все потери в технологическом аппарате (по их расчетному уровню), а в силовых (механических) процессах — и потери в передаточном устройстве.

Для увязки теоретического и условно-полезного расходов энергии вводится понятие сопутствующий расход энергии в технологическом аппарате, т. е. разность между условно-полезным и теоретическим расхода-ми. Он направлен на компенсацию потерь в технологическом аппарате, которые неизбежно сопутствуют производственному процессу, например нагрев самого аппарата, компенсация теплообмена с окружающей средой и др.

Необходимость введения этого понятия вызвана  тем, что, во-первых, требуется количественно различать теоретический и условно-полезный расходы; во-вторых, потери в технологическом аппарате находятся вне компетенции энергетиков и часто настолько внутренне присущи технологии, что являются скорее не потерями, а «собственными нуждами» аппарата (нагрев транспортирующих устройств, тары и других сопутствующих материалов); и, в-третьих, в ряде процессов сопутствующий расход энергии является единственно оправданным, хотя и компенсирует потери в аппарате, например выдержка материала при постоянной температуре (в автоклавах), все процессы отопления и вентиляции производственных и других помещений.

Уровень сопутствующего расхода энергии диктуется экономическими, технологическими и санитарно-техническими условиями. Так, толщина изоляции аппаратов имеет свой экономический предел, за которым суммарные потери теплоты не снижаются, а увеличиваются вследствие увеличения поверхности теплоотдачи (экономическое условие). Потери на нагрев сопутствующего материала, например, раствора, содержащего полезный компонент, могли бы быть меньше при повышении его концентрации, но это невозможно по технологическим условиям. При работе с вредными веществами устраивается интенсивная вытяжка, что увеличивает тепловые потери за счет повышения коэффициента движения воздуха, особенно над открытыми поверхностями, например гальванических ванн, но необходимо по санитарным условиям, а иногда и по технике безопасности.

Нормативные потери в энергоприемнике технологической установки — расчетные потери, связанные с передачей и (или) трансформацией энергии в энергоприемнике (двигателе, топке, теплообменнике и др.), с подготовкой этой энергии для поступления в технологический аппарат.

Если суммировать  условно-полезный (расчетный) расход энергии  и нормативные потери, получим норматив расхода энергии в технологической установке, т.е. расчетный минимум энергозатрат при работе в идеальных условиях — при полном соблюдении технологических и энергетических регламентов, идеальном техническом состоянии оборудования, изоляции, герметичности, оптимальной загрузке как технологического аппарата, так и энергоприемника.

Однако в  реальных условиях на протяжении длительного  времени соблюдение нормативного расхода энергии в установке практически невозможно, поскольку,

во-первых, возникают  дополнительные, не учитываемые нормативом энергозатраты на пуск, работу на холостом ходу и при горячих простоях;

во-вторых, оборудование, изнашиваясь, снижает первоначальные энергетические характеристики, которые далеко не всегда восстанавливаются даже после капитального ремонта;

в-третьих, часто имеет место неполная загрузка технологического аппарата и почти всегда энергоприемника (особенно электродвигателей), что существенно снижает КПД по сравнению с расчетным (паспортным), нормативным; и, в-четвертых, в реальных производственных условиях всегда наблюдаются отклонения от регламентов по качеству материалов, температурам, времени обработки и т.д., причем это приводит к увеличению энергозатрат.

Тогда каждая составляющая общего расхода энергии  превышает свой расчетный уровень: теоретический расход, т.е. энергия, сообщенная материалу при обработке, увеличивается за счет его худшего качества, перегревов, брака продукции (полупродукта), и т.п.; отдельные составляющие сопутствующего расхода увеличиваются по тем же причинам, а также из-за худшего по сравнению с расчетным состояния оборудования, изоляции и т.д.; потери в энергоприемнике также увеличиваются против нормативных за счет недогрузки, худшего состояния оборудования, отклонений в режимах работы и др. Выявить каждое из этих превышений постатейно очень сложно, часто практически невозможно, да и нецелесообразно. Достаточно сопоставить фактический и нормативный расходы энергии всей установкой.

Разница между  фактическими затратами энергии и расчетным, нормативным расходом, возникающая вследствие эксплуатационных и режимных отклонений от регламентированного хода производства, представляет собой эксплуатационные и режимные потери энергии в технологической установке. Их в большинстве случаев можно разделить на потери в энергоприемнике и технологическом аппарате.