Энергопотребляющее оборудование общепромышленного применения

Состав энергопотребляющих технических систем зданий и особенности их работы Энергопотребляющее оборудование общепромышленного применения потребляет, преобразует, сохраняет, транспортирует поступающие из окружающей среды следующие виды ТЭР:

— топливо котельно-печное и моторное;

— энергию электрическую (и электромагнитную);

— энергию тепловую;

— энергию возобновляемых источников (ветра, водных потоков, приливов и отливов, а также энергию солнечную, биомассы, геотермальную);

— комбинированные.

Оборудование общепромышленного назначения, относящееся к энергоустановкам, подразделяют на три типа:

1) активно добывающие, расходующие, использующие традиционные (невозобновляемые) ТЭР и нетрадиционные (от возобновляемых источников энергии);

2) пассивно проводящие, передающие (согласно ГОСТ Р 51 541), транспортирующие ТЭР;

3) сооружения, сберегающие тепловую энергию.

Энергопотребляющее оборудование общепромышленного применения идентифицировано по следующим видам (и соответствующим типам):

— энергодобывающее (активное);

— энергорасходующее ТЭР (активное);

— энергоиспользующее возобновляемые ТЭР (активное);

— электропроводящее (пассивное);

— энергопередающее (пассивное);

— топливотранспортирующее (пассивное);

теплосберегающее (сооружения).

Основная номенклатура показателей энергоэффективности для оборудования соответствующих видов, типов и групп:

Таблица 1 Оборудование, использующее возобновляемые ТЭР

Примечание — ПЭЭ устанавливают в документах на соответствующие энергетические установки Показатели энергетической эффективности электропроводящего (пассивного) оборудования.

Таблица 2. ЛЭП, электрические сети промышленного и коммунального назначения

Таблица 3. Оборудование для передачи и распределения электрической энергии

Показатели энергетической эффективности энергопередающего тепло, топливо (пассивного) оборудования.

Таблица 4. Трубопроводы (газопроводы, нефтепроводы), агрегаты газоперекачивающие

Таблица 5. Трубопроводы коммунального назначения

Показатели энергетической эффективности транспортирующего топливо (пассивного) оборудования и емкостей для хранения топлива.

Таблица 6. Емкости для транспортирования и хранения топлива

Показатели энергетической эффективности теплосберегающих сооружений, включая материалы и конструкции.

Таблица 7. Строительные материалы, элементы строительных (ограждающих) конструкций и сооружений

Примечание — С учетом двойного, тройного стеклопакета (в деревянной, пластмассовой рамах) К числу основных потребителей котельно-печного и моторного топлив относят следующие подвиды оборудования общепромышленного применения, подлежащего нормированию по требованиям энергосбережения:

— электростанции;

— котельные установки;

— воздухонагреватели;

— агломерационные машины;

— печи для нагрева (сушилки), крекинга;

— печи (термические, для подогрева шихты, мартеновские, коксовые);

— кауперы;

— автоклавы, установки с кипящим слоем;

— вулканизаторы;

— установки для производства полистирола, полихлорвинила, поливинилацетата, карбамидных полимеров;

— агрегаты (поточные линии) для выработки волокон;

— бытовая техника (плиты, горелки и т. п.);

— газоперекачивающие устройства;

— двигатели внутреннего сгорания;

— двигатели наружного сгорания (паровозные топки, к примеру);

— газогенераторные устройства.

К числу основных потребителей электрической энергии относят следующие подвиды оборудования общепромышленного применения, подлежащего нормированию по требованиям энергосбережения:

— ферросплавные печи;

— станы горячей и холодной прокатки черных и цветных металлов;

— электролизеры;

— установки для плавки;

— электрические печи для плавки (сопротивления, электродуговые сталеплавильные, индукционные, вакуумные индукционные);

— трубопрокатные станы;

— установки для полимеризации, машины для резки;

— установки для производства полистирола, полихлорвинила, поливинилацетата, карбамидных полимеров;

— установки для производства аммиака;

— агрегаты (поточные линии) для выработки волокон;

— установки для производства кислорода;

— установки для варки целлюлозы;

— оборудование для передачи и распределения электрической энергии и/или изменения ее параметров (трансформаторы, статические преобразователи);

— оборудование для электроотопления жилых и общественных зданий;

— оборудование для освещения жилых и промышленных зданий;

— оборудование для уличного освещения;

— электрические двигатели;

— электрогенераторы;

— бытовое и аналогичное электрооборудование (холодильники, плиты, утюги и т. п.).

Бытовое оборудование может использоваться в производственных процессах, например на малых предприятиях, в связи с чем оно также идентифицировано в стандарте.

К подвидам оборудования общепромышленного применения, потребляющего тепловую энергию и подлежащего нормированию по требованиям энергосбережения, относят:

— установки непрерывного коксования;

— автоклавы, установки с кипящим слоем;

— установки полимеризации, машины для резки;

— установки для производства полистирола, полихлорвинила, поливинилацетата, карбамидных полимеров;

— установки синтеза спиртов;

— колонны синтеза и фракционирования;

— агрегаты (поточные линии) для выработки волокон;

— установки для плавки и электролизеры;

— турбины паровые;

— электропечи, агломерационные машины;

— установки для варки целлюлозы;

— машины для производства бумаги и картона;

— жилые здания;

— промышленные здания.

На предприятиях, как правило, используют подвиды оборудования общепромышленного применения, потребляющие различные виды ТЭР.

Для целей энергосбережения различают три типа энергопотребляющего оборудования общепромышленного применения:

— активное оборудование, потребляющее ТЭР в процессах их добычи, преобразования и для изготовления изделий;

— пассивное оборудование, служащее для передачи тепловой, электрической энергии и энергоносителей, включая трубопроводы промышленного и коммунального назначения, предназначенные для транспортирования нефти, газа, теплоносителей; линии электропередач, электрические сети промышленного и коммунального назначения; оборудование для аккумулирования и расходования электрической энергии, а также оборудование, служащее для хранения и транспортирования ТЭР (например, цистерны);

— сооружения, к которым относят ограждающие (строительные) конструкции и материалы.

Примечания:

1 Оборудование, активно потребляющее ТЭР, как правило, расходует энергию, накопленную в невозобновляемом углеводородном топливе и/или поступающую от возобновляемых источников энергии.

2 К пассивному оборудованию относят:

— трубопроводы (газои нефтепроводы), теплообменники промышленного назначения;

— трубопроводы коммунального назначения (газои водопроводы, канализация);

— электропроводящие сооружения (включая материалы) для линий электропередач и электрических сетей промышленного и коммунального назначения;

— естественные (природные) и искусственные хранилища нефтепродуктов, газа.

3 К пассивному оборудованию, накапливающему и расходующему энергию, относят:

— гальванические элементы;

— аккумуляторы;

— электрохимические генераторы.

4 К сооружениям, предотвращающим (в идеале) или сокращающим потери ТЭР, относят конструкции и элементы строительных (ограждающих) конструкций, содержащие теплоизоляционные, диэлектрические (строительные) материалы, способствующие или препятствующие передаче, сохранению тепловой энергии при эксплуатации сооружений по функциональному назначению.

Основные группы энергопотребляющего оборудования общепромышленного применения взаимоувязаны с технологическими процессами:

а) добычи нефти, газа, угля и др. видов сырья;

б) транспортирования нефти и газа по трубопроводам;

в) получения электрической энергии;

г) передачи и распределения электрической энергии по линиям электропередач и электрическим сетям;

д) выплавки черных и цветных металлов;

е) получения продуктов нефтехимической переработки;

ж) получения химических веществ и соединений;

и) металлообработки;

к) автотранспортных, железнодорожных, речных, морских и воздушных перевозок;

л) получения цемента;

м) сельскохозяйственных работ;

н) получения деловой древесины;

п) получения целлюлозы, бумаги, картона и др.

Наиболее топливоемкими технологическими процессами являются:

— выплавка чугуна;

— дутье в доменных печах.

Наиболее электроемким является технологическое оборудование общепромышленного назначения (станы, установки, электролизеры, печи, агрегаты).

Наиболее теплоемкими являются технологические процессы прокатки черных металлов.

Энергосбережение как определенный вид целенаправленной деятельности характеризуется основными показателями энергетической эффективности, а также рядом конкретных показателей, выражаемых через характеристики энергосодержания, энергосохранения, энергоемкости и экономичности энергопотребления, приведенных в соответствующих нормативных, методических, технологических и других документах на основе стандартов.

ПЭЭ относят к группе технического совершенства (уровня) продукции с учетом тенденции достижения экономически оправданной эффективности использования ТЭР на стадиях жизненного цикла: при добыче, переработке, транспортировании (передаче, распределении), преобразовании, хранении, использовании, утилизации — при существующем уровне развития науки и техники.

Нормируемые ПЭЭ в обеспечение энергосбережения разрабатывают на основе:

— гармонизации с признанными международными, региональными техническими регламентами и стандартами с обоснованием, при необходимости, их соответствующими расчетами, экспериментами, испытаниями, согласованиями;

— достижения экономически оправданной эффективности использования ТЭР на стандартизированном мировом уровне техники и технологии с учетом условий применения конкретного оборудования;

— соблюдения нормативных требований по охране окружающей среды;

— использования накопленного отечественного и межгосударственного опыта нормирования ПЭЭ при соблюдении требований безопасности энергопотребления для здоровья и жизни людей.

Общие требования к методам подтверждения соответствия нормативным значениям ПЭЭ и методические рекомендации по их определению установлены в ГОСТ Р 51 379, ГОСТ Р 51 380, ГОСТ Р 51 388.

Отрасли, ведомства, организации, предприятия и фирмы — изготовители различных форм собственности могут вносить изменения в действующие стандарты и разрабатывать, при необходимости, соответствующие новые нормативно-методические документы для регламентирования ПЭЭ действующего и конструируемого энергопотребляющего оборудования на основе стандарта и других документов комплекса «Энергосбережение».

Основными группирующими ПЭЭ факторами избраны типы энергопотребляющего оборудования общепромышленного применения.

Показатель энергосодержания для разных типов оборудования в зависимости от вида потребляемых при эксплуатации ТЭР принимает различный вид, например емкость аккумулятора и др.

Таблица 8.

К обобщенным характеристикам ПЭЭ такого пассивного оборудования, как электрические сети, системы и электроприемники, относят качество электрической энергии и режимные параметры, качество и надежность энергоснабжения потребителей в целом.

К обобщенным характеристикам ПЭЭ такого пассивного оборудования, как тепловые сети и системы, относят качество тепловой энергии и режимные параметры.

ПЭЭ пассивного оборудования для передачи, транспортирования ТЭР характеризуют величинами снижения энергосодержания (тепловой и электрической энергии, топлива, энергоносителя), зависящими от степени теплоизоляции трубопроводов промышленного и коммунального назначения.

В качестве показателя эффективности передачи энергии для системы теплоснабжения используют величину тепловых потерь (снижение теплосодержания рабочего тела) на заданную длину (100 м, 1 км) теплотрассы.

Для пассивного оборудования типа транспортных емкостей для ТЭР в качестве показателей энергоэкономичности используют отношение энергоемкости изготовления, например железнодорожной цистерны, к ее грузоподъемности (кВт?ч/т).

Для хранилищ ТЭР ПЭЭ является суммарное количество ТЭР, сохраняемое оборудованием в регламентированных условиях хранения за определенный период.

Показателем энергоэкономичности пассивного оборудования при использовании его для аккумулирования и последующей выдачи электрической энергии является показатель его энергосодержания, к которому относят энергетический эквивалент, выражаемый, например, количеством запасенной, выделяемой энергии на единицу массы, объема (МДж/кг, МДж/м3).

К показателям энергосодержания относят абсолютные значения выходного напряжения гальванического элемента (электрической батарейки) аккумулятора, электрохимического генератора (топливного элемента), магнитную проницаемость искусственных магнитов и т. п.

Сооружения, конструкции характеризуют показателями сбережения тепловой энергии: фактически для строительных, ограждающих материалов и конструкций определяют теплосопротивление на единицу площади и/или объема (МДж/м2; МДж/м3).

ПЭЭ оборудования, активно потребляющего ТЭР, устанавливают в соответствующей нормативно-методической документации с учетом действующих государственных стандартов (ГОСТ Р 51 380) и методических документов (В.2 ГОСТ Р 51 387).

Рекомендации по определению показателей энергетической эффективности энергопотребляющего оборудования.

Определение и документирование состава ПЭЭ для конкретного оборудования основывается на выполнении разработчиком конкретного оборудования (документации) комплекса действий, требований, условий и критериев, необходимых для принятия обоснованного решения по обеспечению задач энергосбережения.

Для принятия обоснованных решений при определении состава ПЭЭ подвергают анализу широкий круг нормативных документов, содержащих информацию о разнородных показателях и характеристиках, описывающих различные аспекты их влияния на энергосбережение в целом, с целью получения объективной оценки ПЭЭ на длительную перспективу, а также для возможности проведения энергетических проверок как потребителей, так и производителей ТЭР.

В зависимости от различий рассматриваемых объектов, ПЭЭ должны описывать энергетические свойства изделий, ТП, зданий, сооружений, трубопроводов, электрических сетей и систем, нетрадиционных источников энергии, малой энергетики, специальные вопросы науки и техники, организации и управления, включая энергетическую составляющую на макроэкономическом уровне управления, планирования и статотчетности.

ПЭЭ, связанные с общеэнергетическими аспектами, должны характеризовать:

— свойства электромагнитной совместимости электрооборудования, приборов и электрических сетей;

— качество электрической энергии и режимные параметры электрических сетей, систем и электроприемников;

— качество тепловой энергии и режимные параметры тепловых сетей, систем и оборудования;

— качество и надежность энергоснабжения потребителей.

ПЭЭ, связанные с внешними ограничениями, должны обеспечивать:

— качество изготавливаемой продукции (выполняемых работ, процессов, услуг);

— охрану окружающей среды без ухудшения экологических характеристик производства;

— экономический рост (не препятствовать планам экономического развития, экономии ресурсов и расширенного воспроизводства);

— научно-технический прогресс (не препятствовать планам повышения качества продукции, обновления оборудования, внедрения новых ТП, автоматизации производства и повышению производительности труда);

— социальную стабилизацию без ухудшения условий труда, баланса рабочих мест и трудовых ресурсов в целом.

При оценке ПЭЭ необходимо проверять их на совместимость с конкретными производственными условиями для отдельного рабочего места, ТП, предприятия, региона в целом. При этом ПЭЭ, характеризующие разные направления совместимости, не должны выходить за их допустимые и предельные значения.

Требования экономного использования ТЭР выражаются определенными показателями и их значениями, при регламентированных режимах применения энергопотребляющего оборудования по его функциональному назначению.

В стандартах на конкретное оборудование, потребляющее ТЭР, устанавливают ПЭЭ и допустимые предельные значения, а также методы подтверждения этих значений.

Различные виды изделий и ТП, потребляющих ТЭР, характеризуются различными ПЭЭ вследствие физически различных способов и условий преобразования ТЭР, применяемых в конструкции конкретных изделий и при выполнении различных ТП, поэтому требования энергоэкономичности могут выражаться одним или несколькими ПЭЭ.

ПЭЭ, установленные на продукцию, потребляющую ТЭР при регламентированных условиях ее эксплуатации, являются техническими нормативами (5.7 ГОСТ Р 51 541).

В документах, устанавливающих нормативы потребления ТЭР, должны быть оговорены необходимые условия и режимы работы, при которых они достигаются, а также регламентируются методы испытаний по определению значений каждого показателя с указанием, при наличии, ссылки на соответствующий документ.

Примечание — Информация, приведенная в документе, должна быть достаточной для воспроизведения эксперимента с целью проведения проверки и соблюдения установленных значений технических нормативов.

Определение ПЭЭ следует осуществлять, руководствуясь конкретными особенностями и свойствами данного объекта, потребностью формирования полного объема требований по экономному применению ТЭР, а также потребностью предоставления, при необходимости, полной информации об экономичности рассматриваемого объекта потребителю.

В качестве ПЭЭ предпочтительны удельные показатели (5.2 ГОСТ Р 51 541).

Если совершаемая полезная работа не может быть подсчитана непосредственно в физических единицах, то в качестве показателя экономичности энергопотребления следует выбрать удельный показатель, например отношение расхода ТЭР к величине, характеризующей косвенно, но однозначно совершаемую работу.

Ряд объектов характеризуется количеством произведенной полезной работы (полезного эффекта). В этом случае следует предпочесть в качестве ПЭЭ абсолютные показатели (мощность: номинальную, фактическую, установленную, максимальную, общую, суммарную; потери: мощности, при коротком замыкании или холостого хода; тангенс угла потерь; потребляемый ток и др.

Если потребляемая объектом мощность и развиваемая им полезная мощность, для определенного режима работы, относительно неизменны во времени, то в качестве относительного показателя экономичности энергопотребления предпочтительно выбрать их отношение, т. е. КПД.

Для изделий, потребляющих одновременно различные виды ТЭР, ПЭЭ устанавливают с учетом 5.6 ГОСТ Р 51 541.

Для ПЭЭ энергетического оборудования, оцениваемых в составе технологических процессов, показателями, выражающими требования энергетической эффективности расходования ТЭР, являются показатели энергоемкости производства единицы продукции, выполнения работ, оказания услуг.

ПримечаниеПри расчете энергоемкости производства единицы продукции учитывают только ТП основного и вспомогательного производства, без учета потребления ТЭР на отопление, освещение и т. п., напрямую не связанные с изготовлением продукции.

Энергоемкость производства единицы продукции для каждого предприятия отличается в силу различных факторов, поэтому уровень энергоемкости даже аналогичных ТП с однотипным оборудованием может отличаться друг от друга, в связи с чем показатели энергоемкости устанавливают на уровне предприятий.

Показатели энергоемкости производства продукции могут быть представлены в виде абсолютных и удельных значений.

Примечания:

1 Абсолютные значения ПЭЭ выражают в абсолютных значениях общего количества (объема, массы и т. п.) ТЭР, израсходованных на производство продукции.

2 Удельные значения ПЭЭ выражают отношением абсолютных значений энергоемкости производства всей продукции к ее общему количеству или отношением энергоемкости производства единицы продукции к одному из показателей, характеризующих основные ее свойства.

Установленные в документах значения ПЭЭ следует записывать с указанием допустимых пределов изменения величин по оговоренным критериям.

Значения показателей энергоемкости производства единицы продукции, выполнения работ и оказания услуг для предприятия в целом могут служить основой расчета плановой нормы для определения лимитов расхода ТЭР, расчета потребности в ТЭР на плановый период времени и в качестве базы для различных форм материального стимулирования предприятия вышестоящими органами управления и энергокомпанией, а также для стимулирования энергосбережения на всех уровнях управления и производства.

Показатели энергосбережения изделий, расходующих различные виды топлива, энергии, энергоносителей следует, как правило, определять (выбирать) и вносить в нормативно-методическую документацию с учетом особенностей каждого вида топлива, энергии, энергоносителей.

Для учета потребления ТЭР всех видов необходимо проводить перерасчет, ориентируясь на условное топливо.

Под условным топливом понимают топливо теплотой сгорания 29 300 кДж/кг.

Перерасчет натурального топлива на условное проводят по формуле:

где — количество условного топлива, кг;

— количество натурального топлива, кг;

средняя теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг.

Пересчет электрической, тепловой энергии и топлива на условное топливо должен производиться по их физическим (энергетическим) характеристикам на основании следующих соотношений:

1 кг у.т. = 29,30 МДж = 7000 ккал;

1 кВт? ч = 3,6 МДж = 0,12 кг у.т.;

1 кг дизельного топлива равен 1,45 кг у.т.;

1 кг автомобильного бензина равен 1,52 кг у.т.;

1 ккал = 427 кг? м = 4,19 кДж = 1,163 Вт? ч;

1 л. с?ч = 2,65 МДж; 1 МДж = 0,278 кВт? ч.

Список использованных источников

1. Безруких П. П., Пашков Е. В., Церерин Ю. А., Плущевский М. Б. Стандартизация энергопотребления — основа энергосбережения. — Стандарты и качество, 1993, № 11

2. Гительман Л. Д, Ратников Б. Е. Энергетический бизнес. — М.: Дело, 2006. — 600 с.

3. Закон Республики Беларусь об энергосбережении.

4. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М. В. Самойлов, В. В. Паневчик, А. Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. — Мн.: БГЭУ, 2002. — 198 с.

5. ГОСТ Р 51 749 — 2001.

6. Стандартизация энергопотребления — основа энергосбережения / П. П. Безруков, Е. В. Пашков, Ю. А. Церерин, М. Б. Плущевский //Стандарты и качество, 1993.