Приложение Д (рекомендуемое). Энергоэффективность

Приложение Д
(рекомендуемое)

Энергоэффективность

КПД процесса производства энергии является важным показателем не только экономного использования природных ресурсов но и степени воздействия производственного процесса на окружающую среду. КПД связан с величиной удельных выбросов парникового газа CO₂. Одним из способов уменьшения выбросов CO₂ на единицу произведенной энергии является оптимизация процессов использования и производства энергии. Увеличение теплового КПД связано с нагрузкой, системой охлаждения, выбросами, используемым видом топлива и так далее.

Каждый последовательный этап в процессе преобразования химической энергии топлива в полезную энергию имеет свой собственный КПД. Общий КПД процесса рассчитывается как произведение КПД всех его этапов.

Конечный КПД (нетто) учитывает все потери, связанные с расходом энергии для собственных нужд предприятия (включая производство необходимого тепла), подготовкой топлива, обработкой побочных продуктов, очисткой дымовых газов и сточных вод, работой системы охлаждения, вентиляторов и насосов. КПД зависит от всех этих факторов, включая любые природоохранные устройства. Так, строгие ограничения на уровень выбросов влекут за собой повышение расхода энергии на собственные нужды предприятия на величину, зависящую от типа топлива и, таким образом, увеличивают удельные выбросы CO₂. Потребителям электроэнергии следует также принять во внимание любые потери в передающих сетях и трансформаторах, а потребителям тепла, выработанного когенерирующими блоками, - потери при транспортировке по сети центрального теплоснабжения и расходы энергии на работу циркуляционных насосов.

Высокие температуры окружающей среды уменьшают КПД выработки электроэнергии как для газовой, так и для паровой турбины. Для газовых турбин и дизельных двигателей более значима температура окружающего воздуха, тогда как для паровых турбин важнее температура охлаждающей среды. Для конденсации охлажденного расширенного пара могут применяться три типа системы охлаждения: непосредственное охлаждение морской или речной водой, охлаждение с влажными градирнями, и охлаждение с сухими градирнями.

Даже самые эффективные электростанции постоянно рассеивают значительное количество энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в окружающей среде в форме сбросного тепла. Это тепло может рассеяться в атмосфере или водотоках с относительно небольшим ущербом для местной окружающей среды, но в любом случае каждая дополнительная единица тепла означает дополнительное количество СО₂, выброшенное в атмосферу при сжигании топлива. В настоящее время наиболее действенным способом повышения КПД производства энергии является как можно более полное использование произведенного тепла.

При выборе варианта утилизации сбросного тепла следует принять во внимание ряд термодинамических, технических и экономических критериев.

Термодинамические факторы включают, с одной стороны, температуру, а с другой - эксергию сбросного тепла. Температура существенна в том случае, если это тепло предполагается использовать для обогрева, а эксергия - если тепло будет использовано для производства электроэнергии. Технические критерии зависят от характеристик конкретного предприятия.

Как правило, уменьшая потери тепла или используя сбросное тепло, можно сэкономить энергию и ресурсы, а также сократить выбросы. В настоящее время существует все больше возможностей для размещения электростанций в таких местах, где энергия, не преобразованная в электричество, может поставляться потребителям в виде тепла. Широкий круг производственных процессов требует для нормального функционирования постоянного поступления тепла в форме пара, горячей воды или горячего воздуха. Технология когенерации обеспечивает общий КПД электростанции с учетом потребления тепла в диапазоне 75-90 %. Увеличение КПД приводит к сокращению выбросов СО₂, поскольку потребителю нет необходимости сжигать топливо в отдельной установке для производства тепла. Во многих случаях результатом замены небольших автономных установок получением тепла от ТЭЦ является также сокращение общих выбросов оксидов азота и других загрязняющих веществ. Тем не менее, лишь технически и экономически обоснованные меры по сокращению сбросного тепла и его утилизации позволят достичь как экономические, так и экологические цели.

Комбинированное производство тепловой и электрической энергии (когенерация) считается самым эффективным методом снижения выбросов CO₂ и может быть применено для любой новой энергетической установки, когда местный спрос на тепло достаточно высок, чтобы дать основание для строительства более дорогой когенерационной установки вместо раздельного (разными установками) производства тепла или электроэнергии. НДТ, направленные на увеличение энергоэффективности, и соответствующие ее уровни представлены в таблицах Д.1, Д.2.

Таблица Д.1 - Уровни КПД, связанные с применением НДТ для установок, работающих на каменных и бурых угля

Топливо	Технология сжигания	КПД (нетто) установки (%)
		Новые установки	Существующие установки
Каменные и бурые угли	Когенерация (ТЭЦ)	85-90	75-85
Каменные угли	ПС (ТШУ и ЖШУ)	> 39	Достижимые значения КПД зависят от конкретной установки, но в качестве индикатора уровень 36-39 % или повышение на 1-2 % можно считать уровнями, связанными с использованием НДТ для существующих установок
	СКС
	СКСД
Бурые угли	ПС (ТШУ)
	СКС
	СКСД
Примечание: ПС: сжигание пылевидного топлива ТШУ: твердое шлакоудаление ЖШУ: жидкое шлакоудаление СКС: сжигание в кипящем слое СКСД: сжигание в кипящем слое под давлением.

Для котлов и стационарных двигателей, сжигающих жидкое топливо, не были выявлены уровни КПД, связанные с использованием НТД. Однако некоторые технологии рассмотрены в соответствующих разделах справочника НДТ.

Таблица Д.2 - КПД газовых установок, связанные с применением НДТ

Тип установки	КПД, %		КПД использования тепла топлива, %
	Новые установки	Существующие установки	Новые и существующие установки
Газовая турбина
Газовая турбина	36-40	32-35	-
Газовый двигатель
Газовый стационарный двигатель	38-45	-	-
Газовый стационарный двигатель с котлом-утилизатором в режиме когенерации	> 38	> 35	75-85
Паросиловая установка
Паросиловая установка	40-42	38-40	-
ПГУ
Комбинированный цикл с или без дополнительного сжигания в котле-утилизаторе при производстве только электроэнергии	54-58	50-54
Комбинированный цикл без дополнительного сжигания в режиме когенерации	< 38	< 35	75-85
Комбинированный цикл с дополнительным сжиганием в режиме когенерации	< 40	< 35	75-85