Концепция интенсивного энергосбережения -научная стратегия для энергосбережения производственного комплекса

Одним из научных направлений в области энергосбережения является: «Концепция интенсивного энергосбережения», разрабатываемая на кафедре Энергетики высокотемпературной технологии (ЭВТ) Института проблем энергетической эффективности (ИПЭЭф) НИУ «МЭИ» под руководством д.т.н. проф. Ключникова А.Д. Основные положения данной концепции изложены в литературном источнике [1].

  1. Концепция интенсивного энергосбережения - это научно-обоснованный взгляд на проблему энергосбережения в теплотехнологиях, устанавливающий способы:
  2. объективного отражения масштаба и качества использования топливно-энергетических ресурсов в объекте энергетического анализа;
  3. выявления предельно полного состава энергосберегающих мероприятий;
  4. установления уровней предельно полного и практически возможного энергосберегающих эффектов;
  5. прогнозирования опорных признаков перспективных моделей энергоматериалосберегающих и экологически безопасных объектов будущего;
  6. стимулирования поиска энергосберегающей техники нового поколения;
  7. формирования программы конкретных мероприятий глубокой энергетической, технической и экологической модернизации действующих теплотехнологических объектов (установок систем, комплексов).

Концепция интенсивного энергосбережения может претендовать сегодня на место современной методологической базы разработки энергетических сценариев развития действующих и создания новых производственных систем, основанных на теплотехнологиях.

Интенсивное энергосбережение - звено в цепи ряда взаимосвязанных актуальных проблем и задач теплотехнологии, это заключение проиллюстрировано на рисунке 1.

 

risunok-1-intensivnoe-energosberezhenie-glavnoe-zveno
Рисунок 1                Интенсивное энергосбережение – главное звено в цепи ряда взаимосвязанных актуальных проблем теплотехнологии

 

Методология решения фундаментальных задач энергетики теплотехнологии основана на базе и алгоритме поиска энергосберегающих решений.

База поиска в себя включает:

  • Объект: замкнутые теплотехнологические комплексы.
  • Ориентир: «не достигнутое», а «принципиально возможное», формируемое в рамках термодинамически идеальной модели теплотехнологического объекта с энергетически идеальной технологией с экстремальным источником энергии и экстремальной тепловой схемой.
  • Средства: предельно полный состав мероприятий интенсивного энергосбережения.
  • Критерии: система показателей эффективности теплотехнологического объекта.

Алгоритм поиска включает в себя следующие ступени:

  1. формирование технологической и структурной схемы действующего теплотехнологического объекта (ДТТО);
  2. формирование системных границ ДТТО (границы замкнутого теплотехнологического комплекса ТТК);
  3. построение температурного графика и расчет теплового (энергетического) графика теплотехнологии ДТТО;
  4. иллюстрация тепловой схемы ДТТО;
  5. формирование карты энергоматериалопотребления и определение энергоемкости технологии производства продукта в ДТТО;
  6. расчет традиционных коэффициента полезного действия (КПД) ДТТО и коэффициента полезного использования (КПИ) энергии в ДТТО;
  7. разработка на заданный продукт концептуальной модели ТТО - предвестницы термодинамически идеальной модели и качественного образа ТТО нового образца (в перспективе нового поколения), формируемого на базе совокупности мероприятий интенсивного энергосбережения, прогрессивных идей, современных достижений науки, техники и опыта в данной области;
  8. разработка схемы энергетически идеальной теплотехнологии (ЭИТТ) производства заданного продукта ТТО;
  9. построение температурного и теплового (энергетического) графиков ЭИТТ;
  10. определение теплового и общего коэффициента энергетической эффективности собственно технологии ДТТО;
  11. расчет теоретических КПД и КПИ энергии для ДТТО;
  12. разработка экстремальной тепловой схемы с экстремальным источником энергии для термодинамически идеальной модели(ТДИМ) ТТО с энергетически идеальной теплотехнологией;
  13. формирование карты энергоматериалопотребления и определение энергоемкости технологии «производства» продукта в ТДИМ ТТО;
  14. расчет потенциала резерва интенсивного энергосбережения в ДТТО;
  15. формирование технически реализуемой теплотехнологии ТТО;
  16. построение температурного и теплового (энергетического) графиков теплотехнологии технически реализуемого ТТО;
  17. разработка тепловой схемы и температурного графика технически реализуемой модели ТТО;
  18. разработка теплотехнической схемы и принципиальноконструктивных схем элементов технически реализуемой модели ТТО;
  19. формирование принципиально конструктивной схемы технически реализуемого ТТО;
  20. конструктивный расчет теплотехнологических агрегатов и компоновка технически реализуемого ТТО;
  21. формирование карты энергоматериалопотербления и расчет энергоемкости технологии производства продукта в технически реализуемом ТТО;
  22. расчет итоговых показателей технически реализуемого ТТО:
  • тепловой и общий коэффициенты энергетической эффективности теплотехнологии;
  • традиционные и теоретические КПД и КПИ энергии;
  • потенциал резерва интенсивного энергосбережения;
  • коэффициент использования резерва интенсивного энергосбережения.

На основании концепции интенсивного энергосбережения определеныдостаточно высокие энергосберегающие эффекты на теплотехнологических объектах, которые представлены в таблице 1.

 

Таблица 1          Энергосберегающие эффекты различных теплотехнологических объектов
Наименование теплотехнологического комплекса, системы, установки Энергоемкость продукта в ДТТО кг у.т./ед.прод.  Потенциал интенсивного энергосбережения Литературный источник
кг у.т./ ед.прод.  %
Теплотехнологический комплекс черной металлургии с полным циклом 1365-1481 кг у. т./т 800 58  [2]
Теплотехнологический комплекс цементной промышленности 276  кг у. т./т  623 226* [3]
Теплотехнологический комплекс производства строительной керамики 167,85 кг у. т./т 146,14  87 [4]
Металлургическая теплотехнологическая система производства стальной проволоки 1324 кг у. т./т 966,1 73 [4]
Стекловаренная теплотехнологическая установка в системе производства стекловолокна 483,1 кг у. т./т 408,6 85 [4]
Теплотехнологический комплекс производства водорода 0,682  кг у.т./м3(Н2)  5,98 877*  [5]

*экономия, достигаемая за счет снижения расходов энергии в смежных производствах при комбинировании теплотехнологических роизводств.

 

Таким образом, на основании достигнутых результатов видно, что интенсивное энергосбережение - является локомотивом (тягачом) общего (технологического, энергетического, экологического, технического) прогресса теплотехнологических систем и комплексов, в первую очередь, энергоемких отраслей промышленности.

Список литературы

  1. Ключников А.Д. Основы теории интенсивного энергосбережения. Конспект лекций - Учебное пособие. М.: Изд-во МЭИ, 2016. - 148 с.
  2. Картавцев С.В. Разработка на базе концепции интенсивного энергосбережения перспективной модели энергоматериалосберегающего теплотехнологического комплекса черной металлургии: автореф. дис. ... д-ра техн. наук.- М.: МЭИ (ТУ), 2007.- 40 с.
  3. Напалков Н.Г. Разработка на базе концепции интенсивного энергосбережения перспективной модели энергоматериалосберегающей системы на цементный клинкер: ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук. - М.:МЭИ (ТУ). 2006. - 20 с.
  4. Попов С.К. Разработка методологии решения задач интенсивного энергосбережения в высокотемпературных теплотехнологиях: автореф. дис. ... д-ра техн. наук.- М.: МЭИ (ТУ), 2009.- 40 с.
  5. Петин С.Н. Разработка перспективной модели энерго- и экологически эффективного производства водорода на базе природного газа и комбинирования процессов в черной металлургии: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М.: МЭИ (ТУ), 2009. - 20 с.
Автор
Петин Сергей Николаевич
Автор 2
Ванюшкин Вячеслав Дмитриевич
Summary
This work is devoted to the problems of modernization of existing and creation of new industrial heat technology systems. The methodology and algorithm for solving the problem in the framework of the "Concept of intensive energy saving" are presented. Principally possible energy-saving effects at heat-technological facilities are shown.
Аннотация
Данная работа посвящена проблемам модернизации действующих и создания новых производственных теплотехнологических систем. Представлены методология и алгоритм решения поставленной задачи в рамках «Концепции интенсивного энергосбережения». Показаны принципиально возможные энергосберегающие эффекты на теплотехнологических объектах.
Ключевые слова
энергосбережение, научная стратегия, производственный комплекс, экология
Название на английском
Intensive energy saving concept - a scientific strategy for energy saving of the industrial complex
Организация
Россия, г. Москва, Национальный исследовательский университет "МЭИ"
Организация второго автора
Россия, г. Москва, Национальный исследовательский университет "МЭИ"
Статус автора
Другое
Статус второго автора
Другое
Статья в PDF