Глава 1(вводная) (995079), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Промышленная энергетика имеет ряд особенностей. К технологическим особенностям промышленной энергетики относят:

1. Необходимость опережающего развития промышленной энергетики по отношению к основному производству, что позволяет повысить выпуск технологической продукции, повысить надежность энергоснабжения;

2. Единовременность и взаимоувязка процессов производства, распределения и потребления энергоносителей, а значит невозможность выбраковки некондиционной энергии. Отсутствие возможностей аккумулирования энергии в значительных размерах, что вызывает необходимость создания резервов генерирующих мощностей, топлива, а также требует более точного прогнозирования объемов энергопотребления;

3. Зависимость режима потребления энергии от режима промышленного производства;

4. Возможность взаимозаменяемости энергоресурсов, создания и использования вторичных энергоресурсов;

5. Связь энергетики предприятия с централизованными системами энергоснабжения.

Каждой промышленное предприятие имеет собственное энергетическое хозяйство. Энергетическое хозяйство предприятия - это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств, предназначенных для обеспечения данного предприятия энергией различного вида. Схемы энергоснабжения промышленного предприятия зависят от многих факторов, поэтому их выбор осуществляется на основе технико-экономических расчетов.

Энергетическое хозяйство промышленного предприятия включает:

1. Энергогенерирующие установки, которые производят, передают, распределяют и преобразуют энергию. Их особенность – это одновременное потребление и производство энергии либо различных видов, либо разных параметров: энергетический котел потребляет химическую энергию топлива, а производит тепловую энергию; к трансформатору подводится электроэнергия одного напряжения, а отводится другого, повышенного или пониженного.

К энергогенерирующим установкам относятся: ТЭЦ, котельные, компрессорные станции, кислородные станции, холодильные установки, установки по кондиционированию воздуха, водоснабжению и др.

1. Энергоиспользующие установки, которые потребляют энергию, а производят неэнергетическую продукцию или работу: технологические печи и котлы, реакторы и электролитические ванны, различное механическое оборудование и др. Эти установки определяют также стадию конечного использования энергии.

3. Агрегаты, производящие одновременно технологическую и

энергетическую продукцию. Например: агрегаты, производящие

удобрения и пар, чугун и электрическую энергию.

1.2. Топливно-энергетические ресурсы.

Для производства энергии используются энергетические ресурсы.

Практически все источники энергии, которые используются в настоящее время - солнечного происхождения. Это результат воздействия на планету Земля энергии Солнца.

Органическое топливо (уголь, нефть, газ) - это аккумулированная солнечная энергия, накопленная за счет энергии солнца в течение миллиона лет, потребляется же она человечеством в считанные годы.

Преобразованной солнечной энергией является энергия других источников - ветра, рек, приливов и отливов, волн.

Энергоресурсы можно подразделить на первичные и вторичные. Первичные – это ресурсы, имеющиеся в природе в начальной форме. Энергия, получаемая при использовании таких ресурсов, является первичной. Первичные ресурсы бывают:

• невозобновляемые энергоресурсы, запасы которых не имеют источников пополнения и постепенно уменьшаются в связи с растущим их потреблением (уголь, нефть, газ, ядерная энергия);

• возобновляемые энергоресурсы (солнечная энергия, гидроэнергия, энергия ветра, годичные приросты древесины и торфа, геотермальная энергия, энергия приливов, морских течений и т.д.) - их запасы постоянно восполняются.

При изменении исходной формы первичных энергоресурсов в результате превращения или обработки образуются вторичные энергоресурсы и вторичная энергия. Вторичные энергоресурсы – это бензин и другие виды нефтепродуктов, электричество, искусственный газ, водород, пар, горячая вода, отходы тепла.

В современных условиях более 90% электро- и теплоэнергии получают, расходуя невозобновляемые энергоресурсы: различные виды угля, горючие сланцы, нефть, природный газ, торф, ядерное топливо.

В балансе добычи органического топлива : нефть составляет 40%, природный газ - 37%, уголь - 21%.

Для соизмерения качества энергоресурсов и определения действительной экономичности их расходования принято использовать понятие “условное топливо”. Его низшую рабочую теплоту сгорания

принимают равной 7000 ккал/кг (29308 кДж/кг). Тонна условного топлива (т.у.т.) – количество топлива, при сжигании которого образуется 7 млн. ккал.

Для сравнения: калорийность хорошего угля составляет 5700 ккал/кг, газа 8200 ккал/кг, мазута 9000 ккал/кг.

Уголь - один из наиболее распространенных в природе энергоносителей. Доля угля в топливно-энергетическом балансе России составляет около 12%. Ресурсы угля количественно во много раз превышают прогнозируемые ресурсы нефти и газа. Наиболее крупные приросты добычи угля могут дать Кузнецкий и Канско-Ачинский бассейны (80%).

Угли Кузнецкого бассейна - более высокого качества. По прогнозируемым запасам это одна из главнейших баз высококачественных энергетических углей не только для Сибири и Урала, но и для Европейской части России.

Угли Канско-Ачинского месторождения - бурые угли - без обогащения не пригодны для хранения и перевозки на большие расстояния. Поэтому их целесообразно сжигать на крупных электростанциях мощностью 4000МВт - 6400 МВт на месте добычи. При этом встает вопрос о передаче электрической энергии.

Для увеличения добычи и сокращения дефицита топлива в Европейской части развивается Печорский бассейн, который имеет достаточно большие ресурсы энергетических углей.

Основными потребителями угля являются ТЭС, черная и цветная металлургия. Они потребляют 65% твердого топлива, поставляемого народному хозяйству.

Нефть непосредственно как топливо используется мало. В основном, используется остаточный продукт переработки нефти – мазут. Мазут сжигают в топках энергетических котлов газо-мазутных энергоблоков в периоды недостатка газа (например, при сильных длительных холодах и временной нехватке природного газа, заготовленного в подземных хранилищах). Часто его используют для «подсветки» - добавки к сжигаемому твердому топливу при некоторых режимах работы для обеспечения устойчивого горения. Сжигать мазут постоянно в настоящее время нерентабельно из-за большой его стоимости по сравнению с газом и с твердыми топливами.

Основные запасы нефти сосредоточены в Западно-Сибирском регионе – 72,3%; на Европейскую часть страны приходится 21% общих запасов нефти.

Дальнейшее наращивание добычи нефти в новых северных районах, отдаленных от обжитых мест становится все более дорогим.

Пока на ТЭС 1/3 электроэнергии вырабатывается за счет сжигания газо-мазутного топлива.

Газ наиболее чистый вид топлива. Газообразное топливо существует в нескольких формах: природный газ; попутный газ, получаемый из недр земли при добыче нефти; доменный и коксовый газы, получаемые при металлургическом производстве. На ТЭС России преимущественно используется природный газ (свыше 50% в топливном балансе России и 70-80% в ее европейской части).

Главное преимущество природного газа состоит в его относительной экологической безопасности. Однако, при сжигании газа образуются вредные вещества в виде оксидов азота. Газ используют для котельных и ТЭЦ крупных городов. Дополнительное преимущество - возможность использования трубопроводной системы, по которой газ перекачивается с помощью газовых компрессоров, устанавливаемых на газоперекачивающих станциях. В России создана единая система газоснабжения страны. Это обеспечивает экономичность транспорта и возможность управления потоками энергоресурсов.

Основная доля запасов природного газа (79,9%) находится в Западной Сибири. Здесь добывается 87% всего российского газа.

Потенциальные запасы углей в несколько раз выше потенциальных запасов нефти и газа, при этом добыча последних обходится значительно дороже. По некоторым оценкам, в России запасов угля хватит на 250 лет, нефти – на 40, природного газа – на 65 лет.

Но как бы не казались грандиозными запасы этих ресурсов, они ограничены. Кроме того, сложными являются задачи транспорта энергии в больших количествах (угля, газа от места добычи до электростанции, электроэнергии от места ее производства до потребителя). Они связаны с большими затратами на собственно транспорт и компенсацию потерь в процессе ее транспортировки.

Преобразование топлива в конечные виды энергии связано с вредными выбросами твердых частиц, газообразных соединений, а также большого количества тепла, негативно воздействующих на окружающую среду.

Возобновляемые энергоресурсы (исключая гидроэнергетические) не нуждаются в транспортировке к месту потребления, но обладают низкой концентрацией энергии, в связи с чем преобразование энергии большинства возобновляемых источников требует больших затрат материальных ресурсов и, следовательно, больших удельных затрат денежных средств в расчете на единицу получаемой мощности (руб./кВт) на каждую установку. Возобновляемые источники энергии в экологическом отношении обладают наибольшей чистотой.

Из возобновляемых энергоресурсов в настоящее время в основном используется гидроэнергия и совсем в малых количествах (приблизительно 2%) энергия ветра, солнца (например, в Дагестане, в Казахстане используется солнечная энергия для получения тепла и э/э); геотермальная энергия (на Камчатке строительство таких станций позволяет не завозить топливо в эти регионы).

В настоящее время поставлена задача оптимизации структуры топливного баланса и повышение энергетической безопасности в энергетической отрасли – снижение доли газа, потребляемого электростанциями и увеличение доли угля.

Ожидается, что покрытие потребностей в энергии в России будет происходить при следующем изменении спроса на энергоресурсы к 2020г.:

доля угля повысится до 28-30%;

доля природного газа понизится с 18,1 до 17,4 %

доля атомной энергии составит 7-8%, что составит приблизительно удвоение ее доли; доля ядерной энергии зависит от ее приемлемости в обществе;

доля гидроэнергии увеличится с 5,8% до 7,8 %;

доля прочих регенеративных энергоносителей сохранится.

Особую актуальность в настоящее время приобретает энергосбережение, которое позволит снизить масштабы потребления энергоресурсов в мире к 2020г. на 20-25%. Энергоснабжение должно осуществляться не за счет снижения употребления энергии, а за счет рационального ее использования. Внедрение топливосберегающих технологий влечет за собой снижение расхода высококачественных видов топлива во многих энергоемких отраслях промышленности.

Наравне с экономией первичной энергии в процессе ее трансформации в электрическую и тепловую, немаловажной задачей остается экономия энергии в промышленности, на транспорте и в коммунально-бытовом секторе.

Характерной особенностью энергетического хозяйства промышленности является наличие в ней разнообразных установок, использование не только первичных, но и вторичных энергоресурсов. К вторичным энергоресурсам относятся отходы, побочные и промежуточные продукты, образующиеся в технологических установках, которые не используются в самом агрегате, но могут быть частично или полностью использованы для энергоснабжения других агрегатов.

1. Прогнозирование спроса на электро- и теплоэнергию

Развитие энергетического хозяйства требует значительных капиталовложений и имеет стратегическое значение для обеспечения экономического роста предприятия, города, региона и т.д. в соответствии с масштабами рассматриваемой проблемы. Необходимым условием обоснованности принятия решений является полнота и достоверность информации. Поэтому прогнозирование потребности в энергетических ресурсах является очень важной проблемой при решении задач технико-экономического обоснования вариантов развития энергохозяйства.

Учитывая технологические особенности производства электроэнергии и тепла, технико-экономическое обоснование развития электроснабжающих и теплоснабжающих систем должно основываться на информации о количестве потребляемой электроэнергии и тепла, и на изменения их потребления во времени. Такую информацию содержат перспективные графики нагрузки отдельных потребителей и суммарные графики нагрузки.

Для характеристики энергопотребления предприятий, экономических районов важное значение имеют величины максимальных нагрузок, режимы потребления, отражаемые графиками нагрузок. Графики нагрузок показывают изменение нагрузок по времени. Они различаются по видам нагрузок потребителей, длительности и сезонам.

По видам потребления выделяют графики электрической и тепловой нагрузки, а также расходов топлива. Графики тепловой нагрузки строятся по параметрам и видам энергоносителей. В зависимости от длительности рассматриваемого периода различают суточные, недельные, месячные, годовые и многолетние графики нагрузок; по сезонам года – зимние, весенние, летние и осенние.

Графики различаются также по назначению:

- отчетные (для анализа работы потребителей в энергосистеме),

- расчетные (перспективные) для планирования работы энергообъектов системы.

Расчетные графики характеризуют изменение нагрузки во времени, обусловленные регулярно действующими факторами (характер технологического процесса, сезонные изменения температуры наружного воздуха).

При планировании нагрузок пользуются типовыми графиками. Типовые графики составляют для отдельных потребителей (промышленности, сельского хозяйства, коммунально-бытовых потребителей и др.) и с учетом периодов времени. В типовом графике используется среднеарифметические значения для всего периода.

Для характеристики энергопотребления промышленных предприятий вводится ряд показателей.

1. Максимальная суточная нагрузка, ГДж/ч, группы однотипных потребителей теплоты определяется их максимальными мощностями Q_мi и коэффициентами спроса ν_сi :

,

Коэффициент спроса данного i-го потребителя или группы однотипных определяется как произведение коэффициента загрузки на коэффициент одновременности:

Характеристики

Список файлов книги