Справочный документ по наилучшим доступным технологиям об...

Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности (Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency) подготовлен в порядке информационного обмена по наилучшим доступным технологиям, а также достижениям и мониторингу в этой области, осуществляемого в соответствии со статьей 17(2) Директивы 2008/1/EC (Директива по комплексному предотвращению и контролю загрязнений, Директива КПКЗ). Подготовка документа выполнена Европейским бюро по предотвращению и контролю загрязнений и профинансирована Европейской Комиссией. Оригинальная версия документа (Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency) доступна на сайте Европейского бюро КПКЗ http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/.

Русская версия Справочного документа по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности подготовлена РОО «ЭКОЛАИН» в рамках проектов «Энергоэффективность в России: обеспечение доступа к европейским наилучшим доступным технологиям» и «Климатические стратегии для российских мегаполисов», осуществляемых при поддержке Фонда стратегических программ (SPF) Министерства иностранных дел Великобритании.

Обсуждение и распространение документа в России поддержали также Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы, Проект Программы сотрудничества ЕС и России «Гармонизация экологических стандартов II», представительство компании BP в России, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева.

Над русской версией Справочного документа работали

В.Н. ВИНИЧЕНКО (РОО «ЭКОЛАИН»), Е.Г. ГАШО (Объединение «ВНИПИэнергопром»), Т.В. ГУСЕВА (проект «Энергоэффективность в России: обеспечение доступа к европейским наилучшим доступным технологиям»), Е.А. ДМИТРИЕВ (РХТУ имени Д.И. Менделеева), Г.В. ПАНКИНА (Академия стандартизации, метрологии и сертификации).

Русская версия Справочного документа по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности доступна на сайтах:

http://www.russian-city-climate.ru/

http://www.14000.ru/

http://www.ippc-russia.org/

Краткое содержание i

Предисловие xiv

1. Статус настоящего документа xiv

2. Мандат на подготовку настоящего документа xiv

3. Значимые нормативно-правовые положения Директивы КПКЗ и определение НДТ xiv

4. Цель настоящего документа xv

5. Источники информации xvi

6. Как использовать настоящий документ xvi

Область применения xxiii

1. Введение и определения 1

1.1. Введение 1

1.1.1. Энергия в промышленном секторе ЕС 1

1.1.2. Воздействия энергопотребления на окружающую среду и экономику 2

1.1.3. Вклад энергоэффективности в сокращение эффектов глобального потепления и повышение устойчивости 3

1.1.4. Энергоэффективность и Директива КПКЗ 4

1.1.5. Место энергоэффективности в системе комплексного предотвращения и контроля загрязнения 6

1.1.6. Экономические аспекты и вопросы воздействия на различные компоненты окружающей среды7

1.2. Понятие энергии и законы термодинамики 9

1.2.1. Энергия, теплота, мощность и работа 9

1.2.2. Законы термодинамики 12

1.3. Определения показателей энергоэффективности и повышения энергоэффективности 20

1.3.1. Вопросы энергоэффективности и ее оценки в Директиве IPPC 20

1.3.2. Эффективное и неэффективное использование энергии 20

1.3.3 Показатели энергоэффективности 21

1.3.4. Практическое применение показателей 24

1.3.5. Значимость систем и границ систем 26

1.3.6. Другие используемые термины 26

1.4. Показатели энергоэффективности в промышленности 31

1.4.1. Введение: определение показателей и других параметров 31

1.4.2. Энергоэффективность производственных единиц 32

1.4.3. Энергоэффективность предприятия36

1.5. Вопросы, которые должны быть рассмотрены при определении показателей энергоэффективности 38

1.5.1. Определение границ системы 38

1.5.2. Другие существенные вопросы, заслуживающие рассмотрения на уровне установки 44

2. Технологии, которые следует рассматривать для обеспечения энергоэффективности на уровне установки 51

2.1. Системы менеджмента энергоэффективности (СМЭЭ) 52

2.2. Планирование и определение целей и задач 63

2.2.1. Постоянное улучшение экологической результативности и вопросы воздействия на различные компоненты окружающей среды 63

2.2.2. Системный подход к менеджменту энергоэффективности 65

2.3. Энергоэффективное проектирование (ЭЭП) 66

2.3.1. Выбор технологии производственного процесса 74

2.4. Повышение степени интеграции процессов 76

xviii

2.5. Обеспечение дальнейшего развития инициатив в области энергоэффективности и поддержание мотивации 77

2.6. Поддержание и повышение квалификации персонала 80

2.7. Информационный обмен 83

2.7.1. Диаграммы Сэнки 84

2.8. Эффективный контроль технологических процессов 86

2.8.1. Автоматизированные системы управления технологическими процессами 86

2.8.2. Менеджмент (контроль, обеспечение) качества 89

2.9. Техническое обслуживание 92

2.10. Мониторинг и измерения 94

2.10.1. Косвенные методы мониторинга 94

2.10.2. Оценки и расчеты 95

2.10.3. Учет потребления энергоресурсов и усовершенствованные системы учета 97

2.10.4. Снижение потери давления при измерении расходов в трубопроводах 98

2.11. Энергоаудиты и энергетическая диагностика 100

2.12. Пинч-анализ 105

2.13. Энтальпийный и эксергетический анализ111

2.14. Термоэкономика 114

2.15. Энергетические модели 116

2.15.1. Энергетические модели, базы данных и балансы 116

2.15.2. Оптимизация использования энергоресурсов и управление ими на основе моделей 119

2.16. Сравнительный анализ 124

2.17. Прочие инструменты 127

3. Технологии, которые следует рассматривать для обеспечения энергоэффективности на уровне энергопотребляющих систем, процессов и видов деятельности 128

3.1. Сжигание 129

3.1.1. Снижение температуры дымовых газов 135

3.1.2. Рекуперативные и регенеративные горелки 140

3.1.3. Сокращение массового расхода дымовых газов за счет снижения избытка воздуха горения 142

3.1.4. Автоматизированное управление горелками 143

3.1.5. Выбор топлива 144

3.1.6. Кислородное сжигание 145

3.1.7. Сокращение потерь тепла при помощи теплоизоляции147

3.1.8. Сокращение потерь тепла через отверстия печей 148

3.2. Паровые системы 148

3.2.1. Общие свойства пара 148

3.2.2. Обзор методов повышения энергоэффективности паровых систем 152

3.2.3. Дросселирование и использование турбодетандеров 154

3.2.4. Методы эксплуатации и управления технологическим процессом 156

3.2.5. Предварительный подогрев питательной воды (в т.ч. с помощью экономайзера) 158

3.2.6. Предотвращение образования и удаление накипи с поверхностей теплообмена 160

3.2.7. Оптимизация продувки котла 162

3.2.8. Оптимизация расхода пара в деаэраторе 164

3.2.9. Оптимизация работы котла короткими циклами 166

3.2.10. Оптимизация парораспределительных систем 167

3.2.11. Теплоизоляция паропроводов и конденсатопроводов 168

3.2.12. Реализация программы контроля состояния конденсатоотводчиков и их ремонта ... 171

3.2.13. Сбор и возврат конденсата в котел 175

3.2.14. Использование самоиспарения 176

3.2.15. Утилизация энергии продувочной воды котла 178

3.3. Утилизация тепла и охлаждение 179

xix

3.3.1. Теплообменники 181

3.3.2. Тепловые насосы (в т.ч. механическая рекомпрессия пара185

3.3.3. Системы охлаждения и холодильные установки 192

3.4. Когенерация 195

3.4.1. Различные методы когенерации 195

3.4.2. Тригенерация 204

3.4.3. Централизованное холодоснабжение 207

3.5. Электроснабжение 210

3.5.1. Компенсация реактивной мощности 210

3.5.2. Гармоники 213

3.5.3. Оптимизация систем электроснабжения 214

3.5.4. Энергоэффективная эксплуатация трансформаторов 215

3.6. Подсистемы с электроприводом 217

3.6.1. Энергоэффективные двигатели 221

3.6.2. Выбор оптимальной номинальной мощности двигателя 223

3.6.3. Приводы с переменной скоростью 224

3.6.4. Потери при передаче механической энергии 224

3.6.5. Ремонт двигателей 225

3.6.6. Перемотка 225

3.6.7. Экологические преимущества, воздействие на различные компоненты окружающей среды, применимость и другие соображения относительно методов повышения энергоэффективности систем с электроприводом 226

3.7. Системы сжатого воздуха 228

3.7.1. Оптимизация общего устройства системы 235

3.7.2. Использование приводов с переменной скоростью 238

3.7.3. Высокоэффективные электродвигатели 239

3.7.4. Централизованная система управления системой сжатого воздуха 240

3.7.5. Утилизация тепла244

3.7.6. Сокращение утечек в системах сжатого воздуха 246

3.7.7. Техническое обслуживание фильтров 248

3.7.8. Использование холодного наружного воздуха для питания компрессоров249

3.7.9. Оптимизация давления системы 251

3.7.10. Создание запаса сжатого воздуха вблизи потребителей с существенно варьирующим уровнем потребления 253

3.8. Насосные системы 253

3.8.1. Инвентаризация и оценка насосных систем 254

3.8.2. Выбор насоса 255

3.8.3. Оптимизация трубопроводной системы 257

3.8.4. Техническое обслуживание 257

3.8.5. Управление насосными системами и их регулирование 258

3.8.6. Привод и передача 259

3.8.7. Экологические преимущества, воздействие на различные компоненты окружающей среды, применимость и другие соображения относительно методов повышения энергоэффективности насосных систем 259

3.9. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) 261

3.9.1. Отопление и охлаждение помещений 261

3.9.2. Вентиляция 263

3.9.3. Естественное охлаждение 270

3.10. Освещение 271

3.11. Процессы сушки, сепарации и концентрирования 276

3.11.1. Выбор оптимальной технологии или сочетания технологий 277

3.11.2. Механические процессы 280

3.11.3. Методы термической сушки 281

3.11.4. Радиационная сушка 289

3.11.5. Системы автоматизированного управления процессами термической сушки 292

xx

4. Наилучшие доступные технологии 293

4.1. Введение 293

4.2. Наилучшие доступные технологии обеспечения энергоэффективности на уровне установки 299

4.2.1. Менеджмент энергоэффективности 299

4.2.2. Планирование и определение целей и задач 300

4.2.3. Энергоэффективное проектирование (ЭЭП) 305

4.2.4. Повышение степени интеграции технологических процессов 305

4.2.5. Поддержание поступательного развития инициатив в области энергоэффективности 306

4.2.6. Поддержание уровня квалификации персонала 306

4.2.7. Эффективный контроль технологических процессов 307

4.2.8. Техническое обслуживание 307

4.2.9. Мониторинг и измерения308

4.3. Наилучшие доступные технологии обеспечения энергоэффективности энергопотребляющих систем, технологических процессов, видов деятельности и оборудования 308

4.3.1. Сжигание 308

4.3.2. Паровые системы 311

4.3.3. Утилизация тепла313

4.3.4. Когенерация 314

4.3.5. Электроснабжение 315

4.3.6. Подсистемы с электроприводом 316

4.3.7. Системы сжатого воздуха 317

4.3.8. Насосные системы 318

4.3.9. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) 320

4.3.10. Освещение 322

4.3.11. Процессы сушки, сепарации и концентрирования 322

5. Новые технологии обеспечения энергоэффективности 325

5.1. Беспламенное сжигание (беспламенное окисление) 325

5.2. Сжатый воздух как средство хранения энергии 329

6. Заключительные замечания 331

6.1. Временные рамки и основные этапы подготовки настоящего документа 331

6.2. Источники информации 331

6.3. Степень консенсуса 333

6.4. Пробелы и дублирование информации. Рекомендации по дальнейшему сбору информации и исследованиям 333

6.4.1. Пробелы и дублирование информации 333

6.4.3. Конкретная производственная информация 336

6.4.3. Направления дальнейших исследований и практической деятельности 336

6.5. Пересмотр настоящего документа 338

Источники 339

Глоссарий 346

7. Приложения 360

7.1. Энергия и законы термодинамики 360

7.1.1. Общие принципы 360

7.1.2. Первый и второй законы термодинамики 362

7.1.3. Диаграммы свойств, таблицы свойств, базы данных и программы367

7.1.4. Использованные обозначения 369

7.2. Примеры термодинамической необратимости 371

7.2.1. Пример 1. Дросселирование 371

7.2.2. Пример 2. Теплообменники 373

7.2.3. Пример 3. Процессы перемешивания 375

xxi

7.3. Примеры анализа энергоэффективности производства 378

7.3.1. Производство этилена методом парового крекинга 378

7.3.2. Производство мономера винилацетата (МВА) 380

7.3.3. Горячая прокатка стали 381

7.4. Примеры внедрения систем менеджмента энергоэффективности 383

7.5. Примеры энергоэффективных технологических процессов 386

7.6. Пример подхода к поступательному развитию инициатив в сфере энергоэффективности: «совершенство в производственной деятельности» 389

7.7. Мониторинг и измерения 390

7.7.1. Количественные измерения 390

7.7.2. Оптимизация использования энергоресурсов 390

7.7.3. Энергетические модели, базы данных и балансы 391

7.8. Другие инструменты аудита и поддержки мероприятий по повышению энергоэффективности на уровне предприятия 394

7.8.1. Инструменты аудита и менеджмента энергоэффективности 394

7.9. Сравнительный анализ 396

7.9.1. Нефтеперерабатывающие заводы 396

7.9.2. Австрийское энергетическое агентство 398

7.9.3. Схема для норвежских МСП 398

7.9.4. Соглашения о сравнительном анализе в Нидерландах 398

7.9.5. Сравнительный анализ в стекольной промышленности 399

7.9.6. Распределение энергозатрат и выбросов CO2 между различными видами продукции в сложном последовательном процессе 400

7.10. Примеры к главе 3 401

7.10.1. Паровые системы 401

7.10.2. Утилизация отходящего тепла408

7.11. Мероприятия на стороне потребителя 415

7.12. Энергосервисные компании 416

7.13. Сайт Европейской комиссии, посвященный вопросам энергоэффективности и Национальные планы действий государств-членов 421

7.14. Европейская схема торговли квотами (ETS) 422

7.15. Оптимизация транспортных систем 424

7.15.1. Энергоаудит транспортных систем 425

7.15.2. Менеджмент энергоэффективности автомобильного транспорта 425

7.15.3. Улучшение упаковки с целью оптимизации использования транспорта 430

7.16. Европейский топливный баланс 431

7.17. Коррекция коэффициента мощности при электроснабжении 433