1. Энергоресурсы и энергоноситель
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
1. Энергоресурсы и энергоноситель. Топливно-энергетические ресурсы представляют собой совокупность всех видов топлива и носителей энергии, которые используются в народном хозяйстве в настоящее время или могут быть использованы в перспективе. В соответствии с этим топливо представляет собой топливный ресурс, а носитель энергии - энергетический ресурс. Энергоноситель представляет собой вещество, находящиеся в различных агрегатных состояниях (твердое, жидкое, газообразное), либо иные формы материи (плазма, поле, излучение и т. д.), запасенная энергия которых может быть использована для целей энергоснабжения. Так, например, для ДВС это – бензин, дизельное топливо, а для теплообменника – жидкий или газообразный теплоноситель. Выделяют природный энергоноситель, который образовался в результате природных процессов, и произведенный энергоноситель, полученный как продукт производственного технологического процесса. В свою очередь совокупность природных и производственных энергоносителей, запасенная энергия которых при существующем уровне развития техники и технологии доступна для использования в хозяйственной деятельности, называют топливно-энергетическими ресурсами. Ресурсы могут быть природными или преобразованными из исходных видов топлива или энергии. В соответствии с этим преобразующие их машины могут быть первичными или вторичными генераторами энергии. Топливно-энергетические ресурсы могут быть невозобновляемыми и возобновляемыми. Невозобновляемые топливно-энергетические ресурсы можно разделить на органические ископаемые углеводородные топлива и ядерное топливо. Органические ископаемые углеводородные топлива делятся на: твердое (уголь, торф, сланцы, битуминозные пески), жидкое нефтяного происхождения (нефтяной мазут, газовый конденсат, бензин, дизельное топливо), газообразное (природный горючий газ – в основном метан, продукты переработки попутных газов и газов газоконденсатных месторождений – в основном бутанпропановые и бутиленпропиленовые смеси). К жидким топливам также относят кислородосодержащие (спирты: этанол, метанол, эфиры), синтетические топлива (получают переработкой угля, сланцев, битуминозных песков). В качестве газового топлива также могут использоваться водород, колошниковый, коксовый и даже канализационный газы, а также продукты неполного окисления твердых топлив (в газогенераторных автомобилях). Топливо содержит горючие элементы (углерод C, водород H, серу S в виде органических соединений) и негорючую часть (смесь минеральных компонентов в виде золы и влаги), а также внутренний балласт (азот N, кислород O). Для повышения эффективности использования топлива его обогащают, удаляя негорючие примеси. Исходные твердые и жидкие топлива могут содержать и попутные газы. Возобновляемые топливно-энергетические ресурсы – это природные энергоносители, постоянно пополняемые в результате естественных (природных) процессов. К таким ресурсам относят биоресурсы (растительного происхождения: деревья, тростник, рапс, свекла и т.п.), энергию естественного движения водных потоков (рек, морских и океанских приливов), ветра, солнца, теплота земли, а также энергия процессов природного происхождения, создающих градиенты температуры. Вторичный энергетический ресурс представляет собой энергетический ресурс, являющийся побочным продуктом основного производства или являющийся основным результатом производства повторного использования части исходного энергетического ресурса. К альтернативным видам топлива относят топлива, которые сокращают или замещают использование более дорогих и дефицитных видов энергетических ресурсов и, прежде всего, нефти. Такими топливами являются сжатый и сжиженный газ, продукты переработки биомассы (спирты, масла и эфиры), биогаз, генераторный газ и другие. 2. Энергоёмкость при производстве и энергоёмкость при совершении работы. Показатели энергоемкости определяют количественную характеристику потребного топлива и/или энергии на выполнение работы при осуществлении основных технологических процессов изготовления, ремонта, утилизации изделия. Они характеризуют энергетическую рациональность конструкции и совершенство технологических процессов в части их энергопотребления. При расчете этих показателей не учитываются затраты топлива или энергии на отопление, освещение, вентиляцию производственных помещений и другие общезаводские и общецеховые социально-бытовые и прочие нужды. Суммарное количество электрической энергии, заключенной или вырабатываемой (преобразуемой) рассматриваемым объектом называется энергосодержанием. ➢ Общую характеристику эксплуатационных свойств изделия, отражающую его техническое совершенство по уровню или степени потребляемых им топлива и/или энергии выражают показателями энергетической эффективности технического процесса или объекта в виде абсолютного, относительного или удельного расхода топливно-энергетических ресурсов. Показатели энергосбережения при изготовлении (ремонте, утилизации) изделий определяются на указанных этапах ЖЦэнергоемкостью операций, выражаемой через количество топлива и/или энергии, израсходованного на основные их технологические процессы или на выполнение определенного вида работ. Для технологического и производственного оборудования показатели их энергопотребления определяют одновременно с энергоемкостью технологических процессов по изготовлению производимой на них продукции. При рассмотрении энергопотребления и энергосбережения энергетических комплексов (теплосети, электросети, нефтедобывающие и газодобывающие комплексы и т.п.) необходимо учитывать как КПД энергетических установок, так и затраты энергии на добычу топлива, его переработку и доставку до потребителя. Дать обобщенную оценку данным процессам позволяет введение понятия первичного условного топлива (п.у.т.), которое помимо прямого выхода энергии включает и все затраты на ее получение, выраженные в единицах массы у.т. 3. Показатели энергоёмкости транспортной продукции. Показатели энергоемкости определяют количественную характеристику потребного топлива и/или энергии на выполнение работы при осуществлении основных технологических процессов изготовления, ремонта, утилизации изделия. Они характеризуют энергетическую рациональность конструкции и совершенство технологических процессов в части их энергопотребления. При расчете этих показателей не учитываются затраты топлива или энергии на отопление, освещение, вентиляцию производственных помещений и другие общезаводские и общецеховые социально- бытовые и прочие нужды. Энергосбережение энергоносителей характеризуется составом, количеством и качеством содержащихся в них энергетических ресурсов. Пересчет энергоносителей на условное топливо производится по фактическим затратам энергоресурсов на их производство. Рассмотрим примеры показателей энергосбережения для различных технических объектов. ➢ Технические объекты, потребляющие топливо(автомобили, тракторы, котельные установки, газотурбинные установки, ДВС, тепловозы, печи различного назначения, технологическое оборудование, газовые горелки и т.п.) для: ò производства энергии; ò выполнения работы; ò достижения полезного эффекта: ò абсолютные показатели: устанавливается расход топлива на характерных режимах: на номинальном режиме двигателя автомобиля, при наибольшей тяговой мощности двигателя трактора, при номинальной производительности котла; ò удельные показатели: коэффициент полезного действия, удельный расход топлива на единицу продукции, удельный расход топлива на единицу вырабатываемой энергии. Например, поршневой двигатель внутреннего сгорания (эффективный КПД, удельный эффективный расход топлива, г/кВт ч); автомобиль (расход топлива на единицу пути при установленной скорости 60 км/ч, л/100 км); экскаватор (расход топлива на один рабочий цикл, г/цикл); вагранка коксовая (удельный расход кокса на выплавку 1т серого чугуна, кг/т). ➢ Технические объекты, потребляющие энергию(паровые, гидравлические, газовые турбины, а также генераторы, электродвигатели, насосы и компрессоры, станки и конвейеры, электрические краны, электрические плавильные печи), для: ò преобразования в другие виды энергии; ò выполнения работы; ò производства продукции; ò достижения полезного эффекта: ò абсолютные показатели при регламентированном (номинальном) режиме работы:потребляемая мощность или расход энергии. Например, токарный станок (расход электроэнергии на выполнение регламентированного объема работ, кВт·ч); ò удельные показатели: коэффициент полезного действия, холодильный коэффициент при номинальном режиме,расход электроэнергии на единицу выделенной теплоты, удельная мощность, потребляемая на единицу работы. Например, паровая турбина, электродвигатель, компрессор (КПД); ➢ Технические объекты, участвующие в передаче и распределении энергии и (или) изменении ее параметров (теплообменные аппараты, трансформаторы, провода линий электропередачи, редукторы и т.п.): ò абсолютные показатели:потери мощности при номинальных условиях; потери холостого хода трансформатора при номинальных условиях; падение напряжения при предельном значении тока; удельные показатели: коэффициент полезного действия; удельные потери теплоты трубопроводов на единицу поверхности при регламентированных условиях, отношение потерь мощности к номинальной мощности; эффективность теплообменника. КПД энергетических установок, тепловых машин и преобразователей энергии Наименование КПД Тепловые электростанции 0,40…0,46 Атомные электростанции 0,30…0,36 Двигатели внутреннего сгорания: - двигатели с искровым зажиганием - дизели 0,25…0,38 0,36…0,42 Газотурбинные установки 0,31…0,37 Установки прямого преобразования энергии: - топливные элементы - термоэлектрические генераторы 0,60…0,70 0,20…0,25 4. Пассивная и активная экономия энергии. Для оценки эффективности проектируемых и реализуемых мер по энергосбережению вводятся количественные характеристики - показатели энергосбережения в виде плановых норм расхода топливно-энергетических ресурсов. Указанные показатели могут быть абсолютными, удельными, относительными и сравнительными. Показатели энергосбережения изделий обеспечивают качественную и количественную оценку достигнутых ими технических характеристик. В государственных стандартах, плановой проектно-конструкторской и эксплуатационной документации устанавливаются нормы расхода топливно-энергетических ресурсов, которые характеризуют плановый расчетный показатель усредненного расхода топлива, тепловой и/или электрической энергии на различных этапах жизненного цикла ТО (при изготовлении, эксплуатации, ремонте и утилизации). Порядок установления показателей энергопотребления в нормативной и технической документации РФ ведется в соответствие с ГОСТ 30166-95 и ГОСТ 30167-95. При этом нормы устанавливаются раздельно по видам топлива и используемой энергии. Так, например, выделяют: котельно-печное топливо, моторное топливо, тепловую энергию, электрическую энергию, расход сжатого воздуха, расход кислорода, расход воды на производство продукции. Нормы расхода топливно-энергетических ресурсов являются показателям энергопотребления и энергоемкости. Они представляет собой плановый расчетный показатель усредненного расхода топлива и/или электрической энергии при изготовлении, эксплуатации, ремонте и утилизации технического объекта установленного качества. Они должны устанавливаться по периоду действия на год и квартал. Используют следующие нормы. ñ Индивидуальная норма расхода топливно-энергетических ресурсовестьплановое количество топливно-энергетических ресурсов на производство единицы продукции (работы). Оно устанавливается по типам или отдельным топливо- и энергопотребляющим агрегатам, установкам, машинам и технологическим схемам с учетом планируемых условий производства продукции (работы). ñ Групповая норма расхода топливно-энергетических ресурсовзадаетплановое количество топливно-энергетических ресурсов на производство единицы объема одноименной продукции (работы)по различным уровням планирования. ñ Технологическая норма расхода топливно-энергетических ресурсовопределяетплановое количество топливно-энергетических ресурсов, учитывающее: ò их расход на основные и вспомогательные технологические процессы производства данного вида продукции (работы); ò расход на поддержание продукции (работы); ò расход на поддержание технологических агрегатов в горячем резерве; ò на их разогрев и пуск после текущих ремонтов и холодных простоев; ò технически неизбежные потери энергии при работе оборудования. ñ Общепроизводственная норма расходатопливно-энергетических ресурсов - плановое количество тепловой и электрической энергии, учитывающее расход на: ò основные и вспомогательные технологические процессы; ò вспомогательные нужды производства; ò технически неизбежные потери энергии в преобразователях, в тепловых и энергетических сетях предприятия (цеха), отнесенные на производство данной продукции (работы). ñ Линейная норма расхода светлых нефтепродуктовопределяет расход автомобильного бензина, дизельного и газообразного топлива автомобилей данной марки или модели в литрах или граммах на 100 км пробега или осуществления транспортного процесса. ñ Групповая норма расхода светлых нефтепродуктовпредставляет собойплановое количество топлива на производство единицы транспортной работы определенного вида. ñ Норма прямых и обобщенных затрат энергии служит для комплексной оценки эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. Она определяетплановое количество затрат энергии в производстве единицы продукции (работы) установленного качества в планируемых условиях производства на основе расхода топлива прямого использования, тепловой и электрической энергии и соответствующих энергетических эквивалентов энергоресурсов. Нормы по составу учитываемых энергоресурсов подразделяются на: ò технологические, ò общепроизводственные цеховые, ò общепроизводственные заводские. Они должны устанавливаться раздельно по: ò котельно-печному топливу; ò моторному топливу; ò тепловой энергии; ò электрической энергии; ò расходу сжатого воздуха; ò расходу кислорода; ò расходу воды на производство продукции; ò расходы других материалов. Норматив расхода энергии (топлива) устанавливают в стандартах и нормативно-технической документации на конкретное изделие и характеризуют предельное значение потребления энергии (топлива) на всех этапах его ЖЦ на единицу выпускаемой продукции (работы). Он должен устанавливаться применительно к конкретным условиям изготовления и эксплуатации конкретного объекта (единицы продукции, работы). Если изделия расходуют различные виды топлива, энергии, энергоносителей, топоказатели энергосбережения необходимо рассчитывать и устанавливать в нормативно-технической документации отдельно по каждому виду топлива, энергии, энергоносителей. Для сравнения и итоговой оценки расхода различных топливно-энергетических ресурсов следует проводить перерасчет количества натурального https://psv4.userapi.com/c834504/u269646394/docs/d17/c9…LHM3kfdzx1AhF6R_-Qee-7zNmXpFB6AiVeRYqoKY7biZgYayh4 26.03.2018, 12W59 Стр. 1 из 12 Теплоэлектроцентрали 0,66…0,70 топлива на количество условного топлива. Пересчет электрической и тепловой энергии на условное топливо производится по их физическим эквивалентам. 5. Методы снижения энергозатрат на транспорте: технические; технологические; организационно- управленческие. Эффективное использование энергетических ресурсов достигается с помощью мероприятий, направленных на достижение экономически оправданных показателей энергоэкономичности применяемых технических систем при соблюдении требований по охране окружающей среды. Энергоэкономичность характеризует эксплуатационные свойства технической системы и отражает его техническое совершенство по уровню работоспособности и степени потребляемых им топлива или энергии. Улучшение этих показателей не возможно без применения энергоэффективных технологий, требующих по сравнению с технологиями, используемыми ранее, меньшего количества энергоресурсов для выполнения требуемой работы. Исходя из этого эксплуатация морально устаревших транспортных средств и оборудования не допустима. Сокращение непроизводительных расходов энергетических ресурсов, обусловленных нарушением требований в процессе эксплуатации используемых транспортных средств и оборудования государственных стандартов и технологических регламентов, а также их паспортных показателей. Использование альтернативных видов топлива, благодаря чему можно сократить или заменить более дорогие и дефицитные энергетические ресурсы. В первую очередь для отечественного автомобильного транспорта это сжатый или сжиженный газ, диметиловый эфир и продукты переработки биомассы. Применение возобновляемых источников энергии для обеспечения функционирования транспортных предприятий. К таким источникам можно отнести энергию солнца, ветра, теплоту земли, естественное движение водных потоков. 6. Классификация топлив. Требования, предъявляемые к топливам. К топливам предъявляется следующий комплекс требований: высокая теплота сгорания; определённый фракционный состав, термическая стабильность; отсутствие серы, механических примесей и воды; заданные уровни способности к воспламеняемости (дизельное топливо) и склонности к детонации (бензин); способность к смесеобразованию и сгоранию для получения необходимой скорости сгорания на всех режимах работы, включая пуск при низких температурах; полнота сгорания и минимально возможное образование токсичных продуктов сгорания, сажи, и коррозийно-агрессивных продуктов; стабильность при хранении и транспортировке; пожарная и токсикологическая безопасность; возможность массового производства при приемлемой стоимости. Виды топлива: бензиновое, дизельное, альтернативные источники (Кислородосодержащие: спирт, эфир, биотопливо; Газообразные топлива: сжатые газы, сжиженные газы, водород; Синтетические топлива; Смесевые топлива) |