Опорный конспект дисциплины «Источники и системы теплоснабжения предприятий»

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ[1]

ВВЕДЕНИЕ

 В.1. ТЭК И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

Теплоснабжение является составной частью топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России. По классическому определению Г.М. Кржижановского ТЭК «охватывает сложную совокупность всех видов трансформации энергии от источников получения природных энергетических ресурсов до приёмников энергии включительно (добычу и переработку природных энергетических ресурсов, производство энергии, их транспортировку, распределение, потребление)». В соответствии с этим определением в ТЭК выделяют четыре ступени трансформации энергоносителей, упрощённо представленные на рис. В.1[2].

Рис. В.1. Cтруктура ТЭК

1 – добыча природных энергоресурсов, 2 – облагораживание и переработка природных энергоресурсов, 3 – производство преобразованных энергоносителей, 4 – использование преобразованных
энергоносителей у потребителей

Системам теплоснабжения предприятий от ТЭЦ присущи эти ступени – от добычи природных энергоресурсов (ст. 1); их облагораживания и переработки, т.е. обработки без изменения и с изменением физико-химической природы энергоресурсов (ст. 2); производства преобразованных энергоносителей – электрической энергии, теплоты, холода, … (ст. 3) и использования полученных энергоносителей у потребителей (ст. 4).

Эффективность использования энергоресурсов в ТЭК принято оценивать с помощью  топливно-энергетического баланса (ТЭБ), пример структуры которого приведён на рис. В.2[3]. Каждая ступень трансформации сопровождается потерями, характеризующими уровень совершенства применяемых технологий и оборудования. В приведённом примере потери при облагораживании и переработке природных энергоресурсов составили 6 % и столько же составили потери топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) при их транспортировке. Годовой уровень полезного использования ТЭР за вычетом их расхода на собственные нужды ТЭК составил около 37 %.

В представленном ТЭБ не учтено, что коэффициент извлечения природных энергоресурсов при добыче составляет не более 34 % (для нефти около 40 %, твёрдого топлива – 80…85 %, природного газа 95…98 %).

Рис. В.2. Пример структуры топливно-энергетического баланса ТЭК

Теплоснабжение предназначено для обеспечения производственно-технологических и коммунально-бытовых потребителей теплотой в виде пара и горячей воды заданных (договорных) параметров. Системы теплоснабжения (СТ) в общем случае относятся к сложным структурно-функциональным комплексам и состоят из сложных подсистем, каковыми являются: источники теплоснабжения (ИТ), тепловые сети (ТС) и теплопотребляющие системы (ТПС) предприятий и потребителей жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Следовательно, в системы теплоснабжения не входит 1-я, а иногда и  2-я ступени трансформации энергоресурсов.

Различают децентрализованное и централизованное теплоснабжение. К децентрализованному теплоснабжению относят системы теплоснабжения, в которых источниками теплоснабжения служат котельные и автономные теплогенераторы с теплопроизводительностью до 23,3 МВт (20 Гкал/ч) включительно. К централизованному теплоснабжению относят системы, теплопроизводительность источников теплоснабжения которых превышает 23,3 МВт (20 Гкал/ч). Среди них крупные производственные, отопительные и производственно-отопительные котельные и ТЭЦ, а также теплоутилизационные установки предприятий (ТУУП). При этом необходимо иметь в виду, что наряду с необходимостью обеспечения потребности предприятий в технологическом паре и горячей воде, важную социальную роль играет надёжное и качественное теплоснабжение жилищно-коммунального хозяйства, что обусловлено суровыми климатическими условиями на значительной части территории России.

С 2003 г. реализуется «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» (ЭС-2020)[4], утверждённая распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. № 1234-р [16]. На рис. В.3 представлен перспективный топливно-знергетический баланс первичных ТЭР (газ, жидкое и твёрдое топливо, ядерное топливо и ВИЭ[5]).

Рис. В.3. Производство и потребление первичных ТЭР по ЭС-2020

Из этого рисунка и других материалов ЭС-2020 следует, что развитие энергетики России с 2000 до 2020 гг. можно представить следующими качественно-количественными характеристиками (по умеренному / оптимистическому варианту):

·  Повышение добычи и производства первичных ТЭР  с 1418 до 1810 / 2030 млн. тут, т.е. на 27,6 / 43,2 %.

·  Повышение внутреннего потребления первичных ТЭР с 904 до 1145 / 1270 млн. тут (на 12,7 / 40,5 %) с одновременной оптимизацией структуры производства и потребления первичных ТЭР. Суть оптимизации заключается в снижении доли природного газа и жидкого топлива за счёт соответствующего повышения доли твёрдого топлива, гидроресурсов и ядерной энергии в ТЭБ.

·  Плавный рост производства и внутреннего потребления ТЭР будет сопровождаться ускоренным ростом внутреннего валового продукта (ВВП) России на 131 / 234 % при соответствующем снижении его удельной энергоёмкости на 44 / 58 % по отношению к 100 % в 2000 г. (рис. В.4).