1. Добыча и транспортировка.

Разведка. В настоящее время затраты на разведку составляют 8-10% общих ассигнований, выделяемых на строительство горных предприятий и освоение месторождений. Экономия может быть получена за счет рационального, научно обоснованного направления поиска и выявления ценных залежей природных ресурсов, доступных для разработки с наименьшими затратами средств и энергии.

Большое значение имеют достоверность количества и качества запасов и геологоэкономическая оценка месторождений, рациональное ведение работ по геологическому изучению недр методами, исключающими неоправданные потери полезных ископаемых и снижение их качества. Разработки месторождений должны проводиться с учетом наиболее полного извлечения основных и, совместно с ними залегающих, полезных ископаемых.

Не должны допускаться сверхнормативные потери и сверхнормативное разубоживание полезных ископаемых. При разработке должно предусматриваться рационально использование вскрышных пород и отходов производства. Тщательно проведенная до начала добычи эксплуатационная разведка, может обеспечить прирост запасов более чем на 7-10% при открытой разработке и около 5% − при подземной. Как правило, количественные и качественные потери взаимосвязаны. Так, при разработке месторождений наиболее полное извлечение запасов связано с повышенным разубоживанием (с большими примесями пустой породы). При подземной разработке месторождений потери бывают более значительны. Потери угля при шахтной добыче составляют 20-40%. Открытый способ разработки месторождений позволяет сократить потери до 3-8% (при сложных условиях − до 10-12%).

В целях сокращения потерь природных ресурсов предполагается добычу угля открытым способом довести до 50 -55%.

Размеры потерь при разработке зависят и от ряда технологических факторов, таких как: выемка (отбойка) угля и породы, погрузочно-транспортных операций, процессов поддержания вырабатываемого пространства и др. При внутрипластовом вскрытии на экибастузских карьерах в отвалы вместе с породой отправляется около 3 млн.т угля в год. При добыче роторными комплексами зольность угля в некоторых случаях достигает 45-47%. В Донбассе с увеличением глубины разработки месторождений зольность углей возрастает до 31,5%.

Обогащение углей позволяет увеличить добычу за счет вовлечения в эксплуатацию забалансовых запасов. Так, широкое внедрение и совершенствование процессов обогащения и использования высокозольных углей позволило бы увеличить запасы экибастузского бассейна на 11 млрд. т. Необходимо повышать эффективность добычи путем сокращения потерь полезных ископаемых, оставляемых в недрах, которые для угля составляют 30% и более, а для нефти-65-70%.

При больших масштабах дальних перевозок топлива значительная экономия может быть получена за счет снижения потерь в процессе перевозок в открытых полувагонах. Основные потери при этом происходят через неплотности в кузове вагонов (торцевых дверях и разгрузочных люках) и за счет «выдувания». На каждый полувагон грузоподъемностью 60 т теряется до 1,5 т угля (2,5%). При перевозке угля только из Кузнецкого бассейна теряется свыше 2,5 млн.т в год. Снижение транспортных потерь может быть получено за счет применения восьмиосных полувагонов габарита Т с глухим полом и за счет внедрения трубопроводного транспорта угля.

Определенный резерв экономии заключается в использовании отходов добычи топлива. Наибольшую массу отходов составляют вскрышные породы. В некоторых районах (Южный Урал) вскрышные породы содержат до 20% угля. На разрезах «Челябинскуголъ», например, от вскрышных пород «отмывается» ежегодно около 1 млн.т товарной продукции. Перевод вскрышных пород из отходов в полезное сырье зависит от полноты и комплексности разведки месторождений и от технологических и организационных факторов.При подземной добыче топлива появляется возможность использования горючего газа. По ориентировочным подсчетам на шахтах всего мира ежегодно выделяется 25-28 млрд. м³ метана. Суммарное количество метана, выделяющегося на шахтах нашей страны, в 1980 г. составляло 6 млрд.м³, что при переводе в условное топливо эквивалентно 7,3 млн. т. у. т.

В том случае, когда концентрация метана в отсасываемых смесях невысока и применение этих смесей в качестве бытового топлива исключается, эти метановоздушные смеси используют в котельных и газотурбинных установках. При подаче таких смесей в топки котлов на каждый процент содержания метана в дутье достигается до 10% экономии основного топлива. В Польше, ФРГ и Японии используется более 80% каптированного газа.

Большой резерв экономии заключается в попутных нефтяных газах, их количество составляет примерно 1/5 общей мировой добычи. До последнего времени недостаточно четко учитывались и ресурсы газового конденсата, а между тем геологические запасы этого энергоносителя оцениваются в пределах 28-58 млрд. т.

Энергопреобразующие установки. На получение электрической энергии в мире расходуется около 20% природных ресурсов. Еще больше природных ресурсов (примерно 30%) используется на получение тепла низкого потенциала, для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и на технологические процессы, протекающие при температурах до 150°С. Поэтому совершенствование процессов преобразования энергии на электростанциях, в котельных и в установках прямого использования топлива представляет значительные возможности экономии энергоресурсов.

На современном этапе развития общества примерно 80% электрической энергии вырабатывается на тепловых электростанциях, использующих органические виды топлива.

Одним из показателей, позволяющих судить об экономичности электростанций, является удельный расход условного топлива на выработку 1кBт-ч электрической энергии. Удельный же расход топлива в решающей степени зависит от КПД электростанций. Теоретически возможный КПД конденсационных электростанций (КЭС) находится на уровне 41-42%. Однако на многих электростанциях экономичность значительно ниже 40%. За последние 70 лет повышение экономичности паротурбинных электростанций, которые по установленной мощности занимают доминирующее положение, происходило прежде всего за счет повышения начальных параметров пара. Так, переход от давления 2,9 МПа с температурой 400°С, широко распространенных в Советском Союзе в предвоенные годы, на параметры 9,0 МПа с температурой 500°С привел к снижению удельного расхода тепла на выработанный киловатт-час на 17,9%. Переход на следующую ступень с давлением 13,0 МПа и температурой 565°С (с промежуточным перегревом) обеспечивал дополнительную экономию топлива на 8-10%. Дальнейшее повышение параметров до 24,0 МПа позволяет повысить тепловую экономичность еще на 8%. Одновременно с повышением начальных параметров пара происходило увеличение единичной мощности агрегатов и установленной мощности электростанций. В настоящее время действуют более 60 ТЭС, имеющих мощность 1 млн. кВт И более.

Удельный расход топлива на I kBt-ч отпущенной электроэнергии составляет примерно 320 г. В этих условиях борьба за экономию каждого грамма топлива приобретает серьезное значение. Ведь экономия только 1 г топлива на выработку (kBt-ч) электроэнергии при годовом производстве 1 трлн. kBt-ч составляет 1 млн. т у. т. Вот почему в планах развития энергетики предусматриваются наряду с вводом нового высокоэкономичного оборудования на электростанциях модернизация и замена устаревшего (низкоэкономичного ) оборудования. В целях повышения экономичности электростанций внедряются парогазовые (ПТУ) и магнитогидродинамические установки (МГДУ). Повышение экономичности ПГУ и МГ ДУ по сравнению с паротурбинными объясняется более высокими начальными температурами рабочего тела.

Наиболее существенная доля экономии топлива достигается за счет совершенствования структуры генерирующих мощностей, в первую очередь, за счет увеличения в балансе мощностей доли ГЭС и АЭС.

С 1924 г. у нас в стране комбинированная выработка теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).

В стране действует более 900 ТЭЦ. Суммарная электрическая мощность теплофикационных агрегатов составляет примерно 1/3 от общей электрической мощности тепловых электростанций России. 45 ТЭЦ имеют установленную мощность 400 тыс. кВт и выше. На 5 ТЭЦ установленная мощность превышает 1 млн. кВт. Коэффициент полезного действия ТЭЦ по выработке электрической энергии значительно выше КПД КЭС и может достигать 55-60%.

Современные ТЭЦ являются не только поставщиками электрической энергии, выработанной с минимальными затратами топлива, это надежные и экономичные источники теплоснабжения, Тепловая энергия на ТЭЦ вырабатывается с расходами топлива 41 кг/ГДж против 48-62 кг/ГДж в мелких котельных и индивидуальных установках.

Если учесть, что примерно 25% теплового потребления покрывается за счет работы мелких котельных, то станет очевидным дальнейшее развитие теплоснабжения от ТЭЦ. Одновременно с этим необходимо повышать экономичность отопительных и промышленно-отопительных котельных за счет централизации теплоснабжения и повышения КПД котлов. Если КПД котельных с 70% повысить до 80%, то удельный расход топлива на выработку 1 ГДж сократится на 6 кг, соответственно на каждый млрд. ГДж отпущенного тепла экономия составит 6 млн. т у. т.

Ощутимая экономия топлива может быть получена за счет внедрения атомных станций теплоснабжения (АТС), которые, используя ядерную энергию, будут замещать органическое топливо.

Тепловая и электрическая энергия, выработанная на ТЭЦ или в котельных, пере/ поступлением к потребителю часто подвергается преобразованию на трансформаторных подстанциях и теплоподготовительных станциях. Снижение потерь в процессе преобразования энергии также позволит получить дополнительную экономию энергии топлива.

В последнее время в нашей стране получают развитие атомные теплоэлектроцентрали (А ТЭЦ).

Технологическое использование ресурсов в промышленности. При современных масштабах производства особое внимание должно быть уделено внедрению новых энергос6ерегающих технологий, изменению самих технологических принципов производства, например, конверторное производство стали. В России этим способом производится лишь 40% выплавляемой стали. Полный переход на конверторное получение стали позволит сэкономить свыше 10 млн. т. у. т. Доведение объема выплавляемой стали способом непрерывной разливки до 40% и освоение технологических процессов с использованием тепла предыдущих переделов может дать экономию 1,5 млн. т. у. т. в год. Внедрение в доменное производство технологии с использованием продуктов конверсии природного газа позволит снизить расход энергии на выплавку чугуна на 30%.

Предварительное обогащение рудных компонентов шихты доменных печей снижает энергоемкость металлургического производства на 7-10%. Улучшение конструкций горелок, тепловой изоляции печей для· нагрева металла под ковку и штамповку и перевод их на автоматический режим работы уменьшает расход энергии на 30-40%.

Переход от существующих технологий к уже разработанным новым в черной и цветной металлургии позволяет сэкономить от 10 до 80% используемых ресурсов. Однако и в новых технологиях теоретически расход энергоресурсов можно уменьшить еще в 2-4 раза, коэффициентов использования энергоресурсов в некоторых технологиях в процентах (табл.2).

Таблица 2

Производство	Существующие	Новые технологии	Идеальные процессы
свинец	0,077	0,135	0,322
алюминий	0,39	0,45	0,95
титано-магниевое	0,229	0,27	0,527
меди	0,041	0,061	0,242
Стали с мартеновским переделом	0,382	0,42	0,835

В нефтеперерабатывающей промышленности комбинирование процессов вакуумной перегонки нефти с другими сопутствующими процессами позволяет снизить потребление конечной энергии на 1/3. Внедрение энергосберегающих технологий при производстве аммиака снижает удельный расход энергии в 1,4 раза.

Замена традиционного «мокрого» способа получения цемента новым «сухим» при ежегодном производстве 125 млн. т цемента позволила бы получить экономию топлива в количестве 7-8 млн. т. у. т.

Значительную экономию энергоресурсов можно получить за счет экономии металла в результате применения еще одной новой технологии ­порошковой металлургии. Получение каждой тысячи тонн изделий, изготовленных из металлических порошков, обеспечивав экономию 1,5-2,0 тыс. т металла.

Использование метода порошковой металлургии для изготовления быстрорежущего инструмента взамен традиционного увеличивает коэффициент использования металла на 20-30%, повышает стойкость инструмента, значит, и срок службы в 2-3 раза. Применение износостойких покрытий, напыление металлическим порошком при высоких температурах является еще одним путем экономии металла. Каждая тонна сэкономленного металла − это экономия топлива, которое необходимо было бы затратить в металлургическом производстве на получение этого металла (удельньй расход топлива на 1 т стали составляет 1265-1250 кг т у. т.).

Применение в промышленности электронно-лучевой сварки, технология изготовления многослойных труб, повышение коррозионной стойкости подземных трубопроводов и коммуникаций, трубопроводов и платформ морских нефтепромыслов, судов, оборудования и сооружений химической промышленности также дают огромную экономию металла, а следовательно, и топливно-энергетических ресурсов. Кроме того следует учитывать и возможную экономию энергоресурсов за счет использования стали и алюминия путем переплавки металлического лома. Так, на получение алюминия из вторичного сырья энергии расходуется в 23-25 раз меньше.

В целом снижение удельной энергоемкости народного хозяйства на 9-11 % по конечной энергии и на 14-16% по первичным энергоресурсам может дать экономию в размере 550- 600 млн. ту. т.в год.

Резервом экономии является использование побочных энергетических ресурсов (ПЭР). К ним относятся отходы, побочные и промежуточные продукты, которые образуются в технологических установках и не используются в самом технологическом агрегате, но могут быть частично или полностью использованы для энергоснабжения других агрегатов или процессов.

ПЭР могут быть горючими (топливными), тепловыми и ресурсами избыточного давления газов (и жидкостей), покидающих технологические установки.

К горючим ПЭР относятся доменный, конверторный, колошниковый газы шахтных печей, вагранок и др.; горючие отходы химической и термической переработки сырья, отходы деревообрабатывающей промышленности в виде щепы, опилок, стружки и других отходов; отходы целлюлозно-бумажного производства в виде щелока.

К тепловым ПЭР относятся: физическая теплота газов, поступающих из технологических агрегатов (отходящие газы), физическая теплота основной и побочной продукции, теплота рабочих тел систем принудительного охлаждения, теплота пара и горячей воды, отработавших в технологических установках.

К ПЭР избыточного давления относятся газы, покидающие технологические установки и обладающие потенциальной энергией (избыточного давления). В эту группу ПЭР входят: колошниковые газы доменных печей, пар, отработавший в технологических установках, молотах и прессах, газы после регенераторов каталитического крекинга и термоконтактного коксования.

ПЭР могут быть использованы как топливо (горючие газы) или как теплоносители (горячие газы, вода, пар, основные и побочные продукты производства) или как силовые источники для привода паровых и газовых турбин (газы с избыточным давлением и пар из систем охлаждения технологического оборудования и от котлов утилизаторов систем сухого тушения кокса). Возможно и комбинированное использование ПЭР для получения тепловой и электрической энергии (при использовании пара на ТЭЦ).

Наша промышленность располагает побочными энергоресурсами, пригодными для использования по отраслям: черная металлургия −194,6 ТДж, цветная металлургия −35,6 ТДж, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая −185,8 ТДж, химическая −159,1 ТДж, тяжелое машиностроение − 18,4 ТДж, целлюлозно-бумажная − 60,0 ТДж, газовая ­33,5 ТДж, строительных материалов − 2,5 ТДж. Всего 689,5 ТДж теплоты ПЭР, которая могла быть использована в производственном цикле. Возможности экономии топливно-энергетических ресурсов по отраслям, народного хозяйства в настоящее время велики.

Черная металлургия. Коэффициент использования топлива на предприятиях отрасли в большинстве случаев не превышает 30%. На предприятиях черной металлургии в качестве ПЭР используются: доменный и конверторный газы, отходы коксового производства, теплота рабочих тел систем охлаждения печей, физическая теплота газов, покидающих технологические агрегаты и др. Только за счет сжигания доменного газа ежегодная экономия топлива на этих предприятиях составляет более 25 млн. т у. т. Использование избыточного давления доменного газа в утилизационных бескомпрессорных газовых турбинах позволяет вырабатывать 230 млн. кВт-ч электрической энергии в год. Значительную экономию топлива можно получать за счет установки котлов-утилизаторов (КУ) в коксохимическом и прокатном производстве. Пар, вырабатываемый в КУ и получаемый из систем испарительного охлаждения, с успехом используется для силовых и тепловых целей в пределах комбината.

Кроме того, может быть использовано физическое тепло побочной и готовой продукции, теплота шлаков, физическое тепло коксового газа и др. Доля горючих ПЭР в топливно-энергетическом балансе отрасли составляет в среднем около 16%, доля тепловых − около 1/3 собственного теплопотребления по отраслям. За счет использования горючих и тепловых ПЭР на металлургических заводах покрывается до 20% потребности в топливе для отрасли.

Цветная металлургия. Основное количество ПЭР в виде уходящих горячих газов может быть получено от различных печей (отражательные, анодные, вайербарсовые, шахтные и шлаковозгоночные, печи для обжига концентратов, конверторы, вращающиеся трубчатые печи и др.). При значительных потерях тепла с уходящими запечными газами коэффициент использования топлива в цветной металлургии находится на уровне 10­40%.

Относительный выход ПЭР по отдельным производствам от общего количества по отрасли составляет: меди − 45%, никеля − 25%, свинцово-­цинковое производство −13%, алюминиевое −12%. Суммарный выход ПЭР в 1980 г. составлял 75 ПДж/год (75 млн. ГДж/год). Использовано фактически 28,4 ПДж, что было эквивалентно почти 1 млн. т.у. т., т. е. коэффициент использования ПЭР составил 38%. За счет ПЭР покрывается в среднем только 7% потребности отрасли в тепловой энергии.

Внедрение новых автогенных технологических процессов (взвешенная плавка, кислородно-факельная плавка, кивцетный процесс и плавка в жидкой ванне), применение кивцетной плавки при переработке медьсодержащего сырья обеспечит экономию энергоресурсов до 50%.

Заслуживает внимания возможность использования физической теплоты отвальных шлаков, с которыми теряется около 30% теплоты топлива, сжигаемого в печах.

Химическая nромышленность, В химической промышленности могут быть использованы тепловые и горячие ПЭР. Удельный вес горючих ПЭР в топливном балансе отрасли невелик и в среднем составляет 4%. За счет ПЭР покрывается только около 12% теплопотребления отрасли. Это объясняется тем, что на предприятиях химической промышленности основное количество ПЭР образуется на производствах аммиака, кислот (азотной и серной) и кальцинированной соды.

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая nромышленность. При переработке нефти, в производстве синтетического каучука, этилена, синтез­спирта, шин образуются в основном тепловые ПЭР; в основном нефтехимическом производстве- горючие ПЭР. В 1990 г. использование горючих ПЭР достигало 91,6% и давало эффект экономии 9,3 млн. ту. т. В будущем предполагается довести использование тепловых ПЭР до 79% с эффектом экономии 8,55 млн. ту. т.

Целлюлозно-бумажная nромышленность. В этой отрасли образуются в основном горючие ПЭР в виде отходов переработки древесины. Суммарные отходы древесины в зависимости от породы составляют от 3 до 8,5% объема переработки. При варке сульфатной целлюлозы образуется черный щелок, который после упаривания тоже представляет горючие ПЭР. В отрасли 16,5% общего расхода топлива отраслью покрывается за счет использования ПЭР.

Газовая nромышленность. Несмотря на большой выход ПЭР в виде уходящих газов газовых турбин компрессорных станций, использование тепловых ПЭР находится на уровне 8-9%. Это объясняется ограниченными потребностями в тепловой энергии производства и прилегающего района. Планируется использование ПЭР довести до 21,6% и сэкономить 3,25 млн. т у. т. В целях дальнейшего повышения экономии энергии в газовой промышленности прорабатываются схемы использования газовых турбин, работающих на парогазовой смеси и возможность замены газотурбинного привода газовых компрессоров электрическим.

Промышленность строительных материалов. Использование ПЭР в этой отрасли находится на низком уровне, В общем балансе теплопотребления заводов строительных материалов составляет доли процента. В 1975 г. уровень использования ПЭР был равен 1,3% от возможного. Намечается довести использование ПЭР до 10% располагаемых возможностей.

Машиностроение. ПЭР в балансе потребления тепловой энергии занимают около 4-5%. Использование ПЭР в будущем планируется довести до 24%. Экономия топлива за счет использования ПЭР может быть увеличена, если во всех отраслях промышленности будет уделяться серьезное внимание внедрению новой техники и модернизации оборудования. Оборудование котлов промышленных котельных поверхностными экономайзерами позволяет повысить коэффициент использования топлива на 2-3 %, а для котлов, работающих на природном газе, возможна установка экономайзеров контактного типа, которые позволят получить дополнительную экономию до 15%. Необходимо полнее использовать колошниковые газы вагранок для подогрева дутьевого воздуха и получения водяного пара, при этом расход топлива может быть снижен на 12-15%.

Полное использование теплоты газов высокотемпературных топливных печей с одновременным улучшением изоляции позволит получить экономию топлива в размере 20-25%.

Сельскохозяйственное проuзводство. Наибольшая экономия энергии в сельском хозяйстве может быть получена за счет повышения энергетической эффективности тракторов, сельскохозяйственных машин, транспортных средств, а также за счет улучшения эксплуатации и ремонта этой техники. Должны быть приняты меры, направленные на повышение КПД двигателей сельхозмашин, КПД передачи энергии к исполнительным механизмам, должна быть расширена зона использования тракторов. Выполнение этих мероприятий может обеспечить ежегодную экономию около 3 млн. ту. т. Только за счет улучшения дорожных условий в сельской местности намечается снизить удельный расход топлива до 3%. Проведение работ по совершенствованию нормирования и устранения потерь нефтепродуктов при транспортировке, хранении и заправке машин, по существующим оценкам расходы топлива могут быть сокращены еще на 23%.

Внедрение прогрессивных технологий обработки почвы (плоскорезная и безотвальная вместо пахоты, сокращение культивации за счет применения гербицидов и др.) может дать дополнительную экономию топлива в объеме 2 млн. ту. т. в год.

Исключительно велики возможности экономии природных ресурсов и средств в районах с орошаемым земледелием. В Астраханской, Волгоградской, Ростовской областях, в Краснодарском крае почти половина воды, забранной на орошение, используется непродуктивно. В Черноземной зоне потери доходят до 40%. Значительную экономию средств и снижение расходов воды может дать переориентировка на работу от закрытой оросительной сети.

Сокращение расходов топливно-энергетических ресурсов может быть получено и за счет ликвидации имеющих место перерасходов ядохимикатов (пестицидов), применяемых для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями растений, а также регуляторами их роста. Снижение расходов ядохимикатов на полях и доведение их до нормативных, обеспечит экономию топливно-энергетических ресурсов в процессах их производства. Внедрение энергосберегающих технологий при сушке зерна и производстве кормов может дать экономию энергии в 1,5 млн.ту. т.

Строгий учет расхода энергии, замена ламп накаливания на ртутные, внедрение автоматики, правильный подбор мощности электрических двигателей и других позволяет сократить расход электроэнергии на 4-5TBт-ч.