Защита и восстановление энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ (стр. 1 )

На правах рукописи

ГРИШАН Алексей Алексеевич

защита и восстановление

энергопотребляющих

природно-технических систем

в строительном комплексе и жкх

на примере приморского края

Специальность 25.00.36 - геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Томск – 2007

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом

университете (ДВГТУ),

Дальневосточном научно-исследовательском, проектно-конструкторском

и технологическом институте по строительству Российской Академии

архитектуры и строительных наук (ДальНИИС РААСН)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

Ведущая организация: Новосибирский государственный

архитектурно-строительный университет

Защита состоится 14 ноября 2007 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.265.02 в Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу:

634003 Томск, Соляная пл., д. 2, ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан сентября 2007 года.

Учёный секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Технологическая энергоемкость производства многих товаров и услуг, обеспечивающих жизнедеятельность населения России, многократно превосходит энергоемкость аналогичных зарубежных товаров и услуг.

При условии выпуска железобетонных изделий в объеме, эквивалентном 1 тонне условного топлива, объем добываемого первичного топлива с учетом нормативных потерь топлива и тепловой энергии в системе «добыча топлива – энергоисточник - пропарочная камера» и полезного использования теплоты в камере (КПИ), равном 70% (Приморский край) относиться к добываемому топливу при фактических потерях и фактических КПИ камер 20-25% в цехах, как 2,2 : 33,3.

Эксплуатационная энергоэкономичность гражданских зданий значительно ниже, чем в развитых странах вследствие более высокого уровня потерь через оболочку зданий и нерационального использования энергоресурсов при эксплуатации.

При нормативных потерях топлива и тепловой энергии в системе «добыча топлива – энергоисточник - тепловая сеть» и удельном теплопотреблении жилых домов согласно СНиП ежегодно извлекаемое топливо для отопления 1000 м2 таких зданий относиться к добываемому топливу при фактическом удельном теплопотреблении существующих зданий и фактических потерях, как 12,8 : 154,7.

Для компенсации сверхнормативных потерь сжигается дополнительное топливо с образованием загрязняющих веществ.

Нормативными документами узаконен порядок расчета и мониторинг образования загрязняющих веществ. Разработано большое разнообразие методов снижения загрязнения природной среды, включая выбор экологически безопасных топлив и режимов их горения, повышение эффективности улавливания и обезвреживания загрязняющих веществ и других.

Большой вклад в развитие методов защиты и восстановления природно-техни-ческих систем внесли отечественные и зарубежные ученые , , , , Куриленко, В. В., , , и др.

Для решения задач защиты и восстановления природно-технических систем уже сейчас представляется возможными использовать исследования , , , , Ли А. И., , Мчедлова-, , Ушерова-, , и многих других, посвятивших свои работы повышению эффективности потребления природных ресурсов в различных отраслях народного хозяйства.

Огромный вклад в эту сферу знаний внесли представители Томской школы, работы которых известны в России и за рубежом: , , и другие.

Вместе с тем оценка взаимодействия существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений с природной средой не всегда учитывает их системные связи и особенности образования загрязняющих веществ при сжигании топлив в процессах потребления энергетических ресурсов для производства необходимых человеку товаров и компенсации климатических факторов.

В связи с этим для повышения эффективности природоохранной политики и механизмов ее реализации представляется необходимым среди большого разнообразия природно-технических систем выделить энергопотребляющие природно-те-хнические системы, определив их как совокупность инженерно-технических систем, закономерно взаимодействующих с природной средой в процессах потребления топливно-энергетических ресурсов для обеспечения жизнедеятельности человека и удовлетворения его потребностей в полезных товарах и услугах.

Актуальность работы состоит в том, что при защите и восстановлении таких систем не учитываются следующие основные факторы.

1. Инженерно-технические системы, взаимодействующие с природной средой в процессах потребления топливно-энергетических ресурсов для удовлетворения потребностей человека в полезных товарах и услугах, включая компенсацию климатических воздействий, не рассматриваются как разноуровневые энергопотребляющих природно-технических систем.

2. Существующие методы расчета образования загрязняющих веществ на энергоисточниках не принимают во внимание зависимость объемов сжигаемого топлива от эффективности потребления тепловой, электрической энергии и воды потребителями, подключенными к этим энергоисточникам.

3. При оценках экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений не учитываются данные конкретных энер-гоисточников, обеспечивающих эти объекты тепловой и электрической энергией (объемы, виды и характеристики топлив) и местные климатические условия (продолжительность и средняя температура отопительного и теплого периодов года).

4. Не находят отражения факторы, определяющие эффективность потребления топливно-энергетических ресурсов.

5. Не в полной мере используется системный подход к развитию существующих и формированию новых производств, к оценке их экологической безопасности, в результате чего фрагментарная модернизация сопровождается ростом сверхнормативных потерь энергоресурсов, увеличением потребления топлив для их компенсации и повышением образования ЗВ при их сжигании.

6. Недостаточно изучены вопросы взаимодействия подсистем в такой крупной энергопотребляющей природно-технической системе, как региональное ЖКХ, что не способствует преодолению ежегодных кризисных ситуаций в теплоснабжении, сопровождаемых перерасходом топлива.

7. Энергосберегающие принципы и методы недостаточно активно привлекаются к развитию существующих и созданию новых технологий, конструкций и сооружений.

Все это приводит к неоправданному росту материальных и финансовых затрат, увеличению потребления топлив и образования загрязняющих веществ при их сжигании, снижению эффективности защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем.

Цель работы – разработать методы оценки состояния и экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений, а также методы, технологии и технические средства защиты, восстановления и управления энергопотребляющими природно-техническими системами в строительном комплексе и ЖКХ.

Для достижения цели потребовалось решить ряд теоретических и практических задач.

1. Исследовать взаимодействие энергопотребляющих природно-технических систем различного уровня, связанных процессом энергоснабжения-энергопотреб-ления в составе региональной системы.

2. В системном подходе к реализации программы регионального развития исследовать и оценить получение полезных результатов в природоохранной, экономической и социальной сферах средствами энергосбережения.

3. Разработать теоретические методы, технологические и технические решения защиты, восстановления и управления энергопотребляющими природно-техничес-кими системами в строительном комплексе и ЖКХ.

4. Разработать теоретические и практические методы оценки состояния и обеспечения экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений.

5. Разработать методы управления энергопотребляющими природно-техничес-кими системами, обеспечивающие минимизацию негативного техногенного воздействия энергоисточников на природную среду.

6. Провести теоретические и экспериментальные исследования и разработать устройства и способы тепловой обработки железобетонных изделий с удельным теплопотреблением ниже установленных нормативов при увеличении выпуска строительных изделий с установленным уровнем качества бетона.

7. Провести производственную проверку методов оценки состояния, защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем, а также энергоэффективных устройств и способов тепловой обработки железобетонных изделий.

Научная новизна.

1. Предложена совокупность принципов и методов оценки состояния и повышения экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений за счет:

- организации мониторинга и диагностики, направленных на выявление доли участия неэффективного и нерационального использования топливно-энергетичес-ких ресурсов в загрязнении природной среды;

- системного подхода к защите и восстановлению энергопотребляющих природно-технических систем ЖКХ на основе усиления тепловой защиты и рационального управления энергопотреблением зданий жилого фонда, эффективных распределительных сетей и энергоисточников, использующих нетрадиционные и возобновляемые виды энергии;

- повышения эффективности управления на основе организации взаимодействия производителя и потребителей энергоресурсов как взаимодополняющих компонентов процесса энергоснабжения-энергопотребления в составе синергетических систем, эффективное функционирование которых невозможно без заинтересованности производителей энергоресурсов в благополучии потребителей, а потребителей – в работоспособности энергоисточников (synergëtikos – совместный, согласованно действующий);

- создания стационарных воздушных тепловых рубашек для агрегатов тепловой обработки изделий из бетона и железобетона, позволяющих более эффективно (на 11,7-23,0%) использовать внутреннюю энергию системы «камера – изделия»;

- формирования новых производств для утилизации отходов техногенного происхождения и создания на их основе комбинированных альтернативных энергоисточников, совокупность которых позволяет существенно повысить экологическую безопасность энергопотребляющих природно-технических систем.

2. Впервые предложен алгоритм решения нестационарного уравнения теплового баланса системы «камера дозревания – изделия» кассетно-конвейерной линии, который:

- учитывает долю нестационарных потерь в тепловом балансе, зависящих от факторов, связанных с последовательностью операций разогрева и перемещения изделий по технологической линии и параметров окружающей среды;

- позволяет определять минимальное приведенное сопротивление теплопередаче строительных оболочек теплопотребляющих агрегатов, устройств и сооружений, выше которого не требуется привлечение внешних дополнительных источников тепловой энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии системы. Для существующих кассетно-конвейерных линий нижняя граница приведенного сопротивления теплопередаче строительной оболочки камер дозревания соответствует критериальному значению 1,8 Rпр, где Rпр – проектное сопротивление теплопередаче, м2 оС/Вт. Создание стационарных тепловых рубашек, обеспечивших сопротивление теплопередаче камеры дозревания на критериальном уровне, позволило проводить тепловую обработку изделий без подачи теплоносителя извне при установленном качестве бетона и удельном теплопотреблении технологической линии в 1,7-2,0 раза ниже норматива (СН-513-79) для обычных кассет.

3. Выявлено наличие разноуровневых типов энергопотребляющих природно-технических систем и установлено их иерархическое соподчинение по производственно-территориальному признаку на принципе поглощения относительно простых и мелких более крупными и сложными с образованием на их основе региональных и межрегиональных систем.

На защиту выносятся.

1. Типизация энергопотребляющих природно-технических систем и их иерархическое взаимодействие, основанное на принципе поглощения относительно простых и мелких систем более крупными и сложными с образованием региональных и межрегиональных систем по производственно-территориальному признаку.

2. Совокупность теоретических и практических принципов и методов оценки состояния, защиты, восстановления и управления энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ на основе повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в течение всего жизненного цикла таких систем.

3. Методологические и технологические принципы оценки экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений путем получения ретроспективных и прогнозных оценок предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках с учетом местных условий (виды, качество и объемы потребления топлив, климат).

4. Алгоритм решения нестационарного уравнения теплового баланса, учитывающий долю нестационарных потерь в тепловом балансе, зависящих от постоянно меняющихся факторов окружающей среды и параметров технологического процесса, позволяющий определять минимальное приведенное сопротивление теплопередаче строительных оболочек теплопотребляющих агрегатов, устройств и сооружений, выше которого не требуется привлечение внешних дополнительных источников энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии системы.

5. Оригинальные устройства, способы и технологии, минимизированные по потреблению энергоресурсов, обеспечивающие повышение экологической безопасности существующих и создаваемых технологий для тепловой обработки железобетонных изделий при установленном уровне качества бетона и для утилизации отходов птицеводства при выпуске сбалансированных органических удобрений.

Научная значимость работы.

Новые методы мониторинга и диагностики энергопотребляющих природно-технических систем позволяют получать оценки их состояния, защиты, восстановления и управления, а также получать ретроспективные и прогнозные оценки экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений сообразно с эффективностью использования топливно-энергетичес-ких ресурсов в течение всего их жизненного цикла.

Получению более полных оценок экологической безопасности энергопотребляющих природно-технических систем способствуют типизация и новый понятийный аппарат, выделяющий такие системы из множества других систем с целью концентрации адресного воздействия и ликвидации ошибочных оценок возможности получения максимально полезных результатов за пределами их реальных границ.

Наличие объективного соподчинения энергопотребляющих природно-техниче-ских систем по принципу поглощения относительно простых и мелких более крупными и сложными с образованием на их основе региональных и межрегиональных систем позволяет относить к геоэкологии мониторинг и диагностику таких систем всех уровней с целью повышения эффективности природоохранной политики и механизмов ее реализации.

Практическая значимость работы.

1. Совокупность принципов и методов защиты и восстановления иерархически соподчиненных энергопотребляющих природно-технических систем, направлена на минимизацию негативного техногенного воздействия энергоисточников на природную среду в течение всего их жизненного цикла за счет:

- повышения эффективности управления на основе организации взаимодействия производителя и потребителей энергоресурсов как взаимодополняющих компонентов процесса энергоснабжения-энергопотребления в составе синергетических систем, эффективное функционирование которых невозможно без взаимной координации и упорядоченности поведения подсистем, представленных производителями и потребителями энергоресурсов;

- формирования энергоэффективных основных фондов - от организации исследования факторов, раскрывающих причины негативного воздействия энергоисточников на природную среду, до проектирования, эксплуатации и утилизации энергоэкономичных объектов строительства и ЖКХ.

2. Внедрение пяти видов энергосберегающего оборудования и четырех технологий для тепловой обработки железобетона позволило снизить удельные расходы тепловой энергии в 1,23-2,0 раза по сравнению с нормами СН513-79 при установленном уровне качества бетона.

3. Новизна устройств и способов подтверждена семью авторскими свидетельствами и патентами, отмечена серебряными медалями ВДНХ (1988 и 1989 гг.).

Применение этих технологий и оборудования для выпуска изделий в объемах программ гг. позволит предотвращать образование загрязняющих веществ от сжигания топлив на электростанциях Приморского края ВТЭЦ-2 и АртемТЭЦ в среднем на 4,56-4,77% (суммарно 31,8 тыс. т/год).

Снижение себестоимости изделий оценивается на 3,2-7,8%.

4. Системный подход к проектированию, строительству и эксплуатации комбинированного (тепловой насос + солнечная батарея + электрокотел) энергоисточника для многоквартирного жилого дома в г. Владивостоке позволил сохранить его теплопотребление на уровне, эквивалентном центральному теплоснабжению, при расширении функций жизнеобеспечения (отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование). Этот подход реализуется при проектировании индивидуальных энергоэффективных жилых домов, поселков и других объектов.

5. С использованием теоретических положений методологии на примере 2002 г. получены оценки снижения: тарифа на электроэнергию от электростанций - на 4,6-6,25% и на теплоэнергию - на 2,7-24,1%; себестоимости теплоэнергии от котельных ЖКХ - на 18,3-63,8% и от ведомственных - на 1,23-34,25%; себестоимости строительных материалов и изделий - на 1,38-43,4%, продуктов питания - на 1,25-17,70%, экспортных товаров - на 2,35-14,48%.

Улучшение состояния социальной сферы оценено как снижение расхода бюджетных средств на субвенции предприятиям по оплате льготных тарифов и на дотации населению по оплате жилищно-коммунальных услуг, содержащих стоимость сверхнормативных потерь топливно-энергетических ресурсов.

6. Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий для студентов всех форм обучения специальностей № 000 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» и № 000 «Судовые энергетические установки», в т. ч. по программе «Энергосбережение в строительстве» (лицензирована в 2002 г. администрацией Приморского края, а в 2004 г. Минобразования РФ).

7. Проектирование и эксплуатация строительных объектов на основе новых теоретических и практических принципов и методов позволит:

- планировать на основе метода цели в Программах развития и организовать на основе принципа доминанты энергосбережения в системном подходе получение максимально полезных результатов в развитии энергопотребляющих природно-технических систем всех уровней в течение их жизненного цикла;

- снизить потребление энергоресурсов при теплоснабжении энергоэкономичного жилого фонда Приморского края от энергоэффективных теплоисточников (метод цели) на 20-30%, что в совокупности с применением энергоэффективных технологий и оборудования для тепловой обработки бетона позволит снизить потребление топлива более, чем на 577 тыс. тут в год и предотвратить образование загрязняющих веществ на 4,67-12,57% (142,6 тыс. т);

- повысить эффективность защиты природной среды за счет предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на 22,8 – 47,7% от уровня 2002 г. в региональной энергопотребляющей природно-технической системе вследствие применения метода действия для мониторинга и диагностики ее состояния и оценки эффективности использования топливно-энергетических ресурсов;

- обеспечить развитие энергопотребляющих природно-технических систем каждого типа в их реальных границах производственно-территориальной иерархии при одновременном повышении качества жизни населения за счёт формирования энергоэффективных основных фондов (метод цели).

8. Использование предлагаемых принципов и методов при разработке программ защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем расширяет методические основы и повышает эффективность правоприменительной практики в сфере экологизации управления, как в процессе создания, так и в процессе эксплуатации этих систем, что способствует решению крупных народнохозяйственных задач:

- минимизация негативного техногенного воздействия энергоисточников на природную среду за счет предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив средствами энергосбережения;

- повышение надежности и качества теплоснабжения при модернизации и ремонтно-эксплуатационном обслуживании систем ЖКХ;

- сохранение энергетической безопасности страны за счет рационального потребления энергоресурсов различного назначения в течение всего жизненного цикла энергопотребляющих природно-технических систем.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: применением нормативно-методических документов Минпромэнерго РФ, зарегистрированных Минюстом РФ, при организации и проведении более 1100 энергетических обследований хозяйствующих субъектов Приморского края; оценками качества теплоснабжения в гг. 40-70% населения, отапливаемого централизованно; оценками потенциала энергосбережения на 100% электростанций, электрических и тепловых сетей, жилого фонда и 63,6-69,5% промышленных и иных потребителей; научным и практическим опытом разработки и эксплуатации энергосберегающих технологий и оборудования для тепловой обработки изделий из бетона и переработки отходов птицеводства.

Реализация основных результатов работы осуществлена в типовых проектах и применении энергосберегающих устройств, способов и технологий в Приморском крае: на предприятиях сборного бетона и железобетона ( гг.); на птицефабрике «Надеждинская» ( гг.); при проведении энерготехнологических обследований ( гг.) и оценке кризиса в системе теплоснабжения; при выполнении государственного контракта Л 0088 «Создание Приморского инновационного центра энерго - и ресурсосбережения» по ФЦП «Интеграция высшего образования и фундаментальной науки» ( гг.); при разработке программы развития коммунальных электрических сетей (2004 г.); в учебных процессах ВУЗов ДВ России ( гг.) по специальностям № 000 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» и № 000 «Судовые энергетические установки» и для слушателей ИПК по программе «Энергосбережение в строительстве».

Апробация. Основные результаты работы обсуждены и одобрены: на Всесоюзной научно-технической конференции «Бетон и железобетон, ресурсо - и энергосберегающие конструкции и технологии на Дальнем Востоке» (Владивосток, 1988); на Всесоюзной конференции «Развитие производительных сил Сибири» (Новосибирск, 1990); на Международной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Владивосток, 1994); на Международной конференции «Нетрадиционная энергетика и технология» (Владивосток, 1995); на II Тихоокеанской экологической конференции «Инженерные решения экологических проблем прибрежных регионов» (Владивосток, 1995); на Международной конференции «Нетрадиционная энергетика» (Владивосток, 1996); на Международном симпозиуме «Сознание и наука: взгляд в будущее» (Владивосток, 2000); на V Международном инвестиционном Форуме «Дальневосточные энергетические проекты: про-блемы межрегиональной кооперации. Приграничное сотрудничество как форма интеграции Дальнего Востока в регион СВА» (Хабаровск, 2003); на I Европейско-Тихо-океанском Конгрессе «Глобализация: взаимодействие экономик, культур, технологий и природы» (Владивосток, 2003 г.); на ежегодных конференциях энергетиков Приморского края (Владивосток, гг.); на Тихоокеанском энергетическом Форуме «ТЭФ -2005» (Владивосток, 2005); на IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов» (Благовещенск, 2005), на II Международном экологическом Форуме «Природа без границ» (Владивосток, 2007).

Публикация работ. Содержание диссертации опубликовано в 98 печатных работах, в т. ч. в 79 статьях, из них 13 - в ведущих журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК, 3 монографиях, рекомендациях ВНИИЖелезобетон, справочном и учебном пособиях, 10 авторских свидетельствах и патентах, 2 типовых проектах.

Структура и объём. Диссертация состоит из введения, 7 глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников и приложений. Диссертация содержит 319 страниц текста, включающего 58 рисунков, 63 таблицы, 206 наименований литературных источников и 12 приложений на 65 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризована актуальность и цель работы, новизна и значимость защищаемых положений и работы в целом, достоверность и обоснованность научных положений и выводов, приводятся сведения о реализации результатов работы, апробации и публикации, структура работы.

В первой главе дано определения энергопотребляющим природно-техничес-ким системам и обоснована принадлежность изучения их к геоэкологии.

Для этого использованы фундаментальные положения , и относительно принадлежности изучения изменений в системе «природа – человек - общество» к сфере интересов междисциплинарной науки – геоэкологии, в т. ч. за счет использования в оценках гармоничного развития общества и природы таких технических критериев, как нормирование потребления ресурсов и снижение удельного ресурсопотребления.

По нашим данным, рост удельных расходов топливно-энергетических ресурсов, обусловленный отсутствием жесткого нормирования их потребления, сопровождается увеличением технологической энергоемкости выпускаемых товаров (услуг) и снижением эксплуатационной энергоэкономичности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений, для компенсации которых расходуются сверхнормативные объемы топлив с образованием соответствующих количеств загрязняющих веществ.

По данным , привлечение технических критериев к защите и восстановлению природно-технических систем расширяет сферу интересов геоэкологии, которая в пределе должна «…объединить все науки о Земле с целью комплексного решения экологических проблем, связанных с эволюцией и ресурсами геосферных оболочек, и влиянием на них антропогенной деятельности».

Показано, что и сходятся во мнениях относительно необходимости выработки и обоснования принципов и механизмов природоохранной политики, имеющих целью уменьшение или ликвидацию негативных антропогенных воздействий на экологические функции геосфер Земли, рациональное использование природных ресурсов.

На основе этих фундаментальных положений и с учетом того, что энергопотребляющие природно-технические системы подвержены воздействию множества факторов, от которых зависит нормирование удельного потребления топливно-энергетических ресурсов, позволяющее привлечь дополнительные средства к защите природной среды от загрязняющих веществ, получаемых при сжигании топлив, приводятся доказательства принадлежности изучения энергопотребляющих природно-технических систем к геоэкологии.

На основе анализа роста потенциала энергосбережения на 16,73% в Приморском крае в гг. (см. рис. 1), роста среднедушевого энергопотребления

Рис. 1. Среднедушевое энергопотребление

и потенциал энергосбережения в регионах ДВФО и Приморском крае

с 2,9 до 6,56 тут/чел, состоящего на 21,9-28,9% из потерь и нерационально использованных ТЭР, роста образования загрязняющих веществ на энергоисточниках в 1,44-1,9 раза по отношению к уровню 1999 г. (см. рис. 2), снижения экономических и социальных показателей (см. рис. 3) сделан вывод о неадекватности роста среднедушевого энергопотребления динамике качества жизни.

Рис. 2. Образование загрязняющих веществ из-за нереализованного

потенциала энергосбережения Приморского края

Рис. 3. Среднедушевые денежные доходы населения и тарифы на

жилищно-коммунальные услуги в Приморском крае в реальных ценах

С учётом мирового опыта выдвинута рабочая гипотеза об использовании средств энергосбережения для защиты и восстановления энергопотребляющих природно-технических систем за счёт предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках, а также за счет получения полезных результатов в экономической и социальной сферах.

Для решения задач диссертации и проверки этой гипотезы в качестве объектов исследования были выбраны:

- программа стабилизации социально-экономического положения в Приморском крае на гг.;

- энергопотребляющие природно-технические системы Приморского края;

- оборудование и технологии для тепловой обработки бетона.

В качестве предметов исследования служили:

- состояние и эффективность потребления топливно-энергетических ресурсов в региональной энергопотребляющей природно-технической системе;

- возможности и средства повышения экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений за счет повышения эффективности и рационального использования топливно-энергетических ресурсов;

- стационарные и нестационарные топливно-энергетические балансы оборудования и технологий для тепловой обработки изделий из бетона и железобетона.

Для проведения исследований использованы методы: энергетического обследования; прикладные методы негэнтропийного анализа; ретроспективной пропорции (авторский); топливной составляющей; теплопередачи, тепло - и массообмена; суперпозиции при теплообмене и экзотермии цемента; экспериментального исследования тепловых процессов в образцах, на опытно-промышленных установках и на технологических линиях по производству изделий из железобетона; экспериментального исследования тепловых процессов при переработке отходов птицеводства электрометодами.

Во второй главе путем анализа Программы «Стабилизация социально-эконо-мического положения в Приморском крае на гг.» установлено, что за счёт энергосбережения представляется возможным достичь целей по 15 из 21 стратегии, в то время как её авторами запланированы только пять стратегий.

Показано, что достижение целей возможно в секторах реальной экономики и социальной сферы за счет реализации известных и некоторых новых (авторских) энергосберегающих предложений, непосредственно приводящих к положительным результатам. Опосредованное влияние энергосбережения не анализировалось.

По опубликованным данным, энергоисточники Приморского края в гг. выбрасывали в атмосферу суммарно до 72,25-80,2% твёрдых, газообразных и жидких загрязняющих веществ из общего количества выбросов стационарными источниками. В их числе загрязняющие вещества, полученные при сжигании топлив для компенсации сверхнормативных потерь ТЭР в 2002 г. (2,82 млн. тут), составляли более 47% из общего количества выбросов энергоисточниками.

В городах Приморского края с «высоким» индексом загрязнения атмосферы (ИЗА > 7) в 2002 г. проживали 1202,6 тыс. чел., а Уссурийск был включён в список 34 городов России с «очень высоким» загрязнением атмосферы (ИЗА > 14). В 2003 г. (потенциал энергосбережения 3,32 млн. тут) в этот список кроме Уссурийска (ИЗА = 18,6) был включен Владивосток (ИЗА = 14,6), а в число городов с «высоким» загрязнением - Партизанск (ИЗА = 11,3).

В других регионах ДВФО при росте потенциала энергосбережения в гг. от 2,75 до 6,2 млн. тут (в 2,25 раза) среднедушевое энергопотребление возросло от 6,04 до 7,76 тут/чел (в 1,27 раза) и состояло на 8,5-24,7% из среднедушевых потерь ТЭР (см. рис. 1). В условиях «высокого» загрязнения атмосферы (ИЗА > 7) в 2002 г. в ДВФО проживали 3142,1 тыс. чел. или около 44% населения.

Стоимость потерь ТЭР в Приморском крае оценивалась в гг. от 3,6 до 4,76 млрд. руб. (18-23% от бюджета 2004 г.). Внесение этих расходов в себестоимость услуг по энергоснабжению сопровождалось ростом тарифов более интенсивным, чем рост среднедушевых доходов населения (см. рис. 3).

Эти факторы в сочетании падением занятости населения снижают привлекательность Приморского края населения снижается: более 60% выбывающих – трудоспособные, треть – дети и около 2% - старше трудоспособного возраста.

Полученные нами данные подтверждают вывод Института энергетической стратегии Минэнерго РФ об утрате энергетическим сектором доминирующих функций устойчивого развития в координатах «экономика – энергетика - экология». Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что снижение показателей качества жизни согласуется со снижением эффективности потребления ТЭР, то есть с ростом потенциала энергосбережения.

Следовательно, повышая эффективность потребления ТЭР, можно ожидать роста качества жизни в экологической, экономической и социальной сферах.

Методом ретроспективной пропорции (см. стр. 24) с использованием структуры потенциала энергосбережения 2002 г. в объёме 2,82 млн. тут (см. рис. 4) установлено, что за счет реализации энергосберегающих мероприятий по некоторым наиболее крупным направлениям можно предотвратить образование основных загрязняющих веществ в Приморском крае на 22,8-47,7% за счёт снижения удельного энергопотребления до нормативных уровней.

Рис. 4. Структура потенциала энергосбережения Приморского края

в 2002 г.

В частности, были оценены перспективы защиты природной среды в Приморском крае за счет: утилизации теплоты стоков электростанций; плазменного сжигания угля вместо использования мазута «для подсветки факела»; когенерации электроэнергии в 77 котельных с котлами мощностью более 5,8 МВт; повышения качества автомагистралей за счет изготовления высокопрочной бетонной плиты на местных материалах с утилизацией золы-унос электростанций, экономии цемента и снижения выбросов от автотранспорта и асфальтобетонных заводов; утилизации горючих газов закрытых угольных шахт; ликвидации складирования опасных отходов птицеводства (куриного помета) за счет сушки и обеззараживания электрометодами при когенерации электроэнергии в котельных и др. - всего 19 проектов.