Энергетическая стратегия РФ до 2030 года ставит центральной задачей снижение удельной энергоемкости валового внутреннего продукта. Энерго- и ресурсосбережение является одним из важнейших факторов, обеспечивающих эффективность функционирования отраслей и экономики в целом. Достижение данной цели обеспечивается посредством реализации мероприятий по энергосбережению, своевременным переходом к новым техническим решениям, технологическим процессам и оптимизационным мероприятиям.
Значительным масштабом потребления энергоресурсов характеризуются высокотемпературные теплотехнологические установки (ВТУ) и системы черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, работающие на ископаемом топливе.
В табл. 1 приведены данные по возможной экономии топливно-энергетических ресурсов за счет совершенствования технологий и оборудования.
Для анализа и поиска путей решения проблемы энергосбережения выделим из теплотехнологических объектов вышеуказанных отраслей совокупность высокотемпературных установок, отапливаемых природным газом:
– нагревательные установки черной металлургии;
– плавильные установки, в частности, стекловаренные установки промышленности стройматериалов.
Высокотемпературные теплотехнологические установки включают в свой состав теплотехнологический реактор (ТТР), являющийся основным энергопотребляющим элементом, и совокупность тепломассообменников.
Теплотехнологический реактор характеризуется, как правило, несколькими типами тепловых отходов, к числу которых относятся:
– теплота (физическая и химически связанная) газовых отходов, покидающих теплотехнологический реактор;
– теплота, отводимая от принудительно охлаждаемых элементов ТТР;
– теплота, передаваемая теплопроводностью через ограждение ТТР и рассеиваемая в окружающую среду;
– теплота, отводимая от технологического полупродукта в пределах ТТР при его технологически регламентированном охлаждении и рассеиваемая в окружающую среду;