Любой реальный производственный процесс связан с образованием тепла. Это вызвано тем, что все производственные процессы связаны с преобразованием энергии из одной формы (ядерной, химической, механической, электрической и пр.) в другую, которое неизбежно происходит с выделением тепла. В зависимости от интенсивности процессов образования избыточного тепла и наличия или отсутствия возможности его полезного использования, отведение избыточного тепла в окружающую среду осуществляется неорганизованным образом, например, с поверхности технологической установки, или сооружаются установки, специально предназначенные для организованного отведения тепла, называемые системами охлаждения. От того, насколько системы охлаждения обеспечивают потребности охлаждаемых технологических процессов и оборудования в отведении избыточного тепла существенным образом зависит энергоэффективность, надежность и экологические показатели охлаждаемого оборудования. Далее в этом разделе рассмотрены вопросы, связанные с отраслевыми особенностями объемов избыточного тепла, его температурного уровня и влияния качества охлаждения на показатели надежности, эффективности и экологической безопасности охлаждаемых процессов.
В таблице 1.1 приведены данные об удельном потреблении энергии различными видами экономической деятельности (по данным Государственного доклада о состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации в 2014 году ([50]).
Таблица 1.1 - Удельный расход топливно-энергетических ресурсов в разрезе отраслей экономики Российской Федерации за 2012-2014 годы ([50])
Отрасль | Единицы измерения | 2012 | 2013 | 2014 |
Производство удобрений | кг у.т./тонну | 494,3 | 487,0 | 470,1 |
Целлюлозно-бумажная промышленность | кг у.т./тонну | 1109,8 | 1068,8 | 1062,2 |
Черная металлургия | кг у.т./тонну | 650,6 | 657,4 | 647,8 |
Добыча природного газа | кг у.т./1000 м | 9,1 | 9,1 | 9,2 |
Транспортировка природного газа | кг у.т./1000 мкм | 29,6 | 28,9 | 28,4 |
Переработка природного газа | кг у.т./1000 м | 85,9 | 83,7 | 82,7 |
Сжиженный природный газ | кг у.т./кг | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
Нефтедобыча | кг у.т./тонну | 18,2 | 18,0 | 17,7 |
Переработка нефти | кг у.т./тонну | 107,7 | 110,1 | 112,2 |
Нефтегазохимия | кг у.т./тонну | 1027,7 | 1000,1 | 956,1 |
Попутный нефтяной газ | кг у.т./1000 м | 41,4 | 41,0 | 40,6 |
Генерация электроэнергии | г у.т./кВтч | 330,4 | 328,4 | 325,1 |
Практически вся первичная энергия, потребляемая отраслями, указанными в таблице 1.1 (за исключением производства электроэнергии), в конечном счете превращается в тепло и отводится в атмосферу как неорганизованно, так и разнообразными специальными системами охлаждения. Каждая из отраслей характеризуется специфическими объемами и температурным уровнем избыточного тепла, которое отведится в окружающую среду. Далее в разделе 1 приведены сведения об особенностях причин образования, объемов и параметров избыточного тепла при осуществлении некоторых видов хозяйственной деятельности.