Вторичные энергетические ресурсы и их использование

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Вторичные энергетические ресурсы и их использование

 

 

 

Студентка

ФМ, 2-й курс, ДКИ-1                                                               М.В. Чернушич

 

Проверил  д. х. н.,

профессор                                                                                В. А. Тарасевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 2

1.Вторичные энергетические ресурсы 3

2.Основные направления использования ВЭР 6

3.Использование ВЭР в Республике Беларусь 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 14

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Прогрессивное направление развития промышленности – создание безотходных  производств, по технологии которых  используются все элементы производственного  процесса, а также энергия реакции  технологических процессов для  получения полезной продукции. Получаемая извне энергия необходима лишь для  запуска и резервирования, то есть безаварийной остановки технологического процесса. Так в настоящее время  используются технологические процессы производства аммиака, метанола, высших спиртов и некоторых других химических продуктов, основанные на принципе энерготехнологического комбинирования с максимальным использованием выделяемой энергии при различных  реакциях.

В настоящее время и в ближайшей  перспективе ещё будут существовать технологические процессы с материальными  и энергетическими отходами. На технологический  процесс расходуется определённое количество топлива, электрической  и тепловой энергии. Кроме того, сами технологические процессы протекают  с выделением различных энергетических ресурсов – теплоносителей, горючих  продуктов, газов и жидкостей  с избыточным давлением. Однако не всё  количество этой энергии используется в технологическом процессе или  агрегате; такие неиспользуемые в  процессе (агрегате) энергетические отходы называют вторичными энергетическими  ресурсами.

Количество образующихся вторичных  энергетических ресурсов достаточно велико. Поэтому полезное их использование  – одно из важнейших направлений  экономии энергетических ресурсов. Утилизация этих ресурсов связана с определёнными  затратами, в том числе и капитальными, поэтому возникает необходимость  экономической оценки целесообразности такой утилизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вторичные энергетические ресурсы

 

Под вторичными экономическими ресурсами  понимают энергетический потенциал  продукции, отходов, побочных и промежуточных  продуктов, образующихся при технологических  процессах, в агрегатах и установках, который не используется в самом  агрегате, но может быть частично или  полностью использоваться для энергосбережения других агрегатов (процессов).

Термин “энергетический потенциал” здесь следует понимать в широком  смысле, он означает наличие определённого  запаса энергии – химически связанного тепла, физического тепла, потенциальной  энергии избыточного давления и  напора, кинетической энергии и др. Химически связанное тепло продуктов  топливоперерабатывающих установок (нефтеперерабатывающих, газогенераторных, коксовальных, углеобогатительных и  др.) к вторичным энергетическим ресурсам не относятся.

Общий выход  вторичных энергетических ресурсов за рассматриваемый период времени (сутки, месяц, квартал, год) определяют исходя из удельного или часового. Только часть энергии из общего выхода вторичных энергетических ресурсов может быть использована как полезная. Поэтому для оценки реального  потенциала вторичного энергетического  ресурса, пригодного к использованию, рассчитывают возможную выработку  энергии за счет вторичных энергетических ресурсов.

На основе результатов расчета экономии топлива  за счет использования вторичных  энергетических ресурсов определяется степень утилизации вторичных энергоресурсов на предприятии.

Выделяют  следующие основные группы вторичных  энергетических ресурсов: горючие, избыточного давления, тепловые.

1. Горючие вторичные энергетические ресурсы. К ним относятся образующиеся в процессе производства основной продукции газообразные, твердые или жидкие отходы, которые обладают химической энергией и могут быть использованы в качестве топлива. Источником горючих вторичных энергетических ресурсов являются лесная и деревообрабатывающая промышленность, химическая промышленность, сельское и коммунальное хозяйство.

К горючим  вторичным энергетическим ресурсам относятся:

- древесные  отходы;

- отходы  гидролизного производства;

- отходы  целлюлозно-бумажной промышленности;

- отходы  от производства аммиака, капролактама;

- сельскохозяйственные  отходы (солома и ботва растений);

- городской  мусор.

В настоящее  время большое внимание уделяется  утилизации твердых древесных отходов, лигнина, отходов сельскохозяйственного  производства и т. п. В лесной и  деревообрабатывающей промышленности приблизительно половина заготавливаемой  древесины идет в отходы. Одной  из первостепенных задач является их утилизация путем сжигания с целью  получения теплоты.

Древесные отходы делятся на несколько типов:

- лесосечные  отходы (неодревесневшие молодые  побеги, хвоя, листья);

- стволовая  древесина, кора и древесная  гниль.

Древесина по своему составу включает такие  же компоненты, что и твердое топливо, за исключением серы. Особенностью древесных отходов некоторых  производств является повышенная влажность. Отходы лесозаготовительных предприятий  имеют влажность 45-55%.

При этом влажность коры достигает 80%. Отходы деревообрабатывающего и мебельного производства имеют влажность 10-20%. Древесина имеет большой выход  летучих веществ, что благоприятствует, несмотря на повышенную влажность, устойчивому  процессу горения.

Мелкие  древесные отходы различаются также  по гранулометрическому составу:

- древесная  пыль с частицами менее 0,5 мм;

- опилки - менее 5-6 мм, щепа после рубильных машин - менее 30 мм;

- крупная  щепа с размерами частиц более  30 мм.

Гранулометрический  состав определяют просеиванием через  сито. Способы сжигания древесных  отходов зависят от гранулометрического  состава и влажности. Древесную  пыль без включения абразивных частиц сжигают факельно-вихревым способом, при наличии абразивных частиц - в циклонных топках. Более крупные  отходы эффективно сжигать в слоевых  топках с "кипящим" или плотным  слоем.

2. Вторичные энергетические избыточного давления (напора) – это потенциальная энергия газов, жидкостей и сыпучих тел, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением (напором), которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жидкостей, газов, сыпучих тел или при выбросе их в атмосферу, водоёмы, ёмкости и другие приёмники. Сюда же относится избыточная кинетическая энергия.

Вторичные энергетические ресурсы  избыточного давления преобразуются  в механическую энергию, которая  или непосредственно используется для привода механизмов и машин  или преобразуется в электрическую  энергию.

Примером применения этих ресурсов может служить использование  избыточного давления доменного  газа в утилизационных бес компрессорных  турбинах для выработки электрической  энергии.

3. Тепловые вторичные энергетические ресурсы. К ним относится физическая теплота отходящих газов котельных установок и промышленных печей, основной или промежуточной продукции, других отходов основного производства, а также теплота рабочих тел, пара и горячей воды, отработавших в технологических и энергетических агрегатах. Для утилизации тепловых вторичных энергетических ресурсов используют теплообменники, котлы-утилизаторы или тепловые агенты. Рекуперация теплоты отработанных технологических потоков в теплообменниках может проходить через разделяющую их поверхность или при непосредственном контакте.

Тепловые  вторичные энергетические ресурсы  могут поступать в виде концентрированных  потоков теплоты или в виде теплоты, рассеиваемой в окружающую среду. В промышленности концентрированные  потоки составляют 41%, а рассеиваемая теплота - 59%. Концентрированные потоки включают теплоту уходящих дымовых  газов печей и котлов, сточных  вод технологических установок  и жилищно-коммунального сектора.

Тепловые  вторичные энергетические ресурсы  делятся на:

- высокотемпературные  (с температурой носителя выше 500°С);

- среднетемпературные  (при температурах от 150 до 500°С);

- низкотемпературные (при температурах ниже 150°С).

При использовании  установок, систем, аппаратов небольшой  мощности потоки теплоты, отводимые  от них, составляют небольшую величину и рассредоточены в пространстве, что затрудняет их утилизацию из-за низкой рентабельности.

 

 

2. Основные  направления использования ВЭР

 

Основными направлениями использования ВЭР являются:

- топливное (ВЭР используются непосредственно в качестве топлива);

- тепловое (ВЭР используются непосредственно в качестве тепла или для выработки тепла в утилизационных установках);

- силовое (ВЭР используются непосредственно в виде электрической или механической энергии, полученной в утилизационных установках);

-комбинированное (ВЭР используются непосредственно как электрическая/механическая энергия и тепло, полученные одновременно в утилизационных установках за счет ВЭР).

Использование ВЭР в промышленности.

Подобные  энергетические ресурсы можно использовать для удовлетворения потребностей в топливе и энергии либо непосредственно (без изменения вида энергоносителя), либо путём выработки тепла, электроэнергии, холода и механической энергии в утилизационных установках. Большинство горючих ВЭР употребляются непосредственно в виде топлива, однако некоторые из них требуют специальных утилизационных установок. Непосредственно применяются также некоторые тепловые ВЭР (например, горячая вода систем охлаждения для отопления).

Использование ВЭР в черной металлургии.

Горючие газы – отходы основного производства: доменный и коксовый газы практически используются полностью. Использование ферросплавного газа возможно для технологических (подогрев материалов, частичное предварительное восстановление сырья) и теплофикационных целей, сжиганием в котельной. Конвертерный газ частично используют в охладителях, но полное использование его ещё не решено.       

Использование ВЭР в цветной металлургии.

Большие резервы по эффективному использованию  ВЭР имеются и на предприятиях цветной металлургии. 

             Эффективным в цветной металлургии  является использование тепла  уходящих дымовых газов для  подогрева воздуха, поступающего  в печи для сжигания топлива.  Это экономит топливо, улучшает  процесс его горения и, кроме  того, повышает производительность  печи. Однако с дымовыми газами  уносится ещё значительное количество  тепловой энергии, которая может  использоваться в котлах-утилизаторах  для выработки пара.

 Особое  внимание должно быть обращено  на отрасли, имеющие наиболее  значительные возможности полезного  использования вторичных энергоресурсов. К ним относятся предприятия, вырабатывающие медь, никель, цинк и свинец. Источниками вторичных энергоресурсов на этих предприятиях являются обжиговые, шахтные, отражательные, рафинировочные печи и конверторы. В данном случае использование вторичных ресурсов позволяет ежегодно экономить более 32 Гкал тепловой энергии.

Использование ВЭР в химической науке.

В последнее  время большая работа по использованию вторичных ресурсов проводится и на предприятиях химико-лесного комплекса. Эти установки позволили увеличить долю улавливаемого сероуглерода, который используется для выпуска вискозных текстильных нитей, а также комковой серы. Также известно, что при получении вторичного алюминия по сравнению с производством его из руды расход энергии уменьшается в 23 раза, а условного топлива - в 74 раза. На химическом заводе удачно и эффективно решен вопрос с использованием вторичных ресурсов тепла отходящих газов прокалочной печи для упарки растворов гексаметафосфата. Оба эти способа имели существенные недостатки, были малопроизводительны и требовали большого расхода топлива или тепловой энергии.

Таким образом, для повышения эффективности использования вторичных ресурсов как важнейшего фактора ресурсосбережения необходим поиск новых форм и методов хозяйствования в этой области. Требует разработки эффективная система материального стимулирования использования вторичных ресурсов, а также совершенствование организационных вопросов. Видимо, более широкое развитие должны получить кооперативные и индивидуальные формы трудовой деятельности. Кооперации отводится важная роль в обеспечении населения товарами и услугами, а также в снабжении производства и строительства отдельными видами продукции производственно-технического назначения. Кооперативные формы должны стать существенным дополнением государственных предприятий, и прежде всего для удовлетворения потребностей населения.