Вторичные энергоресурсы

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО « ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ

 

 

 

 

 

                            Петрова Е.

9 гр. 1 курс 

Лечебный факультет

 

 

 

 

 

Витебск 2011

• Введение. Понятие о вторичных энергетических ресурсах
• Классификация
• Источники ВЭР
• Применение ВЭР
• заключение 
  

Республика  может  обеспечить  не  более 10%  своих  потребностей  в энергии собственными источниками. Поэтому энергосбережение, рациональное использование  энергоресурсов  является  важной  государственной  задачей.

Классификация вторичных  энергетических ресурсов.

 Вторичные  энергетические  ресурсы (ВЭР) –  энергетический  потенциал продукции,  отходов,  побочных и промежуточных продуктов,  образующихся  в  технологических  агрегатах (установках),  который  не  используется  в  самом агрегате,  но  может  быть  частично  или  полностью  использован  для энергоснабжения других агрегатов.

Виды и источники  ВЭР

Предприятия пищевой промышленности являются крупными потребителями топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Поэтому проблема экономии тепловой и электрической энергии  в пищевой промышленности стоит  очень остро. Наиболее энергоемкими являются производства: сахарное, масложировое, спиртовое, овощесушильное и др.

Вторичные энергоресурсы  представляют собой потенциал определенного  вида энергии (тепловой, химической, механической, электрической), содержащейся в отходах, промежуточных или готовых продуктах  производства.

Рациональное  использование   вторичных  энергетических  ресурсов является  одним  из  крупнейших  резервов  экономии  топлива,  способствующим снижению  топливо-  и  энергоемкости промышленной  продукции.  ВЭР  могут использоваться непосредственно  без  изменения  вида  энергоносителя  для удовлетворения  потребности  в  топливе  и  теплоте  или  с  изменением энергоносителя  путем  выработки  теплоты,  электроэнергии,  холода  или механической работы в утилизационных установках.

По виду энергии ВЭР  разделяются на 3 группы:

•  Горючие (или  топливные)  ВЭР (отходы,  содержащие  углеродные и углеводородные  включения:  доменный  газ,  городской  мусор, органические отработанные растворители и т.д.);

•  Тепловой ВЭР (любые  теплоносители,  имеющие  температуру  выше

температуры  окружающей  среды,  способные  передать  тепло  для последующего использования: горячие  газы и жидкости, являющиеся промежуточными  или  сбросными  в  данном  технологическом  процессе);

•  ВЭР избыточного  давления (газы и жидкости под давлением, которое можно использовать перед  сбросом в окружающую среду). Энергетический  потенциал  ВЭР  реализуется  в  утилизационных установках (котлы-утилизаторы, теплообменники, печи, турбины и  т.д.).

Источники вторичных энергетических ресурсов. 

Наибольшими  тепловыми  вторичными  энергетическими  ресурсами  располагают  предприятия  черной  и  цветной  металлургии,  химической, нефтехимической  промышленности,  промышленностью  строительных материалов,  газовой  промышленностью,  тяжелого  машиностроения  и некоторых  других  отраслей  народного  хозяйства.  В  этих  отраслях  широко используется теплота высокого, среднего и низкого потенциалов.

Вторичные энергетические ресурсы  предприятий пищевой промышленности можно разделить на четыре группы [72]:

— теплота отходящих газов и жидкостей (сюда относятся теплота дымовых газов, отходящих из котельных и печей, а также теплота, содержащаяся в воде, в барде спиртовых заводов и т. д.);

— теплота отработанного пара паросиловых установок и вторичного пара теплоиспользующих установок (выпарные установки, ректификационные аппараты, сушилки, пары самоиспарения);

— теплота горючих отходов (эта теплота может быть реализована при сжигании отходов; например, лузга на маслоэкстракционных заводах используется в качестве топлива в паровых котлах);

— теплота, содержащаяся в продуктах и отходах производства (к этой группе относится теплота, содержащаяся в шлаках котельных, горячем жоме сахарных заводов, горячем хлебе, сахаре и т. д.; к этой группе можно также отнести нагретый воздух, удаляемый из горячих цехов).

Наибольшее значение имеют  первые две группы источников ВЭР. Использование  теплоты вторичных энергетических ресурсов ведется по трем направлениям:

— для процессов, протекающих в основных технологических установках внутри цеха или предприятия (замкнутые схемы);

— для внешних целей, не связанных с процессами, протекающими в основных технологических установках, которые являются источниками ВЭР, например использование вторичных тепловых ресурсов для отопления и горячего водоснабжения гражданских зданий (разомкнутые схемы);

— для внутренних и внешних целей по отношению к процессу в технологической установке (комбинированные схемы).

Источники вторичных  энергоресурсов существуют в каждой отрасли пищевой промышленности. Они имеют различный качественный (температурный уровень, свойства теплоносителя) и количественный состав.

Сахарное производство является наиболее энергоемким. Основными составными частями ВЭР являются теплота утфельного пара из вакуум-аппаратов, паров самоиспарения (деаэратора котельной, сатураторов и сульфитаторов, сборников конденсатов и технологических растворов), отходящих газов из котлов, конденсатов, барометрической воды, продувной воды котлов, жомопрессовой воды, энтальпии жома, нагретый воздух производственных помещений.

В спиртовом производстве в качестве вторичных тепловых ресурсов применяется теплота барды из бражной колонны, вторичной барды, продуктов производства (спирт, сивушное масло, дрожжи, эфироальде-

гидная фракция и др.), теплота конденсаторов, дефлегматорной воды, вторичного пара и сушилок  дрожжей, лютерной воды, охлаждающей  воды из конденсаторов и холодильников, нагретого воздуха производственных помещений, отходящих газов из котлов, продувочной воды.

Спиртовые заводы, оборудованные  установками упаривания вторичной  барды, дополнительно в качестве вторичных энергетических ресурсов имеют теплоту вторичного пара, конденсата выпарных аппаратов, барометрической  воды из конденсатора.

ВЭР пивоваренного  производства включают в себя теплоту вторичного пара варочных котлов, конденсаторов, охлаждающей воды, отходящих газов сушилок и котельной.

В хлебопекарном, кондитерском и крахмалопаточном производствах элементами ВЭР является теплота конденсатов, вторичного пара вакуум-аппаратов, змеевиковых колонок, барометрической воды, вторичного пара выпарных установок, продуктов производства, отходящих газов печей, сушилок и котельной.

Вторичными тепловыми  энергоресурсами масложирового производства являются теплота конденсатов и охлаждающей воды, продуктов производства, теплота при сжигании отходов, теплота отходящих газов сушилок и котельной.

В консервном производстве вторичные тепловые энергоресурсы включают в себя теплоту вторичного пара выпарных установок и вакуум-аппаратов, барометрической и охлаждающей воды, конденсатов, полуфабрикатов и готовой продукции, теплоту отходящих газов сушилок и котельной.

В области внедрения энергосберегающих  технологий имеются крупные резервы, так как наряду с установками, работающими с коэффициентом  полезного действия 90% и выше, действует  большое количество тепловых установок  с низким КПД, в ряде случаев не превышающим 30%. Эффективность использования  теплоты в большинстве технологических  процессов пищевой промышленности можно значительно повысить, причем капиталовложений для этого потребуется  существенно меньше в сравнении  с необходимыми для добычи эквивалентного количества топлива. Отечественный  и зарубежный опыт показывает, что  стоимость энергии, сэкономленной  в результате реконструкции, в 3-5 раз  дешевле энергии, получаемой при строительстве новых установок аналогичной производительности.

В  зависимости  от  видов  и  параметров  рабочих  тел  различают  четыре основных направления использования ВЭР:

•  топливное (непосредственное использование горючих компонентов в качестве топлива);

•  тепловое (использование  теплоты,  получаемой  непосредственно  в качестве  вторичных  энергетических  ресурсов,  или  теплоты  или  холода, вырабатываемых за счет вторичных  энергетических ресурсов

в утилизационных  установках  или  в  абсорбционных  холодильных установках;

•  силовое (использование  механической  или  электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных  установках (станциях);

•  комбинированное (использование  теплоты,  электрической  или механической энергии, одновременно вырабатываемых за счет ВЭР).

Современный  этап  развития  техники  характеризуется  разработкой  и широким  использованием  достаточно  надежных  типов  оборудования  для утилизации  тепловых  ВЭР.  При  создании  такой  техники  возникают объективные трудности, связанные в основном с различными ограничениями в транспортировке  теплоты, выработанной за счет средне- и низкопотенциальных ВЭР,  и необходимостью ее использования вблизи мест образования  тепловых отходов.  В  то  же  время  промышленные  отходы  в  виде  средне-  и низкопотенциальных ВЭР поистине огромны (сбросная горячая  вода, нагретые продуктовые  потоки,  уходящие  газы  средней  температуры,  вторичный   и отработанный пар, конденсат и т.д.). Как  показывает  отечественная  и мировая  практика,  наиболее  полное  и экономически эффективное использование средне- и низкопотенциальных ВЭР промышленного  производства  осуществимо  в  первую  очередь  с  помощью  тепловых насосов, термокомпрессоров  и трансформаторов теплоты. Применение  теплонаносных  установок и трансформаторов для утилизации тепловых ВЭР и других местных низкотемпературных источников теплоты позволяет на 20...60 %  снизить расходы топлива. Надо иметь в виду, что за  рубежом в настоящее время уже работает  несколько миллионов теплонаносных  отопительных  систем.  Эти системы используют  не  только тепловые  отходы  производства,  но  и теплоту окружающего воздуха,  грунта, воды рек, озер и других водоемов,  сточных вод и коммунальных  стоков и др. Теплонаносные  установки и термо-трансформаторы  за  счет  использования теплоты низкопотенциальных  источников  могут снабжать  теплотой  нужного потенциала  и такие производственно-технологические агрегаты,  как моечные машины, сушильные установки, выварочные ванны, устройства для подогрева и регенерации масел, системы очистки, обмывки и сушки подвижного состава на транспорте, системы разогрева смерзшихся грузов и удаления их остатков из вагонов и цистерн и др.  Следовательно,  теплонаносные  установки,  или термотрансформаторы,  могут заменить  такие традиционно используемые генераторы среднепотенциальной теплоты, как малоэкономичные паровые или водогрейные котлы,  а также бойлерные или калориферные  системы, питающиеся от местных либо центральных котельных. Тепловые  насосы,  работающие  на  низко-  и среднепотенциальных тепловых ВЭР, применяются также для выработки холода, который необходим как в нефтеперерабатывающей промышленности,  в химических   и нефтехимических   производствах,  так и для кондиционирования воздуха в промышленных и жилых помещениях в летний период. 

Наиболее  распространенными  являются  варианты  выработки  энергии (тепловой  или  электрической)  за  счет  ВЭР  в  тепловом  насосе  или трансформаторе  с  дальнейшим  использованием  ее  в  холодильной  установке 

В целом следует отметить, что для установок утилизации тепловых ВЭР характерно  энергокомбинирование,  т.е.  комплексность  в  решении  проблемы использования различных  источников теплоты.  Низкопотенциальные  тепловые отходы (отработанный и  вторичный  пар, теплый влажный воздух, конденсат  и другие виды ВЭР) удобнее и экономичнее  улавливать и преобразовывать с  помощью термохимических трансформаторов. Самый общедоступный источник низкопотенциальной теплоты — окружающая среда, атмосферный  воздух, естественные водоемы, геотермальные  воды и т.п. Кроме  того,  огромный  резерв  теплоты  одержит  оборотная  и  повторно используемая  вода  систем  охлаждения  машин  и  рабочих  тел  в  различных технологических  процессах.  Такая  вода  имеет  температуру 20..40°С.  что  не позволяет  использовать  ее  теплоту  непосредственно,  Выделение  же  ее  в атмосферу (в  масштабах  страны  до 4  млрд.  ГДж в год)  наносит природе большой урон  из-за  теплового загрязнения биосферы.  Таким образом, утилизация  таких источников  теплоты низкого потенциала - вопрос не  только экономии  первичных источников  энергии (топлива),  но  и решение задачи охраны окружающей  среды. Решение таких вопросов  станет возможным в результате замены градирен и других охладителей оборотной воды испарителями тепловых  насосов и термотрансформаторов.  В этом  и состоит наиболее рациональное  использование тепловых  отходов для удовлетворения потребностей  в  энергии  при  сокращении  расхода  топлива  на  цели теплофикации.  Следует  лишь  провести  тщательное  технико-экономическое обоснование  выбора  схемы  теплоснабжения  с  учетом  конкретных  источников теплоты, имеющихся в наличии у потребителей, а также сделать обоснованный выбор  теллонасосной  установки  параметров (за  счет  тепловых  ВЭР  вместо дополнительных  котельных  на  первичной  энергии)  сводится  к  определению дополнительных капитальных затрат и ежегодных расходов на проектируемую ТЭЦ  с  котлами-утилизаторами,  используемыми  для  теплоснабжения,  и сравнению  их  с  такими  же  затратами,  но  при  установке  дополнительно тепловых насосов для комбинированного энергопроизводства. Это  значит, что применение тепловых насосов окажется рациональным. Для  отопления жилых  и  производственных  помещений  в  зимний  период экономически целесообразны тепловые насосы по парожидкостной схеме. 

Наиболее  распространенной за рубежом является схема с комбинированным  использованием теплоты грунта и  солнечной радиации  Следует  отметить,  что  уровень  внедрения  теплонаносных  установок в республике  еще невелик. Низкопотенциальные ВЭР  либо используются  очень мало,  либо  вовсе  не  находят  еще  должного  применения.  Между  тем  такие тепловые  отходы образуются практически  во  всех отраслях промышленности, на  всех  предприятиях.  Только  использование  теплоты  охлаждающей  воды