Вторичные энергоресурсы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

«ВОЛГОГРАДСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

КАМЫШИНСКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО

УНИВЕРСИТЕТА

 

КАФЕДРА «общетехнические дисциплины»

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «энергоснабжение»

на тему: «вторичные энергоресурсы»

 

 

 

 

 

Выполнил:   

студент группы КЭЛ-091св.

Першев В. С.

 

Проверил:  

Шейн А. А. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Камышин 2010

Содержание:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В результате энергетического  обслуживания тех или других процессов  отработавшие энергоносители превращаются в тепловые отходы, которые могут быть использованы для энергетических целей. Такие тепловые отходы называются вторичными энергоресурсами. Особенно значительными вторичными энергоресурсами располагают промышленные предприятия

Вторичные энергоресурсы  достигают в ряде отраслей промышленности 30–60% и более от соответствующего суммарного расхода топлива (черная и цветная металлургия, химические производства и др.).

Использование вторичных  энергоресурсов снижает общий расход топлива и уменьшает размеры энергопотребления, покрываемого централизованным путем от энергоснабжающей системы. Поэтому рациональное, т. е. техникоэкономически обоснованное, использование внутренних ресурсов промышленных предприятий должно производиться, возможно, более полно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая характеристика вторичных энергетических ресурсов

В табл. 1 дается общая характеристика возможных вторичных энергоресурсов современных промышленных предприятий.

Таблица 1. Общая характеристика вторичных энергоресурсов современных промышленных предприятий

Энергоносители потребления	Вторичные энергоресурсы
	разновидности энергоресурсов	качественные параметры
Твердое, жидкое и газообразное топливо для обслуживания технологических высокотемпературных процессов (промышленные печи) и охлаждающая вода                   Газ и жидкое топливо для обслуживания технологических процессов (двигатели внутреннего сгорания генераторных, воздуходувных и компрессорных агрегатов) и охлаждающая вода Горючее технологическое сырье (в предприятиях металлургической, деревообрабатывающей, текстильной, пищевой и т. п. отраслях промышленности) Пар для обслуживания технологических силовых процессов (в молотовых, прессовых и штамповочных агрегатах) и нагревательных процессов Горячая вода для бытового теплопотребления Электроэнергия	1) Отходящие горючие  газы коксовых и доменных печей: а) коксовый газ б) доменный газ 2) Отходящие горючие  газы предприятий нефтяной промышленности 3) Отходящие горячие  газы промышленных печей 4) Нагретая охлаждающая  вода и пар испарительного  охлаждения промышленных печей 5) Тепло, выделяемое  расплавленными металлами и шлаками промышленных печей 1) Горячие газы, отходящие  из двигателей внутреннего сгорания 2) Нагретая охлаждающая  вода, отходящая из двигателей внутреннего сгорания   Горючие твердые и  жидкие топливные отходы производства       1) Отработавший производственный  пар 2) Вторичный производственный пар 3) Горячая сливная вода (загрязненный конденсат) Горячая сливная вода   Внутренние тепловыделения в производственных помещениях	а)Qpн=3500÷ ÷4500 ккал/м3 б)Qpн=800÷960 ккал/м3   Qpн =10000÷15000 ккал/м3   tо.г ≥ 400÷1000 °С   to.в ≤ 95°С Ри.о ≥ 1,6 ÷ 4 ата   tотх > 1000°С     tо.г = 350÷600°С   tо.в< 100°С       Qpн ≥ 1000 ккал/кг         Ро.н = 1,3 ÷ 1,5 ата   Рв.п ≈ 1 ата   t < 100° С   t < 50° С   t <100° С

Примечание. Q^p_н – рабочая низшая теплота сгорания.

Из перечисленных в  табл. 1 вторичных энергоресурсов основными являются:

1. отходящие горючие газы металлургических печей и нефтеперерабатывающих агрегатов;
2. отходящие горячие газы промышленных печей;
3. отработавший и вторичный производственный пар;
4. нагретая охлаждающая вода и пар испарительного охлаждения промышленных печей.

При этом горючие газы, ввиду их значительной теплоты сгорания и транспортабельности, следует рассматривать как разновидности топлива, используемые для технологических и энергетических целей.

Остальные разновидности  вторичных энергоресурсов имеют только частичное, далеко еще недостаточное, использование или же полностью теряются, как, например, тепло расплавленных металлов и шлаков промышленных печей.

Отходящие горючие газы металлургических печей и нефтеперерабатывающих  агрегатов. К таким горючим газам относятся (табл. 1):

1. коксовый газ, получаемый в коксовых печах и дающий в среднем 14,5% тепла от всего тепла топлива, поступающего в коксовые печи;
2. доменный газ, выходящий из доменных печей и содержащий около 49% всего поступающего в доменные печи тепла;
3. нефтяной газ, получаемый в нефтеперерабатывающих агрегатах крекинг-установок и содержащий в среднем около 8% тепла перерабатываемого жидкого топлива.

В настоящее время  перечисленные горючие газы в  первую очередь используются как технологическое топливо для производственных агрегатов, а частично (коксовый и нефтяной газы) в качестве химического сырья. Только в незначительной степени эти газы используются как энергетическое топливо в местных энергетических установках.

Необходимо учитывать, что при современной технологии металлургического производства некоторые потери газа (около 5% для доменного и 1% для коксового газов) практически неизбежны. Потери же сверх этих значений в большинстве случаев могут быть ликвидированы.

Отходящие горячие газы промышленных печей. Промышленное использование топлива до настоящего времени связано с огромными потерями, достигающими 70–80% заключающейся в нем тепловой энергии.

Тепловой к. п. д., понимаемый как отношение тепла, использованного  на технологический процесс, к теплу затраченного топлива, для большинства промышленных печей не превышает 20—30% (в частности, для плавильных и нагревательных печей металлургической, машиностроительной, цементной, керамической и других отраслей промышленности). При этом особенно велики потери тепла с отходящими газами, составляющие в среднем 30—50% и снижающиеся лишь для отдельных типов промышленных печей до 20%.

Для одной и той  же промышленной печи количество отходящих  газов при нормальном рабочем режиме более или менее постоянно.

Температура отходящих  газов перед теплоутилизационной  установкой зависит от следующих факторов: назначения и общей тепловой схемы производственного агрегата, охлаждения и разбавления отходящих газов присасываемым воздухом, а также от наличия и параметров предвключенных производственных нагревателей, являющихся элементами промышленных печей.

Средние возможные значения температуры отходящих газов (перед теплоутилизационной установкой) указаны в табл. 1.

При определении величины располагаемых вторичных энергоресурсов в виде отходящих горячих газов необходимо учитывать также возможную их запыленность легкоплавким уносом, в особенности в шахтных и других печах предприятий цветной металлургии.

Применение кислородного дутья для промышленных печей  путем обогащения вдуваемого в них воздуха кислородом до 30% и более сделает ненужными производственные нагреватели доменных, сталеплавильных и других печей. При этом температура отходящих печных газов значительно повысится.

Отработавший и вторичный  производственный пар. Отработавший производственный пар получается в производственных агрегатах, служащих главным образом для пластической обработки металлов, т. е. молотах, прессах, ковочных машинах.

Давление отработавшего  производственного пара составляет в среднем 1,2–1,5ата. Температура его зависит от начальных параметров пара перед агрегатами (молотами, прессами и т. п.) и от относительного внутреннего к. п. д. последних, составляя при теплоснабжении производственных агрегатов от ТЭЦ около 150–160° С.

Общее количество отработавшего производственного пара в среднем составляет 80–90% от количества подаваемого в цех производственного пара и является значительным вторичным энергоресурсом металлообрабатывающих и машиностроительных предприятий.

До настоящего времени  отработавший производственный пар используется для энергоснабжения потребителей еще далеко недостаточно.

Многие производственные процессы, связанные с нагревом или  выпаркой той или другой продукции, дают вторичный пар с давлением, близким к атмосферному. Подобные тепловые отходы имеют место, например, в предприятиях сахарной, спиртовой, содовой, сульфатцеллюлозной и других отраслей промышленности и представляют собой довольно значительные вторичные энергоресурсы.

Нагретая охлаждающая  вода и пар испарительного охлаждения промышленных печей и горячая сливная вода производственного и бытового теплопотребления. Наиболее значительные тепловые отходы в нагретой охлаждающей воде дают сталеплавильные (мартеновские) печи, в которых потери тепла в охлаждающей воде составляют от 16 до 25% расходуемого топлива. Однако эти вторичные энергоресурсы имели до последнего времени ограниченное применение ввиду невысокой температуры, нагретой охлаждающей воды (ниже 100° С) и возможности обслуживания ею только низкотемпературных процессов, в основном сезонного характера.

В среднем на 1m выплавляемой в мартеновской печи стали потери тепла в охлаждающей воде, нагретой до 90–95° С, составляют около 180 000 ккал.

В последнее время  все шире применяется испарительное  охлаждение металлургических печей для замены холодной охлаждающей воды, кипящей водой и использования скрытой теплоты парообразования при отводе тепла от охлаждаемых деталей печи.

Преимуществами испарительного охлаждения перед водяным являются: увеличение надежности работы печи; удлинение срока службы охлаждаемых деталей; резкое сокращение расходов воды (в 35—50 раз) и отсутствие охладительных устройств, насосных станций и водопроводов больших диаметров; утилизация тепла, теряемого с охлаждающей водой, за счет использования получаемого пара.

На испарительное охлаждение переведен уже ряд сталеплавильных (мартеновских) печей. Выход пара от испарительного охлаждения мартеновских печей составляет 0,22 т на 1 т чугуна (в пересчете на чугун) при давлении 1,6–4 ата.

В настоящее время  внедряется также испарительное охлаждение доменных и нагревательных печей. Потери тепла доменными печами с охлаждающей водой составляют от 3 до 5% и колеблются от 4 до 6 Мккал/ч на печь. Потери тепла нагревательными печами с охлаждающей водой колеблются от 15 до 25% и составляют от 1,5 до 2,5 Мккал/ч.

Горячая сливная вода производственного и бытового теплопотребления при температуре порядка 30° С и выше до настоящего времени практического использования не имеет.

Горючие отходы технологических  производств. Горючие отходы технологических производств подразделяются на следующие:

а) горючие твердые отходы, получаемые в виде размельченного твердого металлургического топлива – коксика (коксового орешка) с теплотой сгорания Q^p_н=7000 ккал/кг и коксовой мелочи (Q^p_н =6500 ккал/кг), а также в виде прочих твердых горючих отходов технологических производств;

б) горючие жидкие отходы, получаемые в нефтеперерабатывающих и других предприятиях в виде крекинг-мазута (Q^p_н=10 000 ккал/кг) и т. д.

Прочие вторичные энергоресурсы  промышленных предприятий. К прочим вторичным промышленным энергоресурсам относятся:

а) тепло, выделяемое лучеиспусканием промышленных печей и их продукцией (гасимым коксом, жидкими и остывающими металлами и их шлаками и т.п.);

б) тепло, выделяемое в производственных помещениях при потреблении электроэнергии.

Из современных коксовых печей вместе с 1 т раскаленного кокса уносится около 300 000 ккал тепла, что составляет 45—50% всего тепла топлива, затрачиваемого на его выжиг. При огромных масштабах коксового производства эффективное использование теряемого с раскаленным коксом тепла имеет большое значение, но это тепло еще практически почти не используется.

Использование тепла  шлаков затрудняется ввиду перехода их из жидкого состояния в твердое при уменьшении температуры до 900—1000° С и ниже.

2. Определение  параметров вторичных энергетических ресурсов

Как показывает сделанная  выше характеристика вторичных энергоресурсов, использование этих энергоресурсов может значительно уменьшить расчетные тепловые и электрические нагрузки энергопроизводящих установок, работающих на топливе.

При этом ряд вторичных  энергоресурсов, например, отработавший производственный пар, нагретая охлаждающая вода, пар испарительного охлаждения, может быть непосредственно использован для покрытия средне- и низкотемпературных тепловых нагрузок, т. е. без применения для этой цели специальных энергопроизводящих установок.

Поэтому, при составлении  вариантов энергоснабжения предприятия, необходимо в каждом из вариантов определять в первую очередь наиболее рациональное использование получаемых вторичных энергоресурсов. В остальной части потребности предприятия в разных видах энергии должны покрываться от установок, работающих на первичных энергоресурсах.

Для этого, после установления потребностей предприятия в энергии, в каждом из вариантов энергоснабжения должны определяться сперва начальные качественные и количественные параметры вторичных энергоресурсов.

К качественным параметрам вторичных энергоресурсов относятся  начальные температуры (t, °C) и давление (р, ата) соответствующего теплоносителя и его удельная теплоемкость (с, ккал/кг ∙ град или ккал/нм³ ∙ град) или рабочая низшая теплота сгорания (Q^р_н ккал/кг или ккал/нм³).

Основными количественными  параметрами вторичных энергоресурсов являются максимальное и среднее часовые количества этих теплоносителей за характерные зимние и летние рабочие сутки, а также годовые количества.

В частности, для наиболее значительного из вторичных энергоресурсов промышленности — отходящих горячих газов промышленных печей — количество тепла в отходящих газах (Q_о.г) определяется следующим образом:

Q_о.г = V_о.г∙t_о.г∙c_г∙B∙i_о.г [ккал/ч], (2-1)

где: V_о.г – количество газов, нм³/ч; t_о.г – температура отходящих газов, °С; c_г – средняя теплоемкость газов, ккал/нм³∙град; В – часовой расход топлива печью, кг/ч или нм³/ч; i_о.г – удельная энтальпия отходящих печных газов, ккал/кг топлива или ккал/нм³ топлива, при этом  i_о.г = υ_о.г∙t_о.г∙c_г

здесь υ_о.г – количество отходящих газов на кг или нм³ топлива.