Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности»

Содержание

1. Анализ основных видов тепловых ВЭР текстильной промышленности

2. Использование теплоты конденсата «глухого» пара и теплоты паровоздушной смеси (как ВЭР)

3. Использование теплоты сбросных растворов и теплоты дымовых (топочных) газов

4. Основы энергетического аудита и менеджмента

5. Экологические эффекты энергосбережения

Список используемой литературы

1. Анализ основных видов тепловых ВЭР текстильной промышленности

К основным видам тепловых вторичных энергоресурсов текстильной промышленности следует отнести конденсат глухого пара, сбросные растворы и паровоздушную смесь. Оценивая показатели качества конденсата глухого пара как, вида ВЭР следует принимать во внимание сравнительно высокий уровень его температуры (порядка 120... 150° С), высокий коэффициент теплоотдачи [порядка 10000 Вт/(м²*К)]; плотность и сравнительно низкую вязкость; отсутствие загрязняющих примесей и низкую химическую активность, что позволяет использовать для изготовления теплообменной аппаратуры и трубопроводов конструкционные стали. Совокупность всех этих показателей дает возможность утилизировать теплоту конденсата, используя простые теплообменники с небольшой поверхностью теплообмена, а следовательно, и при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах. На текстильных предприятиях теплоту конденсата чаще всего применяют для нагрева технологической воды. При этом - охлаждение конденсата производят до температуры не ниже 70...80°С, после чего возвращают конденсат на ТЭЦ или в котельную для использования его в качестве питательной воды котлоагрегатов. Переохлаждение конденсата до более низких температур приводит к повышению растворимости в нем различных газов, что в конечном итоге вызывает коррозию поверхностей трубопроводов и теплообменников.

Различают чистый и условно - чистый конденсат. Чистым называют конденсат, который не может быть загрязнен нагреваемой средой, например конденсат от сушильных машин. Чистый конденсат после утилизации его теплоты направляют непосредственно в котельную для использования в качестве питательной воды котлоагрегатов. Условно-чистым называют конденсат, который может быть загрязнен при наличии течи в теплообменнике, вызванной коррозией, механическими повреждениями, не плотностью соединений. Например, в машинах с разогревом жидкостей и растворов глухим паром получается условно - чистый конденсат. Условно чистый конденсат подвергают химическому анализу и в зависимости от степени его загрязнения направляют или в котлоагрегат, или на химводоподготовку, или сбрасывают в канализацию. В последнем случае охлаждение конденсата при утилизации его теплоты следует вести не до температуры 70…80° С, а до возможно более низких температур (обычно до 35 ...40°С).

Несмотря на то, что конденсат глухого пара возвращается в котельную, его все же следует отнести к видам ВЭР, так как температура и соответственно энтальпия конденсата, возвращаемого в котлоагрегат, должна быть существенно ниже температуры (энтальпии) конденсата на выходе из теплоиспользующей установки. Возврат в котельную конденсата повышенных параметров, а тем более с наличием пролетного пара, приводит к увеличению расхода пара, требуемого для теплоснабжение теплоиспользующих установок, увеличению потерь теплоты при транспортировке конденсата, ухудшению гидравлического режима конденсата проводов, перекачивающих насосов. При определении выхода вторичной теплоты с конденсатом энтальпию конденсата на выходе аз тепло утилизационной установки следует устанавливать соответственно требуемой температуре конденсата на входе в котлоагрегат.

Горячие сбросные растворы, как вид ВЭР, характеризуются сравнительно низким уровнем температуры (порядка 40...70°С), высокой химической активностью, высоким уровнем загрязнения. Первый из перечисленных недостатков не является существенным, гак как дли сбросных растворов характерны высокие значения коэффициента теплоотдачи порядка 4000 Вт(м²*К), что позволяет, несмотря на невысокий температурный напор, использовать теплоту горячих сбросных растворов для подогрева технологической воды с помощью небольших теплообменников. Высокая химическая активность горячих сбросных растворов требует выполнения теплообменной аппаратуры для утилизации их теплоты из коррозиестойких материалов, что существенно удорожает ее изготовление. Высокая степень загрязнения растворов требует их фильтрации перед подачей в теплообменник. Конструкция теплообменника должна позволять выполнение периодической Чистки поверхности теплообмена.

Паровоздушная смесь, как вид ВЭР, по показателям качества существенно уступает конденсату пара. Для отработавшего воздуха сушильных машин характерны сравнительно высокая температура порядка 60... 120°С, низкий коэффициент теплоотдачи порядка 50 Вт/(м²*К), малая плотность, наличие примесей, способных загрязнять поверхность теплообмена. Совокупность этих показателей требует использования для утилизации теплоты паровоздушной смеси сравнительно громоздких теплообменников, позволяющих очищать поверхность теплообмена, установки фильтров предварительной очистка воздуха от частиц волокна в других примесей. Особенностью применения теплоты паровоздушной смеси валяется то, что при ее охлаждении ниже точки росы на поверхности теплообмена выпадает влага, а это может привести к коррозии элементов конструкции. Особую сложность представляет собой использование теплоты отработавшей паровоздушной смеси карбонизационных машин, так как она сильно загрязнена продуктами карбонизации. Перечисленные причины объясняют то обстоятельство, что теплота отработавшей паровоздушной смеси сушильных машин в текстильной промышленности используется редко, так как требуются сравнительно большие капитальные и эксплуатационные расходы. Тем не менее, утилизация теплоты паровоздушной смеси в настоящее время необходима, так как выход ВЭР этого вида соизмерим с суммарным выходом всех других видов вторичных энергоресурсов текстильной промышленности.

Источником отработавшей паровоздушной смеси являются не только сушильные машины, но и машины для влажно - тепловой обработки материала. Если сравнивать показатели качества, то паровоздушная смесь, выходящая из машины для влажно - тепловой обработки, имеет температуру не ниже 100?С и значительно большее влагосодержание, чем паровоздушная смесь, выходящая из сушильных машин. Наименьшие значения содержания воздуха в отработавшей паровоздушной смеси характерны для таких машин, как восстановительные зрельники, запарные камеры. Соответственно снижение содержания воздуха при прочих равных условиях приводит к повышению энтальпии и паровоздушной смеси и коэффициента теплоотдачи от нее к поверхности теплообмена. Следовательно, показатели качества отработавшей паровоздушной смеси машин для влажно - тепловой обработки существенно выше, чем показатели качества паровоздушной смеси, получаемой от сушильных машин.

2. Использование теплоты конденсата «глухого» пара и теплоты паровоздушной смеси (как ВЭР)

Использование теплоты конденсата.

Конденсат глухого пара как вид ВЭР получается при работе машин для обработки материала в жидкости, сушильных машин, машин для влажно - тепловой обработки материала.

Конденсат глухого пара, выходящий из рекуперативных теплообменников теплоиспользующих установок при нормальной работе конденсатоотводчнков, как правило, имеет давление 0,3…0,8 МПа и массовую долю пролетного пара 0.03... 0.05. Следовательно, энтальпия конденсата может составлять 580... 780 кДж/кг. Столь высокий энергетический потенциал конденсата обусловливает целесообразность создания утилизационных установок для использования теплоты данного теплоносителя. При этом экономия расхода греющего пара, поступающего на теплоснабжение теплотехнологических установок, может достигать 12… 24%. теплота пар вторичный энергоресурс энергосбережение

Различают открытую и закрытую схемы сбора конденсата В открытой схеме конденсат от теплоиспользующих установок поступает в конденсатосборный бак, сообщающийся с атмосферой В связи со снижением давления конденсата образуется пар вторичного вскипания, с которым бесполезно теряется в атмосферу значительное количество теплоты. Кроме того, прямой контакт воздуха с конденсатом вследствие растворения в последнем кислорода приводит к развитию коррозии конденсатопровода.

В закрытой схеме сбора конденсата конденсатосборный бак не сообщается с атмосферой. При этом различают следующие основные варианты отвода тепла от конденсата: схема с предварительным охлаждением конденсата в рекуператоре (рис 1а) и схема с конденсатором пара вторичного вскипания (рис 1б)

Рисунок 1 - Схемы утилизации тепла конденсата:

а - схема с предварительным охлаждением конденсата: б - схема с конденсатором пара вторичного вскипания: 1- теплообменник технологической установки: 2 - конденсатоотводчик: 3 - охладитель конденсата: 4 - конденсатосборный бак: 5 - предохранительный гидрозатвор: 6 - насос: 7 - конденсатор:

Особенностью второго варианта является то, что образующийся в конденсатосборном баке пар вторичного вскипания направляется в теплообменник, где конденсируется и возвращается в бак. С точки зрения простоты изготовления и обслуживания, а также более полной утилизации теплоты предпочтительна схема с предварительным охлаждением конденсата. Для схемы с конденсатором пара вторичного вскипания характерно снижение интенсивности теплообмена в конденсаторе при наличии в паре неконденсирующихся газов. Кроме того, если в конденсатосборном баке поддерживается давление, близкое к атмосферному, то при использовании схемы с конденсатором пара вторичного вскипания конденсат может охлаждаться лишь до температуры, близкой к 100° С.

Теплоту конденсата пара, получаемого от технологических установок, как правило, используют для нагрева воды, которая в дальнейшем расходуется на нужды технологии, для отопления и горячего водоснабжения.

При этом в теплоутилизационной системе обычно применяют секционные или кожухотрубные теплообменники. Конденсат как более чистый теплоноситель подается в их межтрубное пространство, нагреваемая вода - в полости труб трубного пучка.

Использование теплоты паровоздушной смеси.

Использование теплоты паровоздушной смеси, получаемой от теплотехнологических установок текстильной промышленности, осложнено сравнительно высокой её температурой (обычно 60…120?С), низким коэффициентом теплоотдачи, загрязненностью частицами волокна и продуктами распада. Поэтому система утилизации теплоты паровоздушной смеси требует применения коррозиестойких материалов и покрытий, наличия сменных фильтров для удаления примесей, использования теплообменной аппаратуры с развитой поверхностью теплообмена, доступной для очистка хотя бы со стороны паровоздушной смеси.

Теплоту отработавшей паровоздушной смеси, как правило, используют или для подогрева свежего воздуха, поступающего на вход в сушильную машину, или для подогрева воды, или для нужд вентиляции. С точки зрения увеличения .коэффициента утилизации ВЭР и компактности теплообменной аппаратуры второй вариант предпочтительнее, так как в рекуперативном теплообменнике с комбинацией теплоносителей паровоздушная смесь - вода коэффициент теплопередача при прочих равных условиях будет примерно в 2 и более раза выше, чем в рекуператоре с комбинацией теплоносителей паровоздушная смесь - воздух. При этом, чем больше массовая доля пара в паровоздушной смеси, тем выше коэффициент теплоотдачи от нее к поверхности теплообмена, тем больше смысла использовать в качестве нагреваемого теплоносителя воду. Кроме того, при комбинации теплоносителей паровоздушная смесь - вода возможно применение в теплоутилизационной системе смесительных теплообменников, отличающихся компактностью, простотой изготовления и повышенной теплопередающей способностью.

Однако практическое использование теплоты отработавшей паровоздушной смеси для подогрева воды, расходуемой на технологические нужды, отопление, горячее водоснабжение, не всегда оказывается возможным. Горячая вода в таком количестве, в котором она может быть получена при утилизации различных видов ВЭР, в том числе и теплоты паровоздушной смеси, часто оказывается не нужна. Поэтому при утилизации вторичной теплоты приходится изыскивать другие объекты использования, в частности применять теплоту отработавшей паровоздушной смеси для предварительного подогрева воздуха.

В случае использования теплоты отработавшей паровоздушной смеси для нагрева воды в качестве теплопередающих устройств применяют рекуперативные и смесительные теплообменники.

При применении рекуператоров целесообразно наличие развитой поверхности теплообмена со стороны паровоздушной смеси, чтобы площадь поверхности теплообмена была обратно пропорциональна коэффициенту теплоотдачи от соответствующего теплоносителя.

В качестве теплообменников паровоздушная смесь - вода можно попользовать калориферы КФС, КФБ,СТД и др. При этом предпочтительнее применение калориферов с пластинчатыми ребрами, так как спиральное оребрение быстрее засоряется и труднее поддается очистке. Если охлаждение паровоздушной смеси сопровождается выпадением влаги в теплообменнике, то поверхность теплообмена, соприкасающаяся с влагой, должна быть защищена от коррозии. Кроме того, должен быть предусмотрен отвод сконденсировавшейся влаги.

Большой интерес представляет использование дли нагрева воды теплотой отработавшей паровоздушной смесительных теплообменных аппаратов. Они особенно эффективны при большой массовой доле пара в паровоздушной смеси. Возможно применение разновидностей конструкций смесительных теплообменников.

Представляет интерес использование для подогрева воды барботажных теплообменных аппаратов, в которых паровоздушная смесь барботируется сквозь слой нагреваемой воды. Эта теплообменная аппаратура характеризуется несколько большим по сравнению с другими видами смесительных теплообменников гидравлическим сопротивлением, но в то же время и повышенной интенсивностью теплообмена, что позволяет уменьшить её массу и габаритные размеры.

Помимо преимуществ нагрев воды теплотой отработавшей паровоздушной смеси в смесительном теплообменнике имеет весьма существенный недостаток: примеси, содержащиеся в паровоздушной смеси, неизбежно попадают в нагреваемую воду.

С точки зрения получения горячей воды без ее загрязнений в процессе нагревания весьма заманчива комбинация смесительного и рекуперативного теплообменников. В этом случае паровоздушная смесь отдает теплоту промежуточной жидкости. Последняя в свою очередь контактирует с поверхностью рекуперативного теплообменника, по другую сторону которой движется нагреваемая вода. При этом возможно использование как вынужденной, так и естественной циркуляции промежуточной жидкости. Высокая интенсивность теплообмена при смешивании паровоздушной смеси с промежуточной жидкостью и высокая интенсивность теплообмена между последней и нагреваемой в рекуператоре водой позволяют создать компактный теплообменник с повышенной теплоотдающей способностью и исключающий загрязнение воды.

3. Использование теплоты сбросных растворов и теплоты дымовых (топочных) газов

Использование теплоты сбросных растворов.

Горячие сбросные растворы в текстильной промышленности являются видом ВЭР машин для обработки материала в жидкости. Для сбросных растворов характерно значительное содержание химически активных технологических веществ и наличие частиц волокон обрабатываемого материала. В связи с эти элементы систем утилизации теплоты сбросных растворов необходимо выполнять из коррозиестойких материалов. Кроме этого, необходимо наличие сменных фильтров для очистки раствора перед теплообменником.

Так как сброс растворов из большинства машин для обработки материала в жидкости осуществляется периодически, в системе утилизации данного вида ВЭР необходимо наличие бака-аккумулятора, служащего накопителем раствора при его сбросе из теплоиспользующей установки и обеспечивающего постоянство расхода раствора через теплообменную аппарату системы.

В качестве нагреваемого раствором теплоносителя, как правило, используют воду. При этом в .теплообменном аппарате достигаются коэффициенты теплопередачи порядка 1000… 3000 Вт/{м²*К), что позволяет уменьшить площадь поверхности теплообмена.

Прямой контакт нагреваемого теплоносителя со сбросным раствором недопустим. Поэтому для утилизации теплоты данного вида ВЭР можно использовать только рекуперативные теплообменники.

Рекуперативный теплообменник для системы утилизации теплоты горячих сбросных растворов должен иметь такую конструкцию, которая сводила бы к минимуму образование отложении на поверхности теплообмена и позволяла бы производить периодическую ее чистку со стороны сбросных растворов.

В системах утилизации теплоты горячих сбросных растворов получили распространение разборные пластинчатые теплообменники типа ТПР, характеризующиеся компактностью и относительной простотой разборки и очистки поверхности теплообмена. Однако загрязнение поверхности теплообмена подобных рекуператоров отложениями, выпадающими из сбросных растворов, происходит сравнительно быстро. При применении рекуператоров с трубчатой поверхностью теплообмена теплообменник получается более громоздким, чем пластинчатый.

В связи с загрязнением поверхности теплообмена теплообменников традиционных типов вызывают интерес конструкций рекуператоров для утилизации теплоты сбросных растворов с подвижными элементами.

Из зарубежных конструкций рекуператоров для утилизации теплоты сбросных растворов с подвижными элементами представляет интерес теплообменник фирмы «Поции Леопольдо» (Италия). В цилиндрическом корпусе этого теплообменника размещается система пустотелых вращающихся дисков, в полости которых подается нагреваемая вода. Сбросный раствор движется в зазоре между корпусом теплообменника и дисками. Использование в рекуператоре движущихся поверхностей теплообмена позволяет избежать образования на них отложений и заметно увеличить коэффициент теплопередачи. Основная сложность создания подобных теплообменников заключается в обеспечении надежности уплотнительных устройств подвижны элементов.

Использование теплоты дымовых (топочных) газов.

Согласно общепринятому определению, топочное устройство, устройство для сжигания органического топлива с целью получения высоко нагретых дымовых газов; теплота газов либо преобразуется в котловых установках в электрическую или механическую энергию, либо используется для технологических и др. целей. В общем случае топочное устройство представляет собой камеру, в которую подаётся топливо (твёрдое, жидкое, газообразное) и окислитель, обычно воздух. В топке котлоагрегатов продукты сгорания отдают свою теплоту теплоносителю (воде, пару), циркулирующему по трубам, которые размещаются на стенах камеры. В печных топках теплота дымовых газов используется в рабочем пространстве печи для тепловой обработки материалов (или изделий) либо для отопления. Для более полного использования топлива топочный процесс ведётся с избытком воздуха, то есть количество воздуха, фактически подаваемого в топку., больше теоретически необходимого для горения. Для интенсификации горения применяется обогащение воздуха кислородом. .По организации топочного процесса топки. котлоагрегатов подразделяют на 3 основные группы: слоевые, факельные и вихревые. Исторически первыми конструкциями котельных топок были топки для сжигания твёрдого топлива в слое - слоевые топки, которые длительное время являлись основными устройствами для сжигания больших количеств топлива и широко применялись для котлов с паропроизводительностью 20-30 т/ч. В конце 20-х гг. 20 в. были разработаны топки для сжигания твёрдого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе, что позволило с высокой надёжностью и экономичностью использовать топливо пониженного качества, значительно повысить единичную производительность котлоагрегатов. Топливо перед подачей в факельную топку очищается, измельчается и высушивается в системе пылеприготовления. Факельные топки оказались весьма удобными для сжигания газообразного и жидкого топлива, причём газообразное топливо не требует предварительной подготовки, а жидкое должно быть распылено форсунками. В 50-х гг. получили распространение вихревые (или циклонные) топки, в которых частицы твёрдого топлива (размером до нескольких десятков мм) почти полностью сгорают в камере - предтопке где создаётся газо-воздушный вихрь, факельные и вихревые топки объединяются в общий класс камерных топок; область их применения - котлоагрегаты средней и высокой паропроизводительности (до 2000 т/ч и более).

Теплота в отопительных печах частично аккумулируется поверхностями топливника, воспринимающими её, в основном, в виде лучистой (радиационной) энергии. Другая часть тепловой энергии переходит в дымовые газы, направляющиеся, под действием тяги, в атмосферу. Использование теплоты дымовых газов -- задача конвективных поверхностей печей. Конвективными поверхностями называют поверхности, расположенные в газоходе и обогреваемые движущимся потоком горячих дымовых газов, которые отдают свою теплоту над топочной части печи, в результате контакта со стенками каналов. Газоход большинства печей представляет собой разветвлённую систему кирпичных каналов, которые формируют единый газовый тракт, начинающийся в дымоотводящем проёме топливника (хайле) и завершающийся в месте присоединения массива печи к дымовой трубе. Совокупность дымооборотов, состоящая из соединённых между собой вертикальных и горизонтальных каналов, которые предназначены для аккумуляции теплоты отходящих газов, называют конвективной системой. Та часть печи, где расположена эта система, называется конвективной зоной. При конструировании конвективной зоны, стремятся к тому, чтобы тепловая энергия дымовых газов использовалась оптимально, т.е., дымообороты должны аккумулировать теплоту отходящих газов таким образом, чтобы, поступая в атмосферу, их температура несколько превышала уровень, за пределами которого наступает конденсация газов и происходит интенсивное выпадение сажи в каналах. Для максимального использования теплоты отходящих газов следует развивать площадь тепловоспринимающих поверхностей конвективной зоны печи, путём увеличения числа каналов и протяжённости пути дымовых газов.

4. Основы энергетического аудита и менеджмента

Проблема энергосбережения не может быть решена чисто техническими средствами. Для ее осуществления необходимо наличие системы управления получением и доставкой энергии потребителям, а также потреблением энергии различными потребителями. Эти управленческие задачи и призван решать энергетический менеджмент.

Энергетический менеджмент - это совокупность организационных и технических мероприятий, направленных на повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. Энергоменеджмент - это не однократное мероприятие, а постоянная, кропотливая многолетняя работа по подготовке одних программ, исполнению и развитию других.

Основная задача энергетического менеджмента - проведение комплексного анализа энергопотребления и его изменения в зависимости от проводимых энергосберегающих мероприятий, включая учет, контроль и, в конечном итоге, минимизацию потребления топливно-энергетических ресурсов. Являясь частью общего менеджмента, энергетический менеджмент повторяет его иерархическую структуру.

Функции энергетического менеджмента включают в себя следующие составляющие: взаимодействие с предприятиями - производителями энергии; взаимодействие с энергоснабжающими организациями; обработка информации об энергопотреблении по отдельным подразделениями; подготовка предложений по энергосбережению; запуск и управление энергосберегающими проектами.

Различают следующие цели энергетического менеджмента: межгосударственный энергетический менеджмент призван сохранить и рационально использовать мировые запасы энергетических ресурсов, находить новые источники и формы энергии, сохранять окружающую среду; внутригосударственный энергетический менеджмент должен обеспечить энергетическую независимость и безопасность, для стран СНГ - гарантировать переход от энергозатратной к энергоэффективной экономике; энергетический менеджмент предприятия предназначен для снижения энергетической составляющей в общей структуре затрат предприятия и обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции на внутреннем и внешнем рынках.

Независимо от выбранного направления, для любого промышленного предприятия целесообразной представляется разработка комплексной программы энергосбережения ТЭР. Созданию такой программы способствуют проведение энергетического обследования (энергоаудита) и паспортизация на его основе энергетического хозяйства предприятия.

Энергетический аудит - это обследование предприятия с целью сбора информации об источниках энергии и ее удельном потреблении на единицу выпускаемой продукции. Энергетический аудит является основным инструментом энергетического менеджмента.

Цели энергетического аудита: определение форм используемой энергии; изучение потребления энергии, сбор данных по энергетике и исследование рабочих процессов и операций; определение структуры тарифов на электроэнергию; разработка и совершенствование методики выполнения записи расхода энергии; определение потребления энергии на единицу выпускаемой продукции; определение потенциальных зон производства, где имеются наиболее существенные потери энергии; разработка мероприятий по сокращению потребления энергии.

Основные задачи энергоаудита и паспортизации следующие.

1. Выявление неэкономичных режимов работы энергетического и технологического оборудования, что осуществляется на основе обследования работы и энергопотребления предприятия и системного анализа результатов.

2. Определение возможного потенциала энергосбережения на предприятии по видам энергоносителей и оценка размера инвестиций на энергосберегающие мероприятия.

3. Разработка комплексной программы по энергосбережению, включающей в себя технико-экономические обоснования эффективности применения конкретных мероприятий, с учетом динамики развития или реструктуризации предприятия.

Предварительный аудит заключается в записи и анализе потребления энергии определенным участком производства за установленный временной период. На этом этапе определяются основные энергетические характеристики объекта, его систем и устройств, выделяются наиболее энергоемкие системы энергопотребления и места наиболее вероятных энергоресурсов. Основной целью предварительного аудита является преобразовать эти данные в полезную для использования информацию.

Подробный аудит заключается в сборе и записи полной информации о потребляемой энергии на каждом участке производства за каждый временной период с расчетами энергетических балансов и показателей энергетической эффективности. Для проведения подробного аудита используются резервные портативные контрольно-измерительные приборы. Продолжительность проведения подробного аудита может составлять недели, а иногда - месяцы.

Объектами энергетического аудита выступают: паровые системы, система сжатого воздуха, водоснабжение, котельные установки, печи, бойлеры и теплообменники, система кондиционирования воздуха, отопление и вентиляция, освещение, электрооборудование, здания.

По результатам энергетического обследования составляется соответствующий технический отчет, на основе которого разрабатывается оптимальный режим потребления топливно-энергетических ресурсов, а также программа по энергосбережению, выполнение которой контролируется и анализируется до следующего энергетического обследования.

5. Экологические эффекты энергосбережения

Любое энергосберегающее решение влечет за собой положительные экологические эффекты. Поэтому при принятии решений о целесообразности затрат на энергосберегающие мероприятия и определении их приоритетов необходимо производить количественную оценку экологических эффектов. Рассмотрим, в чем заключается значение энергосбережения для сохранения здоровья и среды обитания человека.

Первый эффект энергосбережения связан с возможностью не сооружать новые топливные базы, инфраструктуры топливо обеспечения, энергопроизводящие источники, сети транспорта и распределения энергоносителей.

Вторым важнейшим экологическим эффектом энергосбережения является снижение антропогенных выбросов парниковых и загрязняющих технологий и оборудования в производствах указанных отраслей экономики.

Третьим эффектом энергосбережения является сохранение гидросферы. Беларусь имеет густую речную сеть, десятки тысяч водоемов. Однако водообеспеченность общим стоком на одного жителя в республике составляет 6,4км, что в 3 раза ниже, чем в целом по СНГ. Использование воды на производственные и хозяйственно-бытовые цели неуклонно растет. Основными источниками загрязнения водоемов и водотоков вредными веществами и избытками тепла являются энергоемкие производства предприятий черной, цветной металлургии, химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности, бытовые сточные воды. Экономия сжигаемого топлива, энергоносителей приводит к уменьшению загрязнения гидросферы. Большое значение имеет повышение уровня очистки воды на предприятиях, но даже очищенные сточные воды ухудшают качество природных вод. Самостоятельный аспект влияния энергетики на экологическое равновесие естественных водных систем - охрана водоемов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами при их транспортировке и хранении.

Потребление ископаемых видов топлива в мире возрастает. Поэтому необходимо решать проблему компенсации или устранения экологических последствий энерго использования. Основные направления решения этой проблемы:

1. Снижение доли энергоемких технологий во всех отраслях экономики, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования. Кроме указанных экологических эффектов более совершенные энергосберегающие технологии обеспечивают качество, конкурентоспособность продукции, лучшие условия труда на производстве, комфортные условия быта населения. Обеспечивая лучший режим энергопотребления во времени, уменьшая риск аварийных ситуаций, переход на новые технологии способствует экологическому равновесию.

2. Безотходное и малоотходное производство, утилизация вторичных энергетических ресурсов. Безотходное производство предполагает такую организацию, при которой цикл «первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы» построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия. Безотходное производство может быть создано в рамках предприятия, отрасли, региона, а в конечном счете - для всего народного хозяйства. Она предусматривает вовлечение в хозяйственный оборот вторичных ресурсов и попутных продуктов. Причем использование ВЭР обеспечивает тройной экологический эффект:

- сохраняются органические энергоресурсы Земли для следующего поколения, которое сможет их использовать по назначениям, где им нет пока альтернативы (химическая продукция, транспорт);

- не нужно строить новые энергетические объекты, которые будут оказывать загрязняющее воздействие;

- очищается биосфера за счет сокращения или отсутствия антропогенного воздействия на нее.

3. Широкое использование возобновляемых источников энергии, спектр и значимость которых для каждой страны и региона определяется местными условиями.

4. Изменение топливного баланса - максимальное применение местных видов топлива.

5. Поиск новых, альтернативных видов топлива, новых принципов получения, передачи, преобразования энергии, при которых полезный эффект достигался бы при минимальном загрязнении биосферы.

6. Международное нормативно-правовое регулирование пользования природными ресурсами, в том числе энергетическими, и мониторинг энергетического загрязнения биосферы.

Задача №1

Определить тепловой поток через стены здания общей поверхностью F (м?) для трех вариантов:

1. Стена бетонная, толщиной д = 300мм, коэффициент теплопроводности лб = 1 [Вт/м*град].

2. Стена кирпичная, толщиной д = 300мм, коэффициент теплопроводности лк = 0,7 [Вт/м*град].

3. Стена кирпичная, между двумя слоями кирпичной кладки с толщиной каждого слоя д = 150мм, установлена прокладка пенопласта толщиной дп = 50мм с коэффициентом теплопроводности лп = 0,05 [Вт/м*град]. Температуры на внутренней и внешней поверхностях стен соответственно равны tвн и tн [°C]. Рассчитать снижение потерь тепла через стены эдания по сравнению с комбинированной стеной и определить экономию условного топлива, если продолжительность отопительного сезона ф = 4600 часов. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.

F = 1000м?, tвн = 12°C, tн = -16°C.

Решение:

Рассчитаем тепловой поток через плоские поверхности для трех вариантов по следующему выражению:

Q = t_вн - t_н / * F * 10^-3 (кВт),

где R_i = д_i / л_i - термическое сопротивление плоской стенки (м²*град/Вт);

Определим термическое сопротивление стен и тепловой поток через стены здания для трех вариантов:

Вариант 1: R_б=0,3/1=0,3 (м²*град/Вт),

Вариант 2: R_к=0,3/0,7=0,429 (м²*град/Вт),

Вариант 3: R_комб=(2*0,15/0,7)+0,05/0,05=1,429 (м²*град/Вт);

Вариант 1: Q_б=(12-(-16))/0,3*1000*10^-3=93,3 (кВт),

Вариант 2: Q_к=(12-(-16))/0,429*1000*10^-3=65,3 (кВт),

Вариант 3: Q_комб=(12-(-16))/1,429*1000*10^-3=23.2 (кВт);

Потери тепла через стены здания уменьшаются за счет увеличения термического сопротивления стен. При переходе от варианта 1 к варианту 2 тепловые потери уменьшились в 1,43 раза, при переходе от варианта 2 к варианту 3 тепловые потери уменьшились в 2,83 раза, а при переходе сразу от варианта 1 к варианту 3 тепловые потери уменьшаются в 4,02 раз.

Снижение потерь тепла через стены здания по сравнению с комбинированной стеной составили:

?Q= Q_комб-Q_б=23.2-93.3=-70,1 (кВт) - бетонная стена,

?Q=Q_комб- Q_к=23,2-65,3=-42,1 (кВт) - кирпичная стена,

Определим расход условного топлива на отопление здания по формуле:

В_у.т.=Q/Q_н.у.т.*3600 (кг/ч),

где Q_н.у.т=29300 (кДж/кг) - теплота сгорания условного топлива.

Вариант 1: В_у.т.=93,3/29300*3600=11,463 (кг/ч),

Вариант 2: В_у.т.=65,3/29300*3600=8,023 (кг/ч),

Вариант 3: В_у.т.=23,2/29300*3600=2,85 (кг/ч),

Определим экономию условного топлива, за счет повышения требований к теплоизоляции стен зданий по формуле:

?В_у.т=?Q/Q_н.у.т*3600 (кг/ч),

Экономия в сравнении 1 и 2 вариантов: ?В_у.т=(93,3-65.3)/29300*3600=3,44 (кг/ч),

Экономия в сравнении 2 и 3 вариантов: ?В_у.т=(65,3-23,2)/29300*3600= =5,17(кг/ч),

Экономия в сравнении 1 и 3 вариантов: ?В_у.т=(93,3-23.2)/29300*3600= =8,61(кг/ч),

Определим экономию условного топлива за сезон отопления по формуле:

?В_год= ?В_у.т*ф (кг/сезон),

Экономия в сравнении 1 и 2 вариантов: ?В_год=3,44*4600=15824 (кг/сезон),

Экономия в сравнении 2 и 3 вариантов: ?В_год=5,17*4600=23782 (кг/сезон),

Экономия в сравнении 1 и 3 вариантов: ?В_год=8,61*4600=39606 (кг/сезон).

Ответ: При выборе комбинированных стен зданий вместо кирпичных экономия условного топлива за отопительный сезон составит 23782 кг, а при выборе комбинированных стен вместо бетонных экономия условного топлива за отопительный сезон составит 39606 кг.

Список используемой литературы

1. Свидерская О.В. Основы энергосбережения: пособие / О.В. Свидерская - Мн.: Акад. упр при Президенте Респ. Беларусь, 2006 [c 11-19, 137-142].

2. Кравченя Э.М. Охрана труда и основы энергосбережения: учеб. пособ. для вузов / Э.М. Кравченя, Р.Н.Козел, И.П. Свирид - Мн.: ТетраСистемс, 2008 [c 105-107].

3. Ольшанский А.И. Основы энергосбережения / А.И.Ольшанский, В.И.Ольшанский, Н.В.Беляков; УО «ВГТУ» - Витебск,2009 [с 45-59, 63-66, 188-190].

4. Методические указания к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения всех специальностей. Основы энергосвережения - Витебск: Министерство образования Республики Беларусь, УО «ВГТУ»,2003.

5. Теплоизолирующие установки в текстильной промышленности: Учеб. Пособие/Е.А. Ганин, С.Д. Корнеев, И.П. Корнюхин - М.: Легпромбытиздат, 1989. - 390с.

Размещено на Allbest.ru