Про енергозберігаючі технології в гірництві

Размещено на http://www.allbest.ru/

Про енергозберігаючі технології в гірництві

Калько А.Д.

Розглянутий комплексний підхід до вирішення проблем з раціонального використання на гірничих підприємствах парових двигунів.

Considered complex approach to the decision of problems from the rational use on the mountain enterprises of steam engines.

Комплексне вирішення проблеми енергозбереження - один із пріорітетних напрямків державної політики України і один з найбільш вірогідних шляхів успішного подолання енергетичної кризи. Вирішення цієї проблеми дозволить нашій державі різко зменшити залежність її економіки від імпорту енергоресурсів, суттєво обмежити вплив техногенних факторів на навколишнє середовище.

Необхідна розробка комплексного підходу на базі енергетичного аналізу, суть якого полягає у якісних та кількісних оцінках ефективності споживання паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР), врахуванні енергоємності виробництва продукції чи роботи за допомогою конкретної технології.

Поряд з заходами економії ПЕР енергозберігаюча політика повинна включати комплекс заходів із заміщення дорогих та дефіцитних енергоресурсів більш доступними та впровадженню технологій з виготовлення альтернативних джерел палива. Держава сьогодні неспроможна надавати централізовані капіталовкладення, тому особливо гостро стоїть ця проблема перед українськими гірничими підприємствами. З одного боку вони мають достатньо засобів для купівлі сучасного устаткування, а з іншого - повинні працювати за новими тарифами на енергоносії та забезпечувати конкурентноспроможність своєї продукції.

В Законі України “Про енергозбереження” розглядається “економія паливно-енергетичних ресурсів”, тобто відносне скорочення витрат ПЕР, що виявляється у зниженні їх питомих витрат на виробництво, виконання робіт і надання послуг. паровий двигун паливо гірничий

Завдання заощадження енергії на транспорті виходить з необхідності економії нафтопродуктів, покращення екологічного стану в регіоні. Економія на транспорті може бутти досягнута за рахунок:

- використання нових ресурсозберігаючих технологій;

- удосконалення систем енергопостачання;

- нормування витрат палива, електроенергії та контроль за їх використанням.

Джерелом забруднення навколишнього середовища є вихлопні гази від двигунів внутрішнього згорання та технологічного обладнання. Розраховано, що середньодобовий викид шкідливих речовин з вихлопними газами становить 70,4 кг. Щоб частково вирішити цю проблему пропонується замінити двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) на парові двигуни.

Для поліпшення якості палива та технологій його використання важливим є зменшення витрат палива при заправці пальним тракторів та механізмів, використання моторного палива з хімічними присадками, автоматичного регулювання та контролю теплових процесів роботи двигунів внутрішнього згорання, а, також, використання нових видів палива.

Особливо актуальним здійснення цього задуму є для торфових підприємств України. Адже наявність палива, в прямому розумінні “під ногами”, дозволить істотно знизити використання паливно-мастильних нафтопродуктів, а, значить, здешевити продукцію та зменшити шкідливий вплив на навколишнє середовище.

Парові двигуни вже використовувались на торфових підприємствах до середини 50-х років ХХ століття. Однак через наступ ери ДВЗ та певні ідеолого-номенклатурні погляди парові машини поступилися місцем під сонцем і на багато років були забуті.

Таким чином, одним із основних заходів з енергозбереження на даний час є економічне стимулювання енергозбереження на автомобілях та тракторах з використанням досягнень науково-технічного прогресу при налагоджені виробництва менш енергоємних видів рухомого складу.

Доцільно розглянути питання про випуск транспортних засобів з паровим двигуном. Дешевим паливом для такого паромобіля можуть бути низькосортний бензин, керосин, і, навіть, після очищення, котельний мазут, а найголовніше відновні біоресурси - солома, пеньки, дрова, торф, листя та ін.

Парова машина - це тепловий поршневий двигун для перетворення енергії водяної пари в механічну роботу. Пара, надходячи в циліндр парової машини, переміщує поршень. Проект парової машини безперервної дії розроблений І.І. Ползуновим (1763), був першим і до кінця ХIХ століття практично єдиним універсальним двигуном, що зіграло виняткову роль в прогресі промисловості і транспорту.

Також революціонізуючу роль у розвитку промисловості відігравав винахід парової машини Дж. Уаттом (1769 p.), удосконаленої в універсальну машину подвійної дії (1784 p.). Це дало змогу широко використовувати вугілля як основне паливо, ліквідувало залежність від водяного двигуна, відкрило для промисловості нові регіони країни. Винахід парової машини послужив поштовхом для подальшого розвитку транспортних засобів. Протягом ста років вона була єдиним промисловим двигуном, універсальність якого дозволяла використовувати її на підприємствах, залізницях і на флоті. На її основі американець Р. Фултон в 1807 p. створив пароплав, англієць Дж. Стефенсон в 20-х роках XIX ст. - паровоз. Токарно-гвинторізний верстат Моделі (1797 p.), свердлильна машина Уілкінсона стали основою металообробного виробництва.

Парові машини були встановлені і на перших автомобілях. На транспорті вони працювали аж до 50-х рр. XX в. У деяких країнах пароплави і паровози використовують і сьогодні. В 20-х 30-х роках ХХ сторіччя співвідношення парових та бензинових двигунів становило 3:2.

Парові двигуни і турбіни перетворюють тепло в енергію. При цьому тепло від спалювання палива йде на кип'ячіння води, об'єм якої в пароподібному стані збільшується в 1600 разів, а тиск пари створює рух. У поршневих двигунах пар розширюється в циліндрі і штовхає поршень. У парових турбінах пара, що розширюється, обертає оснащені лопатками ротори. У обох випадках пар віддає теплову енергію.

Парові двигуни і турбіни відносяться до двигунів зовнішнього згорання, оскільки нагрів відбувається поза робочою камерою, звичайно за рахунок спалювання палива.

На даному етапі розвитку науки і техніки в автомобілях можливе застосування декількох варіантів паросилових установок: з прямоточним парогенератором безпосереднього факельного обігріву, з внутрішньоциліндровим паротворенням, з тепловими акумуляторами замість факельного обігріву і комбінованих, що підтверджують розробки провідних автофірм BMW, Mersedes та ін.

Парова машина може бути безпосередньо сполучена з приводною трансмісією автомобіля, і, в цьому випадку, з початком її роботи починається і рух автомобіля. Проте з практичних міркувань, паровий автомобіль все-таки слід оснащувати механізмом зчеплення. Зокрема, він необхідний при буксируванні і різних перевірочних маніпуляціях. Під час руху водій залежно від обстановки змінює швидкість, регулюючи потужність парової машини. Це проводиться або якісно - дроселем пари, за допомогою клапана, або кількісно - зміною моменту відсічення подачі пари за допомогою кулісного механізму. Ним, як відомо, проводиться, також, реверсування парової машини і гальмування її і всього автомобіля подачею так званої контрпари, тобто короткочасним перекладом кулісного механізму в положення реверсу з подальшим встановленням в нейтральне положення. Практично водію зручніше користуватися дросельним клапаном як аналогом педалі газу, але економічніше - кулісним механізмом.

При короткочасних зупинках (перед світлофором) водій гальмує і припиняє роботу машини за допомогою кулісного механізму. При триваліших зупинках він відключає також електросхему, що припиняє роботу паливного насоса і повітродувки. Застосування теплового акумулятора і 3-циліндрової парової машини із зрушенням фаз паророзподілення на 120° забезпечує негайний запуск установки як після короткочасної, так і після тривалої зупинки. Підтримка маси теплового акумулятора в оптимальному температурному режимі проводиться автоматом, який за допомогою термопари відстежує температуру цього акумулятора. Після досягнення нижньої межі температури він переводить кран-розподільник в режим збільшеної подачі пари в змішувач-пальник. Після досягнення верхньої температурної межі автомат залишає пальник в черговому режимі роботи з малою витратою пари.

Здатність парової машини до необмежено тривалої роботи з перевантаженням і широкий діапазон регулювання потужності дозволяють понизити її встановлену потужність порівняно з ДВЗ, а також дати велике прискорення при русі з місця. Крім того, при будь-яких зупинках автомобіля парова машина, на відміну від ДВЗ (особливо дизельного), не працює. У складі даної установки відсутні такі обов'язкові в ДВЗ механізми і пристрої, як коробки передач, стартер, повітряний фільтр, глушник, каталітичний дозатор, карбюратор, система турбонадуву, а система запалення гранично спрощена і її єдина свічка не піддається "закиданню". Не потрібен антифриз, оскільки єдина використовувана рідина - спирт - не замерзає при земних кліматичних температурах. Немає жодної проблеми із засміченням жиклерів карбюратора, перезбагачення паливної суміші, запуском в холодну пору року. Проблема просочування пари в картер машини вирішується виходом дренажної трубки в пальник.

Постійних органів управління паровим автомобілем всього три: рульове колесо, дросельний клапан (аналог педалі газу) і важіль кулісного механізму, яким водій користується при гальмуванні (подача контрпари) і зміні напряму руху, причому останні два і навіть всі три можуть бути суміщені у вигляді вперед-назад рульової колонки, що нахиляється.

Виготовлення і експлуатація парового автомобіля і трактора можуть бути істотно дешевші, ніж машини з ДВЗ за рахунок меншої ціни палива, повільнішого зносу двигуна, застосування дешевих конструкційних матеріалів і конструктивної простоти. Всі ці обставини одночасно підвищують надійність установки в цілому.

На парамобілі кращі умови праці водія за рахунок меншої кількості органів управління, безшумності і відсутності вібрацій. Абсолютно іншою, більш простою і не такою насиченою, є вся інфраструктура для обслуговування паросилового транспорту.

Отже пора вважати "парову машину" не тільки минулим, але і майбутнім транспортом.

Про неефективність сучасних двигунів внутрішнього згоряння вченим відомо уже давно. Їх ККД досить низький, адже навіть в ХХI сторіччі інженери навчились використовувати лише біля 30% всієї енергії, яка виробляється двигуном. Досьогодні в автомобілебудуванні зовсім не використовувалася теплова енергія, яку продукує двигун. Ті ж самі гарячі вихлопні гази використовуються лише в турбінних двигунах, хоча, власне, турбіни працюють за рахунок швидкості руху цих самих газів, але не через їх високу температуру.

Щоб покращити ККД інженери BMW запропонували оснастити двигун парогенератором. Завдяки проходженню через нього гарячих вихлопних газів він буде виробляти додаткову енергію - вода чи спеціальна рідина всередині пристрою будуть перетворюватись в пару, яка почне тиснути на турбіну і розкручувати її. В результаті двигун отримає велику потужність. Причому виявилось, що це доволі значна додача - з 4-цилідрового двигуна об'ємом 1,8 л., оснащеного парогенератором, спеціалістам BMW вдалося зняти ще зайвих 15 к.с., а крутний момент виріс на 20 Нм.

Парогенераторні двигуни ще серійно не випускаються, проходить процес доопрацювання технології.

Хоча ця програма широко не афішується, однак розробки автомобілів з паровими двигунами ведуться майже на всіх потужних автомобільних компаніях: Volhswagen, Saab, Mersedes та інших. Раніше бензинові двигуни витіснили парові через велику кількість автоматичного обладнання та багато численних допоміжних деталей. А в той час набагато дорожчим був двигун внутрішнього згорання. На теперішній час простий ДВЗ не поступається за складністю паровому, який включає: турбонадув, насосні агрегати, датчики, мікропроцесори управління і т.п.

Якщо коли-небудь поліпшення теплової машини підуть настільки далеко, що зроблять, дешевою її установку і використання, то вона з'єднає в собі всі бажані якості і гратиме в промисловості роль, всю величину якої важко передбачати, бо вона не тільки замінить наявні тепер у вживанні двигуни зручним і могутнім двигуном, який можна всюди перенести і поставити, але і дасть тим виробництвам, до яких буде застосована, швидкий розвиток і може навіть створити нові виробництва.

Техніка і обладнання, що застосовується наприклад, на торфових підприємствах нашої держави вже застарілі морально і фізично, тому вони потребують додаткових капітальних витрат на ремонт та технічне обслуговування. Перед підприємствами постала проблема, пов'язана з оновленням та модернізацією торфових машин і обладнання.

Так як в Україні практично не випускається технологічне обладнання для торфової промисловості, підприємства вкладають кошти спрямовані на вдосконалення вже існуючого обладнання. Нами пропонується застосувати на торфових підприємствах парові і парогенераторні двигуни, переобладнавши вже наявні транспортні засоби, або використавши принципово нові засоби переміщення вантажу - парові машини (локомобілі).

В Україні забезпеченість енергоресурсами, технікою і обладнанням залишається незадовільною. Доречно застосовувати комбіновані агрегати, що дасть можливість зменшити об'єм робіт, витрати на зношення техніки, паливно-мастильних матеріалів більш раціонально використати тракторний парк.

21 листопада 2006 р. в конференцзалі УНІАН відбувся круглий стіл на тему: “Впровадження енергозберігаючих технологій і устаткування; проблеми та рішення”. Основною темою обговорення стали проблеми енергоефективного устаткування.

Учасники круглого столу зійшлись на думці про важливість рентабельності устаткування , а не на ціні.

Комплексна програма з енергозбереження в Україні була прийнята в 1996 р. В 2007 році прийнята Енергетична стратегія України до 2030 року. В країні створено Національне Агентство з питань ефективного використання енергетичних ресурсів.

Згідно проекту Держбюджету на 2007 рік для впровадження держпрограми з енергозбереження в Україні планується виділити 14685 млрд. грн.

Але доцільність та ефективність таких програм викликає великий сумнів у спеціалістів.

Радикально підвищити прибутковість підприємств в умовах паливної кризи можна лише із застосуванням принципово нових техніки і технологій.

9 млрд. дол. потребують українські промислові підприємства, щоб перейти на нові енергозберігаючі технології.

Пріоритетними напрямами енергозбереження в Рівненській області є:

- популяризація соціальних, економічних та екологічних переваг енергозбереження;

- підтримка вітчизняних і, в першу чергу, обласних виробників енергозберігаючої високоефективної техніки;

- реалізація маловитратних, швидкоокупних заходів;

- модернізація паливовикористовуючих пристроїв;

- запровадження когенераційних установок різного типу;

- впровадження енергоефективних технологій водопостачання і водовідведення;

- завершення роботи з енергетичної паспортизації підприємств і організацій області незалежно від форм власності;

- запровадження обов'язкового проведення регулярних енергетичних обстежень об'єктів із значними обсягами споживання паливно-енергетичних ресурсів;

- нарощування обсягів використання торфового палива;

- формування економічного механізму стимулювання енергозбереження, утворення обласного фонду енергозбереження.

Література

1. Аракелов В. С., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов- М.: Энергоатомиздат. 1990. -192 с.

2. Велика радянська енциклопедія. 2-е видання.

3. 27/07 2006 Закон України про енергозбереження (Відомості Верховної Ради, 1994, № 30, ст. 283).

4. http://www.epochtimes.com.ua

5. Енергозберігаючі технології - перспективний напрямок розвитку ПЕК // dbniss.

6. Обговорення впровадження енергозберігаючих технологій // proUA / 20.11.2006.

7. Н. Біловицька. Помисловість піднімуть наука та енергозберігаючі технології // Політика і економіка .

Размещено на Allbest.ru