Вторичные энергетические ресурсы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ и классификация вторичных энергетических ресурсов (ВЭР)

2. Перспективы развития ВЭР

Заключение

Список использованных источников

Введение

Прогрессивное направление в развитии промышленности - создание безотходных производств, по технологии которых используются все элементы производственного процесса, а также энергия реакции технологических процессов для получения полезной продукции. Получаемая из вне 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. Известно, что 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 (ВЭР).

Именно в важности ВЭР как одного из источников более рационального использования природных ресурсов в условиях энергетического кризиса и заключается актуальность выбранной для исследования темы. Ведь количество образующихся на сегодня вторичных энергетических ресурсов достаточно велико, и поэтому полезное их использование - одно из важнейших направлений экономии энергетических ресурсов.

Целью данного реферата является попытка анализа сущности ВЭР и перспектив их использования. В частности необходимо рассмотреть их применение в настоящее время в РБ. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд конкретных задач:

1. рассмотреть классификацию ВЭР;

2. описать отрасли с наибольшей концентрацией ВЭР;

3. охарактеризовать способы применения и перспективы развития;

Таким образом, тема выбранного реферата, на мой взгляд, очень актуальна, так как утилизация ВЭР позволит получить большую экономию топлива и существенно уменьшить капитальные затраты на создание соответствующих энергосберегающих установок, и при одинаковом эффекте затраты на улучшение использования энергоресурсов в 1,5-2 раза ниже затрат на добычу топлива. Рациональное и возможно более полное использование вторичных энергоресурсов дает большую экономию материальных, денежных и трудовых затрат, обеспечивает снижение выбросов вредных веществ, в том числе и тепловых.

энергетический ресурс утилизация выброс

1. Анализ и классификация вторичных энергетических ресурсов

При употреблении энергии и материалов в технологических процессах, на вспомогательные нужды или в сфере услуг потенциал энергоносителей используется не полностью. Та часть энергии, которая прямо или косвенно не используется как полезная для выпуска готовой продукции или услуг называется энергетическими отходами. Общие энергетические отходы равны разности между энергией, поступающей в технологический аппарат, и полезно используемой энергией.

Общие энергетические отходы подразделяются на три потока:

- неизбежные потери энергии в технологическом агрегате (установке);

- энергетические отходы внутреннего использования - энергетические отходы, которые возвращаются обратно в технологический агрегат за счет регенерации или рециркуляции и в результате этого сокращают количество подведенной первичной энергии при низменной величине поступления энергии в технологический агрегат;

- энергетические отходы внешнего использования - энергетические отходы, представляющие собой вторичные энергетические ресурсы;

Вторичные энергетические ресурсы - это энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом технологическом процессе, но которая может быть частично или полностью использована для энергосбережения других установок. (2)

ВЭР промышленности делятся на три основные группы:

- горючие,

- тепловые,

- избыточного давления.

Горючие (топливные) ВЭР - горючие газы и отходы одного производства, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других производствах, а именно это:

- побочные горючие газы плавильных печей (доменный, конверторный, колошниковый газы - металлургия);

- горючие отходы процессов химической и термохимической переработки углеродистого сырья (синтез, отходы электродного производства, горючие газы при получении исходного сырья для пластмасс, каучука и т.д.);

- твёрдые и жидкие топливные отходы в химической и нефтехимической промышленности;

- отходы деревообработки (щепа, опилки, стружка), щелок целлюлозно-бумажного производства.

Горючие ВЭР используются в основном как топливо и немного (5%) на не топливные нужды (преимущественно в качестве сырья).

ВЭР избыточного давления (напора) - это потенциальная энергия газов, жидкостей и сыпучих тел, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением (напором), которая может быть использована перед выбросом в атмосферу. Сюда же относится избыточная кинетическая энергия.

Основное направление использования таких ВЭР - силовое: 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 бескомпрессорных турбинах для выработки электрической энергии.

Тепловые ВЭР - это физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов основной, побочной, промежуточной продукции и отходов производства; тепло горячей воды и пара, отработанных в технологических установках; теплота золы и шлаков; теплота рабочих систем охлаждения технологических установок. Тепловые ВЭР могут использоваться как непосредственно в виде теплоты, так и для раздельной или комбинированной выработки теплоты, холода, электроэнергии в утилизационных установках.(2 с100)

Следует отметить, что пока ещё большое количество тепловой энергии теряется при так называемом "сбросе" промышленных сточных вод, имеющих температуру 40 - 60 °С и более, при отводе дымовых газов с температурой 200 - 300 °С, а также в вентиляционных системах промышленных и общественных зданий, животноводческих комплексов (температура удаляемого из этих помещений воздуха не менее 20 - 25 °С).

Особенно значительны объемы тепловых вторичных ресурсов в чёрной металлургии, в газовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, на электростанциях, в сельском хозяйстве. Теплота уносится также с вентиляционным воздухом, с канализационными и бытовыми стоками. Согласно расчетам, из 1,7 млрд. т у.т., расходуемого в стране за год, полезно используется примерно 700 млн. т.

Технологический агрегат или установка, являющаяся источником отходов энергии, которую можно использовать как полезную, называется агрегатом - источником или установкой - источником ВЭР.

Для использования ВЭР применяются утилизационные установки, представляющие собой устройства для выработки энергоносителей (водяного пара, горячей и охлажденной воды, электроэнергии) за счет снижения энергетического потенциала ВЭР. К основным видам оборудования, применяемого для утилизации ВЭР, относятся:

- котлы-утилизаторы;

- установки испарительного охлаждения;

- экономайзеры;

- утилизационные абсорбционные установки;

- теплообменники;

- водоподогреватели;

- тепловые насосы;

- утилизационные турбогенераторы;(4)

Различают следующие основные направления использования потребителями ВЭР:

топливное - непосредственно в качестве топлива;

тепловое - непосредственно в качестве тепла или выработки тепла в утилизационных установках;

силовое - использование электрической или механической энергии, вырабатываемой из ВЭР в утилизационных установках;

комбинированное - тепловая и электрическая (механическая) энергия, одновременно вырабатываемые из ВЭР в утилизационных установках;

2. Перспективы развития ВЭР

1. Источники и пути использования 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. При сжигании его в печах после газоочистки теряется до 900 кг у.т./т конвертерной стали.

Теплота продуктов сгорания печей: У мартеновских печей теплота продуктов сгорания равна 12,5 ГДж/т стали, у нагревательных печей 0,8 ГДж/т проката. Использование этой теплоты возможно в котлах-утилизаторах при условии оснащения их виброочисткой, дробеочисткой, так как запылённость газов достигает 5 гр/м·м³. Возможно использование этой теплоты для нагрева шахты в шахтных подогревателях. Нагрев шихты уходящими газами экономит 12% топлива, повышает производительность печи на 15%, сравнительно быстро окупает капитальные затраты.

Теплота материалов: Потери составляют: 1 ГДж/т жидкого чугуна, 1,2ГДж/т жидкой стали, 0,8 ГДж/т жидкого шлака, 12 ГДж/т кокса, 0,6 ГДж/т агломерата. Решено только использование теплоты кокса. В установках сухого тушения получают 0,3 - 0,4 т пара/т кокса. Использование теплоты чугуна, стали, шлака не налажено. Использование теплоты агломерата повторным использованием охлаждающего воздуха для нагрева шихты на 25-30 % снижает содержание углерода в шихте, что выгодно для основного технологического процесса. Использование теплоты шлака возможно при создании новых типов грануляторов.

Теплота охлаждающей воды: В установках испарительного охлаждения выход пара 0,1 т/т чугуна и 0,2 т/т мартеновской стали. Все технологические вопросы испарительного охлаждения печей решены и требуется максимально широкое внедрения способа в производство. Необходимо улучшить технические решения по унификации охлаждаемых элементов, повышению давления пара, улучшить контроль за плотностью схем охлаждения, усовершенствовать автоматику утилизирующих установок. Необходимо распространение опыта чёрной металлургии в химическую промышленность, машиностроение и т. д.

Температура отходящих газов различных промышленных печей и нагревательных устройств колеблется от 800…900 °С (в печах с генераторами) до 900…1200 °С в термических, прокатных и кузнечных (без регенерации), что позволяет в котлах-утилизаторах вырабатывать пар высоких параметров для технологических нужд. Кроме того, поскольку нагревательные печи, как правило, оборудованы системой охлаждения отдельных элементов конструкции, при испарительном охлаждении можно получить пар давлением до 4,5 МПа, который используется и в энергетических целях. Так как температура уходящих газов после котлов-утилизаторов все еще достаточно высока (около 200…250°С), их теплоту целесообразно применять для коммунально-бытовых нужд или отопления (нагрева воды).(4)

2.Источники и пути использования ВЭР в цветной металлургии.

Большие резервы по эффективному использованию ВЭР имеются и на предприятиях цветной металлургии. Технически возможное и экономически целесообразное применение вторичных энергетических ресурсов в этой отрасли оцениваются примерно в 18 млн. Гкал в год.

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.

3.Источники и пути использования ВЭР в химической и нефтехимической промышленности.

В химической промышленности значительное количество тепловых ВЭР образуется в результате производства аммиака, серной азотной кислот, каустической соды, удобрений, полимерных материалов, химических волокон. Это прежде всего теплота дымовых газов, физическая теплота охлаждаемых жидкостей промывочных ванн, теплообменников, теплота конденсата и отработанного пара и т.д.(1)

Для предприятий нефтеперерабатывающей промышленности характерны тепловые ВЭР в виде физической теплоты продукционного потока, уходящих газов трубчатых печей и печей сжигания сероводорода, установок регенерации катализатора, а также физической теплоты сжигания вредной органики, физической теплоты охлаждающей воды.(1 с71-72)

4. Источники и пути использования ВЭР на предприятиях машиностроения и строительных материалов

На предприятиях машиностроения в настоящее время тепловыми отходами являются физическая теплота уходящих газов, охлаждения нагревательных и термических печей и вагранок, теплота отработанного пара кузнечно-прессового оборудования.

В промышленности строительных материалов тепловые ВЭР образуются при обжиге цементного клинкера и керамических изделий, производстве стекла, кирпича, извести, огнеупоров, выплавке теплоизоляционных материалов. К ним относятся физическая теплота уходящих газов различных печей (туннельных, шахтных, вращающихся) и т.д.(4)

5. Источники ВЭР на ГЭС и ТЭС.

Вторичные энергоресурсы имеются также на тепло- и гидроэлектростанциях. На ГЭС отходы теплоты образуются в результате тепловыделения в электрогенераторах. Для ТЭС наиболее существенный источник ВЭР - низкопотенциальная теплота нагретой охлаждающей воды конденсационных устройств, с которой может теряться до 50% теплоты топлива, расходуемого на электростанции. Источником ВЭР считаются также дымовые газы котельных установок на паротурбинных станциях или отходящие продукты сгорания в газотурбинных установках. Источником ВЭР может быть и нагретая охлаждающая вода из системы охлаждения генераторов электростанций. Значительные тепловые отходы имеются на АЭС: теплота конденсата, охлаждающих систем.

ВЭР электростанций по своей величине значительно меньше, чем в промышленных предприятиях, и непрерывно уменьшаются по мере повышения экономичности энергопроизводства.

В целом следует заметить, что использование ВЭР во многих случаях экономически эффективно, поскольку удельные капитальные вложения в установку по утилизации тепловых ВЭР, отнесенные к 1 т сэкономленного топлива, ниже, чем цена топлива с учетом его транспортировки. Поэтому важное значение имеют планирование и стимулирование использования ВЭР.

Для наиболее полного выявления и эффективного использования ВЭР на каждом действующем предприятии, в объединении при разработке паспорта предприятия обеспечивается учет всех образующихся ВЭР, возможных направлений использования и способов их утилизации. Все включаемые в план мероприятия по повышению уровня использования ВЭР должны быть экономически обоснованы. При ограниченности капиталовложений в первую очередь следует предусматривать мероприятия, осуществление которых обеспечивает наибольший экономический эффект.

Выход ВЭР зависит от факторов и режима работы технологической установки (агрегата). В общем случае суточный (и сезонный) выход ВЭР характеризуется значительной неравномерностью. Поэтому различают показатели удельного и общего выхода ВЭР - максимальный, средний и минимальный (гарантированный), как в суточном, так и сезонном разрезе. В любом случае утилизации ВЭР эффективность их использования определяется достигаемой экономией первичного топлива и обеспечиваемой за счёт этого экономией затрат на добычу, транспортирование и распределения топлива (энергии). Поэтому важное условие экономической эффективности ВЭР - правильное определение вида и количества топлива, которое экономится при их утилизации.

Одним из весьма перспективных направлений использования тепла слабо нагретых вод является применение так называемых тепловых насосов, работающих по тому же принципу, что и компрессорный агрегат в домашнем холодильнике. Тепловой насос отбирает тепло от сбросной воды и аккумулирует тепловую энергию при температуре около 90 °С, иными словами, эта энергия становится пригодной для использования в системах отопления и вентиляции.

Пример бережливости к использованию нефтепродуктов показывает разработанная в Гродненской области технология переработки различных марок автола, дизельного и веретенного масла, нигрола. Отслужившие свой срок в соответствующих агрегатах, машинах эти нефтепродукты не сжигаются на кострах и не сливаются в неположенных местах, а накапливается в таре и затем доставляются в Новоельнянский межагрорайснаб, что в Дятловском районе, в котором имеется специально созданный для их переработки участок. Оборудование для него закуплено в Канаде производит из этих отработанных нефтепродуктов дизельное и печное топливо, гидравлическое масло. В 2000 году здесь получено 70 т дизельного топлива, 450 - печного и 4,5 масла для гидросистем. По официальному заключению Белорусской государственной машиноиспытательной станции по всем без исключения параметрам это топливо соответствует ГОСТу. Дизтопливо также соответствует европейским нормам по составу выбросов в атмосферу и стандартам на топливо самых известных дизелестроительных компаний. На прошедшем здесь в 2001 году семинаре ученых, аграрников, специалистов-экологов, экспертов концерна "Белнефтехим" была продемонстрирована переработка 10 т отобранных нефтепродуктов, из которых получено 10 т дизельного топлива. Мощность участка по переработке этого вторичного энергетического сырья в межрайагроснабе составляет 15-17 тыс. т, а в Гродненской области такого сырья образуется 10 тыс. т.(4)

Экономия топлива зависит от направления использования ВЭР и схем топливо- и энергоснабжения предприятия. При тепловом направлении использования ВЭР экономия топлива определяется путём сопоставления количества тепла, полученного от использования ВЭР, с технико-экономическими показателями выработки того же количества и тех же параметров тепла в основных энергетических установках. При силовом направлении использования ВЭР выработка электроэнергии (или механической энергии) сопоставляется с затратами топлива на выработку электроэнергии (или механической энергии) в основных энергоустановках.

При определении экономической эффективности использования ВЭР сопоставляют варианты энергоснабжения, которые удовлетворяют потребности данного производства во всех видах энергии с учётом использования ВЭР, удовлетворяют те же потребности и без учёта использования ВЭР. Основными показателями сопоставимости этих вариантов служат: создание оптимальных (для каждого из вариантов) условий их реализации; обеспечение одинаковой надёжности энергосбережения; достижение необходимых санитарно-гигиенических условий и безопасности труда; наименьшее загрязнение окружающей среды.

Одно из основных направлений повышения эффективности производства и использование энергетических ресурсов в промышленности - увеличение единичной мощности агрегатов, концентрация производства и создание укрупнённых комбинированных технологических процессов. Особенно это эффективно для технологических процессов с большим выходом тепловых ВЭР, т.е. для предприятий химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности.

Создание крупных комбинированных производств позволяет использовать ВЭР одних процессов для нужд других, входящих в общий комбинированный комплекс.

В 17,9 млн Гкал в год оценивается потенциал вторичных энергоресурсов (пока используется только 2,7 млн), хотя технические возможности позволяют привлекать до 10 млн Гкал/год. Предстоит разработать механизмы экономической поддержки подобных мероприятий -- создание фондов стимулирования энергосбережения, использование определенной части (до 50 %) сэкономленных за счет этих мероприятий средств на премирование сотрудников и т.д.

Будет продолжена модернизация отечественных НПЗ с целью увеличения не только объемов переработки (с 14,3 до 16,8 млн т в 2010 г.), но и ее глубины (до 80 %) с получением высококачественных бензинов, дизельного топлива и других продуктов.

Перспективными являются

- горючие вторичные энергоресурсы. Общий их выход по республике оценивается в 580 тыс. т у.т. в год (метановодородная фракция производства полиэтилена; Х-масла, концентрат бисульфита щелока, льняная костра, отходы мазута).

- тепловые вторичные энергоресурсы. Общий выход тепловых вторичных энергоресурсов составляет 17,9млн. Гкал/год. Планируется увеличить использование к 2010 году: высокопотенциальных ВЭР в эквиваленте около 200 тыс. т у.т.; средне- и низкопотенциальных - в эквиваленте около 60 тыс. т у.т. Основными объектами с наличием тепловых вторичных энергоресурсов являются: ОАО "ГродноАзот", блоки получения серной кислоты на химическом заводе в г.Гомеле; ПО "Нафтан", Мозырский нефтеперерабатывающий завод.

И хотя пока нет технологий эффективной переработки ряда видов ископаемых и иных источников энергии, это не означает, что они не появятся в ближайшем будущем. Важно то, что не так уж и бедны наши недра и не так уж малы наши потенциальные возможности. Задача ученых - найти наиболее приемлемые для экологии и кошелька способы их использования.

Использование вторичных энергетических ресурсов не ограничивается лишь энергетическим эффектом - это и охрана окружающей среды, в том числе воздушного бассейна, уменьшение количества выбросов вредных веществ. некоторые из этих выбросов могут давать дополнительную продукцию, например, сернистый ангидрид, выбрасываемый с отходящими газами, можно улавливать и направлять на выпуск серной кислоты.(3)

Заключение

По мере увеличения затрат на добычу топлива и производства энергии возрастает необходимость в более полном использовании их при преобразовании в виде горючих газов, тепла нагретого воздуха и воды. Хотя утилизация ВЭР нередко связана с дополнительными капитальными вложениями и увеличением численности обслуживающего персонала, опыт передовых предприятий подтверждает, что использование ВЭР экономически весьма выгодно. На нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах капитальные вложения в утилизационные установки окупаются в среднем за 0,8 - 1,5 года.

Таким образом, повышение уровня утилизации вторичных энергетических ресурсов обеспечивает не только значительную экономию топлива, капитальных вложений и предотвращения загрязнения окружающей среды, но и существенное снижение себестоимости продукции нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - это энергия различных видов, покидающая технологический процесс или установку, использование которой не является обязательным для осуществления основного технологического процесса. Экономически она представляет собой побочную продукцию, которая при соответствующем уровне развития техники может быть частично или полностью использована для нужд новой технологии или энергоснабжения других агрегатов (процессов) на самом предприятии или за его пределами.

Список используемой литературы

1. Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П. Экономичекие основы экологии: C.-Пт., "Специальная литература", 1995,(БГЭУ);

2. Кравченя Э.М., Козел Р.Н., Свирид. Охрана труда и основы энергосбережения: Мн., УП "ТЕХНОПРИНТ",2004, (БГЭУ);

3. Самойлов М.В., Паневчик В.В., Ковалев А.Н. Основы энергосбережения: Мн., БГЭУ, 2002;

4. Михаилов В.В. Рационально использовать энергетические ресурсы: Мн., 1980г.(Нац. библ.);

5. Интернет: www.bobych.ru;

Размещено на Allbest.ru