Министерство  образования и науки РФ

     Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

     высшего профессионального образования

     «Национальный исследовательский технологический  университет «МИСиС» 

     НОВОТРОИЦКИЙ  ФИЛИАЛ 
 

     Факультет                            Металлургических технологий

     Кафедра                               Металлургические технологии

     Специальность                    150101 «Металлургия черных металлов» 
 
 

     Реферат

     по  дисциплине: «Ресурсосбережение»

     по  теме: Утилизация вторичных энергетических ресурсов металлургического производства 
 
 

     Выполнил  студент________________________________М.А.Иванова

     Группа____________________________________________МЧМ–07–52

     Проверил_______________________________________Е.П. Большина 
 
 

     Новотроицк 2011 

Содержание 

Введение 3

1 Классификация вторичных  энергетических ресурсов  промышленности 4

2 Характеристика ВЭР  черной металлургии 7

3 Характеристика ВЭР  цветной металлургии 14

4 Особенности утилизации  низкопотенциального  тепла 17

Заключение 23

Список  используемых источников 25 

 

     

     Введение 

     Прогрессивное направление и развитие промышленности – создание безотходных производств, по технологии которых используются все элементы производственного  процесса, а также энергия реакции  технологических процессов для  получения полезной продукции.

     Роль  вторичных энергетических (ВЭР) и  материальных (ВМР) ресурсов в металлургии  трудно переоценить. Если энергетические ресурсы формируются непосредственно  на металлургических предприятиях, то материальные ресурсы образуются не только в самой отрасли, но и в  других отраслях производства и потребления.

     Количество  образующихся вторичных энергетических ресурсов достаточно велико. Поэтому  полезное их использование – одно из важнейших направлений экономии энергетических ресурсов. Утилизация этих ресурсов связана с определёнными  затратами, в том числе и капитальными, поэтому возникает необходимость  экономической оценки целесообразности такой утилизации.

     Под ВЭР понимают энергетический потенциал  продукции, отходов, побочных и промежуточных  продуктов, образующихся при технологических  процессах, в агрегатах и установках, который не используется в самом  агрегате, но может быть частично или  полностью использоваться для энергосбережения других агрегатов (процессов).

     Термин  “энергетический потенциал” здесь  следует понимать в широком смысле, он означает наличие определённого  запаса энергии – химически связанного тепла, физического тепла, потенциальной  энергии избыточного давления и  напора, кинетической энергии и др. Химически связанное тепло продуктов  топливоперерабатывающих установок (нефтеперерабатывающих, газогенераторных, коксовальных, углеобогати- тельных и др.) к ВЭР не относятся.

1 Классификация вторичных  энергетических ресурсов промышленности 

     ВЭР промышленности делятся на три основные группы:

     – горючие,

     – тепловые,

     – избыточного давления.

     Горючие (топливные) ВЭР – химическая энергия отходов технологических процессов химической и термохимической переработки сырья, а именно это: – побочные горючие газы плавильных печей (доменный газ, колошниковый, шахтных печей и вагранок, конверторный и т.д.),

       – 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, не используемые (не пригодные)  для дальнейшего технологической  переработки, 

       – отходы деревообработки, щелока целлюлозно-бумажного производства.

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

     Тепловые ВЭР – это тепло отходящих газов при сжигании топлива, тепло воды или воздуха, использованных для охлаждения технологических агрегатов и установок, теплоотходов производства, например, горячих металлургических шлаков.

     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.

     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.

     ВЭР избыточного давления (напора) – это потенциальная энергия газов, жидкостей и сыпучих тел, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением (напором), которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жидкостей, газов, сыпучих тел или при выбросе их в атмосферу, водоёмы, ёмкости и другие приёмники. Сюда же относится избыточная кинетическая энергия.

     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 бес компрессорных турбинах для  выработки электрической энергии [1]. 
 
 
 
 
 

Таблица 1 - Общая  характеристика ВЭР промышленных предприятий

 

2 Характеристика ВЭР черной металлургии

 

     Эта отрасль промышленности России занимает первое место по вовлечению вторичных  энергетических ресурсов. Их суммарный  выход в пересчете на условное топливо равен 30-50 млн т/год при  максимально возможном показателе утилизации около 20 млн т.

     На  долю черной металлургии приходится около 40% тепловых и до 80% горючих ВЭР, применяемых в промышленности. Потребности предприятий с полным металлургическим циклом в топливе (без угля для коксования) только на 30-40% покрываются за счет его привоза и на 60-70% — вторичными энергетическими ресурсами).

     По  виду потенциала ВЭР черной металлургии  представлены всеми группами (горючие, тепловые, избыточного давления). К  горючим прежде всего относятся  доменный, конвертерный и коксовый газы. Они же являются высокопотенциальными тепловыми выбросами с температурой от 300 до 1600 °С, а доменный газ обладает также избыточным давлением. Из металлургических печей выносится 30-50 % тепла, охлаждающими элементами воспринимается 8-20 % и до 5 % рассеивается в окружающую среду.

     Наиболее  мощным вторичным энергетическим ресурсом является доменный, или, точнее, колошниковый газ. В частности, за счет его сжигания в газовом балансе металлургических предприятий покрывается 35-45% потребности в теплоте. Характеристика колошникового газа: температура 175-250 °С, выход 1100-2200 м/т чугуна; состав, %: 23-40 CO, 12-22 CO₂, 1,5-6,0 H₂, остальное - азот; теплота сгорания ~4 МДж/м; давление на колошнике до 0,4 МПа.

     Очищенный от пыли колошниковый газ [2] применяется главным образом в доменных воздухонагревателях, энергетических котлах, для отопления коксовых батарей, нагревательных колодцев и печей прокатного производства. В данных случаях реализуется его горючий и тепловой потенциалы. Первый обусловлен горением СО до СО₂.

     Кроме того, доменный газ, обладая избыточным давлением, используется также в  газовых бескомпрессорных турбинах. В 80-е гг. 20 в. себестоимость электроэнергии, вырабатываемой в них, была в 1,5-2,0 раза ниже получаемой на ТЭЦ завода и в 3,0-3,5 раза меньше, чем в единой энергетической системе (срок окупаемости не более двух лет).

     В США, Японии, Великобритании, Франции, Германии имеются десятки газотурбинных установок, работающих на колошниковом газе. Германия, установив, в частности, газовые турбины на всех крупных доменных печах, ежегодно вырабатывает на них до 360 млн кВт-ч электроэнергии.

     К ВЭР доменного производства относится  также теплота отходящих газов  воздухонагревателей, составляющая 15-20% от ее расхода на подогрев доменного дутья. Их температура колеблется в пределах 150-600 °С. Они могут быть использованы для выработки пара, горячей воды или для подогрева доменного газа перед входом в газовую турбину.

     Вторым (после доменного) по значению источником оксида углерода на предприятиях черной металлургии является конвертерный газ. Его усредненный состав при плавке с верхней и нижней продувкой, %: 67-79 СО, 13-16 СО₂, по 0-3 Н₂ и Н₂О, 5-14 N₂. Теплота сгорания газа составляет 8,4-9,2 МДж/м при его температуре на выходе из конвертера 1400-1600 °С.

     Расчеты показывают, что на крупном заводе с производительностью порядка  7 млн т/год конвертерной стали выход газа составляет ~570 млн т/год, или около 130 млн м в пересчете на природный газ (при теплотворной способности последнего на уровне 40 МДж/м³). Таким образом, при выплавке 1 т стали с конвертерными газами выносится энергетический потенциал, равный 17-20 м природного газа.