Вторичные энергетические ресурсы и их использование

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра технологии важнейших  отраслей промышленности

 

 

РЕФЕРАТ

На тему:

ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

Минск  2011

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Общая характеристика ВЭР…………………………………………………....4

2.Виды и источники ВЭР…………………………………………………………6

3.Основные направления использования ВЭР…………………………………..9

4.Использование ВЭР в Республике Беларусь…………………………………..12

Заключение………………………………………………………………………...15

Список использованной литературы…………………………………………….17

 

ВВЕДЕНИЕ

Любой технологический процесс  требует определенного расхода  топлива, электрической и тепловой энергии. В результате химических реакций и механических воздействий горючие газы, теплоносители, газы и жидкости с избыточным давлением выделяют тепло. Эти энергетические ресурсы, как правило, используются не в полном объеме или не используются вовсе. Значительные затраты на сооружение и особенно на эксплуатацию современных технологических систем заставляют искать новые пути экономии средств и совершенствования всех видов энергии, в первую очередь, за счет ее повторного использования.  
 Создание безотходных производств, по технологии которых используются все элементы производственного процесса, а также энергия реакции технологических процессов для получения полезной продукции – прогрессивное направление развития промышленности. Получаемая извне 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 также будут существовать технологические процессы с материальными и энергетическими отходами. 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; такие неиспользуемые энергетические отходы называют вторичными энергетическими ресурсами. 
 Количество образующихся вторичных энергетических ресурсов достаточно велико. Поэтому полезное их использование – одно из важнейших направлений экономии энергетических ресурсов. Однако задача максимального использования ВЭР имеет не только экономическое, но и социальное значение, поскольку снижение расходов топлива, обеспечиваемое использованием ВЭР, уменьшает вредные выбросы и снижает загрязнение окружающей среды. 
  Стоит отметить, что утилизация этих ресурсов связана с определёнными затратами, в том числе и капитальными, поэтому возникает необходимость экономической оценки целесообразности такой утилизации.

 

 

 

 

1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ВЭР

Вторичные энергоресурсы  — низкопотенциальные источники тепловой энергии, использование которых позволяет снизить сжигание органического топлива и тем самым уменьшить загрязнение окружающей среды. Такими источниками, например, являются различные нагретые технологические газы (отходящие газы котельных установок, сушилок, печей), удаляемый вентиляционный воздух, нагретая вода от систем охлаждения технологического оборудования или продуктов производства, сточных вод.

Другими словами, вторичные  энергетические ресурсы – это  сырье, материалы, изделия и отходы производства, которые образуются при  производстве продукции и могут  быть в дальнейшем применены в  производственном процессе при изготовлении новой продукции. Использование  вторичных ресурсов, как правило, экономически предпочтительнее добычи, обогащения и подготовки первичных  ресурсов.

Кроме того, ВЭР в качестве основного сырья дают и значительный экологический эффект. Утилизация отходов  позволяет более бережно расходовать  природные ресурсы, например: 1 т  макулатуры экономит 4 м³ древесины. Таким образом, масштабы сбора и переработки макулатуры позволяют ежегодно сберегать от вырубки более 75 тыс. га лесных массивов.

Необходимо отметить, что также определяются и разумные границы и объемы использования вторичных ресурсов, не ухудшающие качество продукции. Для этого, во-первых, рассчитывают выход вторичных энергетических ресурсов – количество ВЭР, которые образовались в данной установке за определенную единицу времени и годны к использованию в данный период времени. Общий выход вторичных энергетических ресурсов за рассматриваемый период времени (сутки, месяц, квартал, год) определяют исходя из удельного или часового. Только часть энергии из общего выхода ВЭР может быть использована как полезная. Поэтому для оценки реального потенциала вторичного энергетического ресурса, пригодного к использованию, рассчитывают возможную выработку энергии за счет вторичных энергетических ресурсов. Выработкой за счет ВЭР называется количество тепла, холода, электроэнергии, полученное за счет ВЭР в утилизационной установке. Выработки подразделяются на: возможную – максимальное количество энергии, которое можно получить при работе установки; экономически целесообразную – с учетом ряда экономических факторов (затраты труда, например); планируемую – количество энергии, которую предполагается получить в определенный период времени при вводе вновь или модернизации имеющихся утилизационных установок; фактическую – энергию, реально полученную за отчетный период. На основе результатов расчета экономии топлива за счет использования ВЭР определяется степень утилизации вторичных энергоресурсов на предприятии.

Во-вторых, внедряются ресурсосберегающие и безотходные процессы, мероприятия по снижению материалоемкости, изыскиваются варианты взаимозаменяемости отдельных видов ресурсов. Дополнительными источниками улучшения использования производственных мощностей, материальных и трудовых ресурсов являются использование опыта передовых объединений, проведение аттестации и рационализации рабочих мест, бригад и цехов, широкое внедрение лицевых счетов экономии материалов, переход на многосменную работу. Установленный предприятию плановый резерв производственных мощностей в необходимых случаях также можно использовать для принятия дополнительного плана. Разработана форма об образовании и использовании вторичных энергоресурсов. Более того, создается информационный банк данных об энергоресурсах с целью накопления сведений о наличии этих ресурсов и их потенциальных потребителях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВИДЫ И ИСТОЧНИКИ  ВЭР

Выделяют следующие основные виды вторичных энергетических ресурсов: горючие, избыточного давления, тепловые.

1. Горючие вторичные энергетические ресурсы.  
К горючим вторичным энергетическим ресурсам относятся образующиеся в процессе производства основной продукции газообразные, твердые или жидкие отходы, которые обладают химической энергией и могут быть использованы в качестве топлива. Источником горючих вторичных энергетических ресурсов являются лесная и деревообрабатывающая промышленность, химическая промышленность, сельское и коммунальное хозяйство.

К горючим вторичным энергетическим ресурсам относятся:

- древесные отходы;

- отходы гидролизного  производства;

- отходы целлюлозно-бумажной  промышленности;

- отходы от производства  аммиака, капролактама;

- сельскохозяйственные отходы (солома и ботва растений);

- городской мусор.

В настоящее время большое  внимание уделяется утилизации твердых  древесных отходов, лигнина, отходов  сельскохозяйственного производства. В лесной и деревообрабатывающей промышленности приблизительно половина заготавливаемой древесины идет в отходы. Одной из первостепенных задач является их утилизация путем  сжигания с целью получения теплоты.

Древесные отходы делятся  на несколько типов:

- лесосечные отходы (неодревесневшие молодые побеги, хвоя, листья);

- стволовая древесина,  кора и древесная гниль.

Древесина по своему составу  включает такие же компоненты, что  и твердое топливо, за исключением  серы. Особенностью древесных отходов  некоторых производств является повышенная влажность. Отходы лесозаготовительных  предприятий имеют влажность 45-55%. При этом влажность коры достигает 80%. Отходы деревообрабатывающего и  мебельного производства имеют влажность 10-20%. Однако древесина имеет большой  выход летучих веществ, что благоприятствует, несмотря на повышенную влажность, устойчивому  процессу горения.

Мелкие древесные отходы различаются также по гранулометрическому  составу:

- древесная пыль с частицами  менее 0,5 мм;

- опилки - менее 5-6 мм, щепа после рубильных машин - менее 30 мм;

- крупная щепа с размерами  частиц более 30 мм.

Гранулометрический состав определяют просеиванием через сито. Способы сжигания древесных отходов  зависят от гранулометрического  состава и влажности. Древесную  пыль без включения абразивных частиц сжигают факельно-вихревым способом, при наличии абразивных частиц - в циклонных топках. Более крупные  отходы эффективно сжигать в слоевых  топках с "кипящим" или плотным  слоем. Первичная переработка местных  древесных отходов может включать изготовление брикетов, что позволяет  сжигать их в топках с плотным  слоем.

Процесс сжигания древесных  отходов включает предварительную  сортировку и сушку. Сжигание проводится в топке с "кипящим" слоем  с частичной рециркуляцией дымовых  газов. Это обеспечивает полное сгорание топлива, выносимого с отходящими газами. Сжигание производится с целью получения  теплоты и передачи ее энергоносителю - пару или горячей воде, которые  могут непосредственно направляться потребителю.

Теплота может также преобразовываться  в электричество с помощью  паровой или газовой турбины. В настоящее время в Германии, Финляндии, Швеции и других странах  на основе отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности, включающих остатки  лесосечных отходов, стружки и отходов  фрезерно-отрезных станков, изготавливаются  гранулы (пиллеты).

Древесные гранулы по сравнению  с исходным сырьем, которое используется самостоятельно в виде топлива, имеют  более низкую влажность (W=8%), высокую  плотность (р принимает значения от 1100 до 1300 кг/м3) и теплоту сгорания (Q=19 МДж/кг). Их длина равна 20-50, а диаметр - 4-10 мм. Древесные гранулы в отличие от обычной древесины становятся конкурентоспособными наряду с другими видами твердого, жидкого и газообразного топлива. Их выгодно перевозить на большие расстояния, они занимают меньше места при хранении.

Технология изготовления гранул включает крупное дробление, сушку, мелкое дробление, прессование, охлаждение, сортировку, расфасовку. При  изготовлении гранул никакие добавки  не используются, так как в качестве связующих выступают естественные смолы, лигнин. Для сушки в качестве источника энергии используются некондиционные отходы после сортировки гранул.

Для производства гранул требуется 3% энергии от их потенциала. Данный вид топлива может сжигаться  в котлах с механизированной или  ручной подачей. Таким образом, горючие  вторичные энергетические ресурсы  позволяют замещать первичное топливо, которое закупается за рубежом, и тем самым увеличивают производство энергии за счет собственных энергоресурсов.

 

2. Вторичные энергетические 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 бескомпрессорных турбинах для выработки электрической энергии.

 

3. Тепловые вторичные энергетические ресурсы. К тепловым вторичным энергетическим ресурсам относится физическая теплота отходящих газов котельных установок и промышленных печей, основной или промежуточной продукции, других отходов основного производства, а также теплота рабочих тел, пара и горячей воды, отработавших в технологических и энергетических агрегатах. Для утилизации тепловых вторичных энергетических ресурсов используют теплообменники, котлы-утилизаторы или тепловые агенты. Рекуперация теплоты отработанных технологических потоков в теплообменниках может проходить через разделяющую их поверхность или при непосредственном контакте.

Тепловые вторичные энергетические ресурсы могут поступать в  виде концентрированных потоков  теплоты или в виде теплоты, рассеиваемой в окружающую среду. В промышленности концентрированные потоки составляют 41%, а рассеиваемая теплота - 59%. Концентрированные  потоки включают теплоту уходящих дымовых  газов печей и котлов, сточных  вод технологических установок  и жилищно-коммунального сектора.

Тепловые вторичные энергетические ресурсы делятся на:

- высокотемпературные (с температурой носителя выше 500°С);

- среднетемпературные (при температурах от 150 до 500°С);

- низкотемпературные (при температурах ниже 150°С).

 

3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЭР

Основными направлениями  использования ВЭР являются:

1. топливное (ВЭР используются непосредственно в качестве топлива);
2. тепловое (ВЭР используются непосредственно в качестве тепла или для выработки тепла в утилизационных установках);
3. силовое (ВЭР используются непосредственно в виде электрической или механической энергии, полученной в утилизационных установках);
4. комбинированное (ВЭР используются непосредственно как электрическая/механическая энергия и тепло, полученные одновременно в утилизационных установках за счет ВЭР).