Особливості використання вторинних енергетичних ресурсів

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Коротко охарактеризуйте існуючі види енергетичних ресурсів

Енергоресурси поділяють на первинні та вторинні.

Первинні енергоресурси -- це природні ресурси, які не переробляли і не перетворювали: сира нафта, природний газ, вугілля, горючі сланці, вода річок і морів, гейзери,вітер тощо.

У свою чергу, первинні ресурси (або види енергії) поділяють на поновлювані і непоновлювані. Непоновлювані джерела енергії -- це природньо утворені й накопичені в надрах планети запаси речовин, здатних за певних умов звільняти енергію, що міститься в них. Такими є викопне органічне паливо (вугілля, нафта, природний газ, торф, горючі сланці), ядерне паливо. Поновлювані джерела енергії -- ті, відновлення яких постійно здійснюється в природі (сонячне випромінення, біомаса, вітер, вода річок та океанів, гейзери тощо), і які існують на основі постійних чи періодично виникаючих в природі потоків енергії, наприклад: сонячне випромінювання (біомаса, енергія сонця, вітру, хвиль); гравітаційна взаємодія Сонця, Місяця і Землі (наслідком якої є, наприклад, морські припливи та відпливи); теплова енергія ядра Землі, а також хімічних реакцій і радіоактивного розпаду в її надрах (геотермальна енергія джерел гарячої води -- гейзерів). Крім природних джерел поновлюваних енергоресурсів, сьогодні дедалі більшого значення набувають антропогенні, до яких належать теплові, органічні та інші відходи діяльності людства.

Вторинні енергетичні ресурси (ВЕР) - це енергія різних видів, що покидає технологічний процес або установку, використання якої не є обов'язковим для здійснення основного технологічного процесу.

В даний час особливо великі втрати теплоти на електростанціях, у металургійній, хімічній, нафтовидобувній і нафтопереробній промисловості, в сільському господарстві.

2. Наведіть класифікацію вторинних енергетичних ресурсів

ВЕР поділяються на три основні групи: надлишкового тиску, горючі і теплові.

ВЕР надлишкового тиску - це потенційна енергія покидають установку газів, води, пара з підвищеним тиском, що може бути ще використана перед викидом в атмосферу. Основний напрямок використання таких ВЕР - силове (для отримання електричної або механічної енергії).

Горючі ВЕ- це горючі гази і відходи одного виробництва, які можуть бути застосовані безпосередньо у вигляді палива на інших виробництвах. До них можна віднести: тріски, тирсу, стружку (у деревообробній промисловості); тверді і рідкі паливні відходи хімічної та нафтопереробної промисловості; доменний газ (у металургійній промисловості). Головні труднощі використання горючих ВЕР - домішки, які можуть забруднювати навколишнє середовище, викликати корозію котельні апаратури, осідати на поверхні водогрійних труб.

Теплові ВЕ- це фізична теплота відхідних газів основної та побічної продукції виробництва; золи та шлаку, гарячої води та пари; робочих тіл систем охолодження технологічних установок. Теплові ВЕР використовують для отримання тепла, безпосередньо передаючи його відповідним теплоносія (підігрівають потоки, виробляють пар). Залежно від температури їх підрозділяють на високо-і низькопотенційних.

Високопотенціальні теплові ВЕР (з температурою вище 120 ° С) використовують для вироблення пари в котлах-утилізаторах.

Низькопотенційної теплової ВЕР (з температурою 50-120 ° С) використовують в основному для роботи енергетичних установок (підігрів води для котельних установок).

Основні труднощі їх використання - великі капітальні витрати через малу рушійної сили (температурної) для передачі тепла і забруднення домішками. Ефективним є використання низькопотенційних теплових ВЕР для отримання штучного холоду в абсорбційних холодильних машинах.

3. Проаналізуйте техніко-економічні показники низькотемпературних КВГ

Котлы на отходящих газах (КОГ) технологических агрегатов (главным образом печей) называются также котлами-утилизаторами(КУ). Такие котлы выполняются как паровые с давлением до 4,5 Мпа и с температурой перегретого пара до 450 °С.

Паровые КОГ в СССР выпускаются преимущественно как водотрубные, с многократной принудительной или естественной циркуляцией, и в настоящее время только Белгородский завод энергетического машиностроения производит их более 60 видов. Некоторые конструкции КОГ имеют газотрубное исполнение.

Наибольшее распространение находят унифицированные КОГ общего назначения Белгородского завода энергетического машиностроения: КУ-40-1, КУ-60-2, КУ-80-3, КУ-125, КУ-150. Они предназначены для установки за мартеновскими, нагревательными печами и другими технологическими агрегатами. В обозначении типа КУ первое, двух- или трехзначное число указывает расчетный для него расход продуктов сгорания в тыс. м3/ч для 0°С, а второе, однозначное число -- порядковый номер модификации.

Котлы, рассчитанные на начальную температуру поступающих газов 850 °С с конечной 213...252 °С, в зависимости от типа и давления имеют следующую производительность, т/ч (в числителе -- при давлении 4,5 МПа, в знаменателе -- 1,8 МПа): --/13 для КУ-40-1; 19,9/19 для КУ-60-2; 26,9/25,8 для КУ-80-3; 33,9/32,6 для КУ-Ш0-1; 42,4/40,8 для КУ-125; --/50,5 для КУ-150. Производительность при работе на газах с начальной температурой 650°С (конечная 216...242°С) ниже: 13,8/12,8 для КУ-60-2; 18,4/17,8 для КУ-80-3; 23,2/21,8 для КУ-Ю0-1; 29,4/27,2 для КУ-125.

Котлы изготавливаются из унифицированных змеевиковых секций, имеют многократную принудительную циркуляцию и П-образную компоновку газоходов. Котлы обладают большим аэродинамическим сопротивлением (порядка 1,2 кПа/м2), при работе на отходящих газах с механическими примесями быстро засоряются. Газоплотность КОГ низка и подсос воздуха к газам значителен. КОГ за мартеновскими печами устанавливаются для каждой печи, а при утилизации газа нагревательных печей возможна установка одного котла на несколько агрегатов.

Для утилизации газов конвертерного процесса используются упомянутые ранее ОКГ. Продувочные газы кислородно-конвертерного процесса имеют температуру до 1800 °С, засорены уносом, содержат на выходе из конвертера до 90. ..95 % СО. Перед сбросом в атмосферу необходимы их очистка и дожигание СО (превращение в С02). ОКГ выполняются как радиационно-конвективные с достаточно глубоким охлаждением газов и радиационные, т. е. не содержащие конвективной части, с охлаждением примерно до 1000 °С.Первые в теплотехническом отношении значительно эффективнее, но дороже. По сути, радиационные ОКГ предназначены не так для теплоутилизации, как для обеспечения работы газоочистки (температура газов должна быть не выше 1000°С).

В химической промышленности типы применяемых КОГ многочисленны и разнообразны. Распространены котлы типа СКУ (серный котел-утилизатор) с горизонтальным расположением, газотрубные: СКУ-0,5/4; 1/4; 1,7/4; 7,6/4; 7/25 и водотрубные: СКУ-7/40; 8/40; 14/40. Эти котлы имеют многократную принудительную циркуляцию.Здесь в числителе указано давление пара, кгс/см2*, а в знаменателе --паропроизводительность, т/ч. В котлах СКУ-0,5/4 и СКУ-1/4 помимо охлаждения газов происходит конденсация содержащейся в них серы.

Вследствие наличия в ДГ газообразных горючих компонентов (сероводород) в конструкции котлов СКУ-1,7/4 и СКУ-7,6/4 предусмотрены специальные предтопки с горелками и огнеупорными кирпичными решетками, стабили-зирующими горение.

В сернокислотном производстве применяются также вертикальные водотрубные котлы с естественной циркуляцией ПКК-10/40, КС-200 ВТКУ, КС-450 ВТКУ, СЭТА-Ц-100-1 (цифры после букв КС показывают производительность печи по шихте, т/сут).

В азотном производстве основные КОГ -- газотрубные, с естественной циркуляцией, вертикальные, с выносным паросборником и горизонтальные.

Усложнение работы КОГ вследствие засорения уносом теплообменных поверхностей имеет место и на предприятиях других отраслей промышленности. В частности, это происходит в КОГ за мартеновскими печами при переходе на кислородную плавку. Применение кислорода для продувки ванны резко увеличивает запыленность отходящих газов перед котлом (до 10.... 15 г/м3), что приводит к образованию отложений на его поверхностях нагрева. Аэродинамическое сопротивление котла резко возрастает, паропроизво-дительность снижается в два-три раза. Котел останавливают на очистку. Продолжительность его работы составляет 40...60 % времени работы печи.

Для очистки поверхностей нагрева применяются водяная обмывка, паровая обдувка, дробеочистка, виброочистка, импульсная очистка. Эффективность всех этих способов недостаточна. Задачу может решить устройство высоко- эффективной предочистки дымовых газов сухим способом или разработка конструкций незасоряемых котлов, но и то и другое пока не реализовано.

Весьма важна степень уплотнения ограждающих конструкций котла, так как подсос воздуха через них достигает 40 % от объема проходящего газа, что снижает теплотехнические показатели КОГ, повышает потребляемую мощность тяговых устройств, газоочистки. В перспективе привлекают внимание котлы с объемно охлаждаемой топкой, т. е. развитыми радиационными поверхностями в активном топочном объеме, и котлы, где процесс осуществляется по принципу кипящего слоя с погруженными в него поверхностями нагрева.

Эффективны энерготехнологические агрегаты (ЭТА). В них конструктивно объединены технологический и энергетический процессы, что позволяет получить оптимальный коэффициент общего теплоиспользования. ЭТА должны обеспечить высокий технологический использование теплоты сочетается с удовлетворением потребностей технологии уровень, энергетическую эффективность, надежность, долговечность работы, экономичность эксплуатации. При этом.Комбинированные

установки компактны, теплопотери для них минимальны. Применение ЭТА возможно в разных отраслях промышленности. Так, в черной металлургии они разработаны и внедряются на основе крупных металлонагревательных печей прокатного производства, однако их качественный уровень пока недостаточен.

Поскольку КОГ выпускается заводом-изготовителем практически на основе представленных заказчиком технических (исходных) условий, его тепловой расчет выполняется на том же заводе.

4. Наведіть приклади застосування теплових насосів та теплових трансформаторів в судновій енергетиці

Источниками серьёзного загрязнения окружающей среды также являются уходящие газы вспомогательных котлов (ВК). С ними выбрасывается в атмосферу около 200 компонентов вредных веществ, среди которых диоксид азота NO2, диоксид углерода СО2, диоксид серы SO2, сернистый ангидрид SO3, зола, а также канцерогенные вещества элементов неполного сгорания топлива. Токсичные вещества, содержащиеся в дымовых газах ВК, отрицательно влияют на биосферу и человека, вызывая такие хронические заболевания как атеросклероз, корональные и дегеративные заболевания сердца, хронический бронхит, бронхиальная астма и т.д. Как один из путей решения этих проблем может рассматриваться применение на судах теплонасосных установок (ТНУ) для выработки водяного пара, источником потребляемой теплоты низкого потенциала (в испарителе) у которых бы были вторичные тепловые ресурсы ГД и ВД.

Это позволило бы, во-первых, утилизировать сбрасываемую теплоту, уменьшив тем самым тепловое загрязнения окружающей среды, во-вторых, отказаться от работы ВК на ходовом и, возможно, стояночном режимах судна, а следовательно понизить загрязнение окружающей среды токсичными компонентами уходящих дымовых газов и, в-третьих, сэконо- мить невозобновляемые источники энергии.

Тепловые трансформаторы повышают давление пара до уровня, требуемого потребителям. Эти устройства разделяются на пароструйные (эжектирующие), механические (компрессоры) и термохимические (использующие теплоту экзотермических реакций). Пароструйные нуждаются в паре высокого давления для эжекционного сжатия пара низкого давления, имеют небольшой КПД (до 25 %), но просты и дешевы. Механические трансформаторы работают с электроприводом, сравнительно дороги, зато КПД их намного выше (до 60 %). Термохимические экономичны, однако имеют большие габаритные размеры и обладают рядом эксплуатационных недостатков.

5. Наведіть методику розрахунку економії умовного палива внаслідок паливного напрямку використання ВЕР

Экономия топлива в целом зависит от направления использования ВЭР и схемы энергоснабжения предприятия, где они используются. Различают направления: тепловое, электроэнергетическое, топливное и комбинированное.

При тепловом направлении использования и раздельной схеме энер-госнабжения предприятия экономию топлива Вэк, т у. т., определяют по формуле енергетичний вторинний утилізатор тепловий

Вэк = Ьз * Q = Ьз * Q * 5, (13.8)

где Ьз - удельный расход топлива на выработку теплоэнергии в замещаемой котельной установке, т у. т./ГДж (Гкал); би - использование тепловых ВЭР, ГДж (Гкал); бт - выработка тепловой энергии за счет ВЭР в утилизационной установке, ГДж (Гкал); 5 - коэффициент использования тепловой энергии, выработанной за счет ВЭР.

При использовании ВЭР для получения холода в абсорбционных хо-лодильных установках экономию топлива можно определить по формуле (13.8), подставляя вместо Q количество выработанного холода Ох, деленное на холодильный коэффициент:

Вэк = Ьз * О/е. (13.9)

При электроэнергетическом направлении использования ВЭР экономия топлива равна, кг у. т. (т у. т.):

Вэк = Ьз * W, (13.10)

где Ьз - удельный расход топлива на выработку электроэнергии в замещаемой электростанции, кг у. т. (т у. т.)/ кВт-ч; W - выработка электрической энергии, кВт-ч.

При топливном направлении использования горючих ВЭР экономия топлива определяется из выражения

Вэк = Ви * ПвЭр/Пт. (13.11)

Здесь Ви - величина использования горючих ВЭР, т у. т.; пВЭР - КПД

топливоиспользующего агрегата при работе на горючих ВЭР; пт - КПД того же агрегата при работе на первичном топливе.

Исходя из расчетов экономии топлива за счет использования ВЭР определяется коэффициент утилизации ВЭР, характеризующий степень использования отдельных видов ВЭР на предприятии, в холдинге, по городу, области, отрасли промышленности и т. д.

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru