Современные проблемы теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ)

Факультет инженерной экологии и городского хозяйства (ФИЭиГХ)

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции (ТГВ)

Реферат

Современные проблемы теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологий

Работу выполнил:

студент группы ТТм-1

Быстрова Елизавета Олеговна

Санкт-Петербург 2015

Содержание

Введение

1. Теплотехника, теплоэнергетика и теплотехнология

2. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)

2.1 Характеристики ВЭР горючих, тепловых и избыточного давления

2.2 Вторичные энергоресурсы в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологии

3. Вторичные энергетические ресурсы в России и в мире

Вывод

Список литературы



Введение

В повседневной жизни мы редко задумываемся о вращении земли о гигантских термических процессах, которые происходят внутри земли, о притяжении к другим планетам и звездам, о космических энергетических потоках. А знаете ли вы, что возобновляемые энергоресурсы, которые можно использовать с поверхности земли, хватит для развития человечества еще на много поколений?

К таким вторичным энергетическим ресурсам относятся: энергия солнца, энергия ветра, энергия водных потоков, энергия морских приливов и волн, высокопотенциальная геотермальная энергия, низкопотенциальная энергия земли, воздуха и воды, и другие. Также относятся промышленные и бытовые отходы, которые образуются в результате деятельности человека.

Все эти энергоресурсы образуются независимо от того, будут ли они полезно использованы человеком или нет.



1. Теплотехника, теплоэнергетика и теплотехнология

В нашем мире живут миллионы людей. Из них тысячи изучают теплоэнергетику и теплотехнику. Эти же тысячи и еще немного задумываются: «Что такое теплоэнергетика, теплотехника и теплотехнологии?».

Теплотехника - это отрасль техники, занимающаяся использованием и получением теплоты в разных сферах, таких как: транспорт, промышленность, сельское хозяйство и быт. Теплоэнергетика, в свою очередь, является отраслью теплотехники. Теплоэнергетика занимается преобразование теплоты в другие виды энергии. Теплотехнолгия - это совокупность методов, с помощью которых, на основе изменения теплового состояния материала сырья, преобразуется природное сырье в заданный товарный продукт.



2. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)

В основе энергетического хозяйства общества, лежат энергетические ресурсы. Энергетический ресурс - это носитель энергии, который в настоящее время или в перспективе может быть использован. Все энергоресурсы делятся на первичные энергоресурсы и вторичные энергоресурсы. Первичные энергоресурсы - это те ресурсы, которые не подвергались какой-либо переработке. К первичным энергоресурсам относятся: энергия солнца, природное топливо, энергия воды, ветра и другие ресурсы.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - это топливно-энергетические ресурсы, которые были получены как отходы, выбросы и сбросы производственного технологического процесса.

Вторичные энергоресурсы бывают:

· горючие - это те вторичные ресурсы, которые образуются в процессе производства основной продукции. Они обладают химической энергией и могут быть использованы в качестве топлива;

· тепловые - это физическая теплота отходящих газов, основной и вторичной продукции производства, нагретых металла и шлака, горячей воды и пара, отработанных в технологических установках, системах охлаждения;

· избыточного давления - это потенциальная энергия уходящих из установки газов, воды, пара, имеющих повышенное давление, которое можно применить перед выбросом в окружающую среду. При утилизации таких ВЭР получают электрическую или механическую энергию.

2.1 Характеристики ВЭР горючих, тепловых и избыточного давления

Характеристика горючих ВЭР. Источниками горючих ВЭР являются металлургическая, нефтеперерабатывающая, коксохимическая, химическая, лесная, деревообрабатывающая и другие отрасли промышленности, сельское и коммунальное хозяйство. энергетический топливный теплотехника

К горючим ВЭР относятся отходы, образующиеся в процессе производства основной продукции (газообразные, твердые или жидкие), у которых имеется химическая энергия и они могут быть использованы в качестве топлива. Например:

*доменный и коксовый газы;

*нефтяной пиролизный газ и крекинг-газ;

*отходы от производства аммиака;

*отходы гидролизного производства;

*древесные отходы;

*отходы целлюлозно-бумажной промышленности;

*сельскохозяйственные отходы (солома и ботва растений);

* городской мусор и другие.

Первые четыре ВЭР часто используются на производстве, реже же применяются последние виды отходов.

Характеристика тепловых ВЭР.

Тепловые ВЭР - это такие энергоресурсы как: физическая теплота отходящих газов котельных установок и промышленных печей, теплота рабочих тел, пара и горячей воды, которые были применены в агрегатах. Тепловые ВЭР бывают высокотемпературные (свыше 500?С), среднетемпературные (при температурах от 150?С до 500?С и низкотемпературные (температура ниже 150?С). Для утилизации тепловых ВЭР используют теплообменные аппараты, котлы-утилизаторы или специальные установки.

Характеристика ВЭР избыточного давления.

ВЭР избыточного давления с помощью турбин и электрогенераторов

могут быть использованы для производства механической работы и электроэнергии. Также ВЭР избыточного давления могут быть преобразованы в теплоту или холод.

2.2 Вторичные энергоресурсы в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологии

Подробнее рассмотрим вторичные энергетические ресурсы в трех сферах, таких как: теплоэнергетика, теплотехника и теплотехнология.

Рассмотрим внутренние энергетические ресурсы в теплотехнике. Так как теплотехника - это отрасль техники, которая занимается использованием и получением теплоты в разных сферах, исходя из этого рассмотрим ВЭР на примере металлургии.

Различают вторичные энергетические ресурсы:

- тепловые (запас тепловой энергии);

- топливные, или химические (запас химической энергии);

- потенциальные (запас потенциальной энергии).

Чаще встречаются тепловые. Бывают и комплексные ВЭР (доменный газ, при выходе из печи располагает тепловой, механической и потенциальной энергией).

Рассмотрим использование теплоты продуктов сгорания по теплотехническому (теплотехнологическому), энергетическому и комплексному направлению.

По теплотехническому направлению используется теплота дымовых газов для подогрева воздуха, который поступает в рабочую зону агрегата. Для снижения расхода топлива обычно применяют теплообменные аппараты (регенераторы, рекуператоры).

По энергетическому направлению используют теплообменный аппарат (котел-утилизатор). В данном аппарате, за счет теплоты продуктов сгорания из воды будет получен насыщенный или перегретый пар, который в дальнейшем пойдет на технологические нужды. Расход топлива останется неизменным.

При комплексном использовании теплоты продуктов сгорания сочетаются теплотехнические и энергетические направления. Для этого применяют энерготехнологические агрегаты. В таких агрегатах часть тепловой энергии идет на подогрев воздуха, а часть - на выработку пара.

Рассмотрим вторичные энергетические ресурсы в теплоэнергетике.

В нашем мире общечеловеческой проблемой, связанной с охраной природы, является утилизация отходов. Одним из типов отбросов человеческой жизнедеятельности являются энергетические отходы. Наибольшее количество отбросов возникает в промышленном производстве. Такие энергетические отходы и называют вторичными энергетическими ресурсами.

Классификация энергетических отходов.

Энергетическими отходами называется часть подведенной энергии, которая прямо или косвенно не используется как полезная для выпуска готовой продукции. Общие энергетические отходы равны разности между энергией, поступающей в технологический аппарат, и полезно используемой энергией.

Рис.1. Схема использования энергетических отходов: 1 - потребитель энергии; 2 - утилизационная установка.

Вторичные энергетические ресурсы можно разделить на два рода:

- первый род - это энергетический потенциал первичного энергоресурса, который был не до конца использован. Например, продукты неполного сгорания топлива, тепло конденсата, тепло дымовых газов, сбросных вод и другие;

- второй род - это, когда в ходе их обработки проявляются физико-химические свойства материалов. Например, тепло готовой продукции горючие газы доменных, фосфорных и других печей, теплота экзотермических реакций, избыточное давление жидкостей и газов, возникающее по условию протекания технологического процесса и другие.

Вторичные энергетические ресурсы первого рода нужно стремиться устранить или снизить их выход. После чего, их можно использовать.

Вторичные энергетические ресурсы второго рода - это побочный результат технологии. Тогда, зная, что это побочные результат, необходимо на их базе либо создать комбинированный энерготехнологический агрегат с выработкой одновременно энергетической и неэнергетической продукции, либо утилизировать при помощи специального утилизационного оборудования.

По запасу энергии ВЭР подразделяются на:

*горючие - запас энергии в виде теплоты сгорания.

*тепловые - в виде физической теплоты энергоносителя;

*избыточного давления - в виде потенциальной энергии избыточного давления;

· комбинированные - это совокупность вышеприведенных (горючие, тепловые, избыточного давления.

Каждый из этих видов ВЭР может быть первого или второго рода.

Для количественной оценки вторичных энергоресурсов рассматривают несколько показателей:

· выход - это количество ВЭР, образующихся в процессе производства в использующемся технологическом агрегате за единицу времени. Различают удельный и общий выход ВЭР.

· выработка энергии за счет ВЭР -- количество тепла, холода, механической работы или электроэнергии, получаемое в утилизационных установках. Различаются:

· возможная выработка - это максимальное количество тепла, холода, механической работы или электроэнергии, которое в ходе работы может быть получено за счет данного вида ВЭР, учитывая режимы работы агрегата (источника ВЭР и КПД утилизационной установки);

· экономически целесообразная выработка - это максимальное количество тепла, холода, механической работы или электроэнергии, которое уместность в утилизационной установке подтверждается экономическими расчетами с учетом энергоэкономического эффекта у потребителя;

· фактическая выработка - это фактически полученное количество тепла, холода, механической работы или электроэнергии на утилизационных установках.

Также можно выделить направления использования ВЭР. Они бывают такие:

· топливное направление - это использование горючих ВЭР в качестве топлива;

· тепловое направление - использование тепла, получаемого в качестве тепловых ВЭР или вырабатываемого за счет горючих ВЭР в утилизационных установках. В том числе выработка холода за счет ВЭР в абсорбционных холодильных установках;

· силовое (механическое) направление - использование механической энергии избыточного давления, получаемой в силовых установках за счет тепловых или горючих ВЭР;

· комбинированное направление - получение тепловой и электрической энергии на утилизационных ТЭЦ (УТЭЦ) за счет горючих или тепловых ВЭР.

Производство и использование вторичных энергетических ресурсов в хозяйстве является одним из важнейших и самым эффективным направлением энергосбережения.

3. Вторичные энергетические ресурсы в России и в мире

Согласно Энергетической стратегии России до 2020 г. экономический обоснованный потенциал возобновляемых источников энергии составляет 270 млн т условного топлива.

В то же время без учета большой гидроэнергетики использование ВЭР в России составляет 32 кг у.т. на 1 чел. в год. В США использование ВЭР в 10 раз больше, а в Финляндии в 70 раз больше чем в России.

В Латвии доля ВЭР в топливном балансе страны увеличилась до 36%. Лучше всех из европейских стран использует ВЭР Швейцария. В Швейцарии этот показатель достиг 41%.

Согласно предложению Еврокомиссии доля ВЭР к 2020 г. должна быть доведена до 20% у каждого члена ЕС. В электроэнергетике России этот показатель не превышает 1%, а по тепловой энергии составляет менее 5%.

Каковы причины необходимости использования ВЭР?

Причины необходимости использования ВЭР:

*запасы других энергоресурсов не безграничны;

*при сжигании органического топлива оно превращается в отходы, по массе превышающие первичное топливо;

*при массовой добыче изменяются ландшафты (карьеры, перемещенный грунт, золоотвалы и т.д.), изменяется уровень грунтовых вод;

*добыча нефти и газа может приводить к необратимой деформации земной коры;

*негативное воздействие на растительный и животный мир;

*глобальное потепление.

Если мы будем использовать возобновляемые ресурсы, то это позволит снизить потребление первичного топлива



Вывод

Современные проблемы. Интересное название. А ведь проблема теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологии были и раньше, только люди мало задумывались о ней, либо не задумывались вообще. Как важно думать об этом?

Прочитав материал электронных источников, становится ясным, что нужно непременно находить решение проблемы. По максимуму использовать вторичные энергетические ресурсы, которые были получены как отход, выбросы и сбросы. Также не забывать про возобновляемые энергоресурсы с поверхности земли. Ведь энергетические ресурсы - это носитель энергии, которой мы должны пользоваться. Использование вторичных ресурсов приведет к снижению использования первичного топлива и существенно отразится на экономике страны.



Список литературы

1. Данилова О.Л. Энергосбережение на предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства / справочно-методическое пособие под ред. О.Л. Данилова, П.А. Костюченко. - М.: ЗАО «Техпромстрой», 2006.-701с.

2. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №1715-р.

3. Федеральный закон от 23.11.09 №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». - 44 с.

4. ГОСТ 26691-85. Теплоэнергетика. Термины и определения. Издательство стандартов № 1986, «Стандартинформ» № 2005, 1987. - 7 с.

5. ГОСТ 53905-2010. Энергосбережение. Термины и определения. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2011. - 10 с.

6. Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях / под рук. О.Л. Данилова. - М: МЭИ, 2008. - 226 с.

7. Кравченя Э.М. Охрана труда и основы энергосбережения / учебное пособие, Э.М. Кравченя, Р.Н. Козел, И.П. Свирид. - Минск: Белорусский дом печати, 2008. - 288 с.

8. Сальников А.Х., Шевченко Л.А. Нормирование потребления и экономия топливно-энергетических ресурсов. Методические указания по расчету норм расхода ТЭР для зданий жилищно-гражданского назначения- М.: Энергоатомиздат, 1986. - 240 с.

9. Ледовский С.Д. Стратегия повышения энергоэффективности в муниципальных образованиях. Использование возобновляемых энергоресурсов С.Д. Ледовский // Энергосовет. - 2015. - № 4(41). - С.8-14.

Размещено на Allbest.ru

...