Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

по энергосбережению на тему:

«Экономия топлива за счет использования ВЭР (вторичных энергетических ресурсов).

Выполнила: Студентка гр. № 308137

Пальтер Марина

Проверил: преподаватель

Кравченко Е.В.

Минск 2007

ВВЕДЕНИЕ

Трудно представить себе людей, выбрасывающих деньги в окно, а уж тем более в дымовую трубу. Но часто мы замечаем, особенно в зимние морозные дни, как высокие столбы дыма из печных и заводских труб простираются далеко в небо. Со струями дыма в заоблачную высь уходит и безвозвратно теряется тепло, которое могло бы быть использовано здесь, на земле. Ведь дымовые газы, и притом в огромных количествах, уходят с температурой 150° С и более.

Особенно велики выделения тепла в промышленности, так как многие технологические процессы связаны с термической обработкой продукции, а температура продуктов сгорания от печей часто составляет 800--1000°С.

Запасы тепловой энергии, содержащиеся в отходах, побочных и промежуточных продуктах производства, которые могут быть вновь возвращены в технологический цикл или использованы для энергоснабжения различных установок и агрегатов, обычно называют вторичными энергетическими ресурсами.

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. Это энергетический потенциал (запас энергии в виде физической теплоты, потенциальной энергии избыточного давления, химической энергии и др.) продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, которые не могут быть использованы в самом агрегате, но могут частично или полностью применятся для энергоснабжения других потребителей. Использование вторичных энергоресурсов-- одно из важнейших направлений повышения эффективности нашего топливно-энергетического комплекса.

Напомним, что калория сама по себе не так уж велика, поскольку характеризует количество тепла, затрачиваемое на подогрев всего лишь грамма воды на один градус. Правда, если речь идет о килограмме воды или о тонне, то потребуется уже тысяча калорий -- килокалория (ккал) или миллион калорий--мегакалория (Мкал), ну, а если о тысяче тонн воды, то придется израсходовать гигакалорию (Гкал), которая в миллиард раз больше калории.

С введением Международной системы единиц (СИ) ватт заменил привычную килокалорию при определении расходов тепла (1 ккал/ч=1,163Вт). Но чем бы ни измерялись потоки тепла, трудно примириться с бесполезными потерями энергии. И люди давно уже задумывались над возможностями рационального использования отбросного тепла.

Можно, например, дымовыми газами подогревать воздух, подаваемый в топку котла для улучшения процесса горения. Такое решение впервые предложил еще в 1785 году Джемс Уатт, а в 1816 году Роберт Стирлинг осуществил его на практике. С тех пор воздухоподогреватели стали неотъемлемой частью крупных котельных установок. Утилизация продуктов сгорания и другого высокотемпературного отбросного тепла-- обычное теперь явление для многих видов производства.

Для возврата отбросного тепла обычно применяют специальные теплообменники: регенеративные и рекуперативные (от соответствующих латинских слов, означающих-- возвращение). В рекуперативных аппаратах передача тепла от одной среды к другой происходит через разделяющую стенку, а в регенераторах теплообменная поверхность поочередно омывается то одной, то другой средой.

Когда перепады температур взаимодействующих сред составляют сотни градусов, целесообразность применения теплообменников не вызывает особых сомнений. А если перепад температур всего десяток градусов, как, например, между вентиляционным -воздухом, удаляемым из жилых или общественных зданий, и наружным атмосферным воздухом?

Мы открываем окна для проветривания квартиры и вместе с воздухом из комнат выносится тепло. Через вентиляционные каналы из кухни на улицу удаляются вредные продукты сгорания от газовых плит, но вместе с ними опять же уходит тепло.

Много ли тепла теряется при этом? Давайте посчитаем.

Возьмем, к примеру, здание типового кинотеатра на 600 мест, в который подается 40 тыс. м3 в час свежего наружного воздуха и столько же удаляется. Температура в зале и других помещениях +18°С, на улице пусть будет --15°С, тогда общая разность температур составит 33°С. Средняя масса одного кубометра воздуха 1,2 кг, а его теплоемкость 0,24 ккал/кг-град. Следовательно, с удаляемым воздухом в атмосферу будет выброшено в течение одного часа тепло в количестве 40 000X1Г2Х 0,24X33=380 тыс. ккал, а за целый день, за 12 часов работы,-- 4560 тыс. ккал, или 4,56 Гкал. За месяц будет потеряно тепла в 30 раз больше, а за отопительный период (4 или 6 месяцев соответственно) в 120-- 180 раз больше. Конечно, температура наружного воздуха --15°С не сохраняется постоянной в течение всего отопительного сезона. Бывают и оттепели. И все же... Даже в условиях Сочи за отопительный период системой вентиляции одного кинотеатра выбрасывается около 300--400 Гкал тепла, что эквивалентно сжиганию примерно 50 т условного топлива.

В летнее время с вентиляционным воздухом из кондиционируемых помещений в атмосферу выбрасывается холод, производство которого обходится почти в 10 раз дороже производства тепла. За летний сезон теряется такое количество энергии, которое иногда соизмеримо с тепловыми выбросами.

Теперь, если учесть, сколько кондиционеров и вентиляционных установок работает в нашей стране, то станет ясно, что мы имеем дело с огромнейшими потоками тепла, непрестанно вытекающими в атмосферу. Правда, тепло это низкотемпературное, или как еще его называют-- низкопотенциальное, и поэтому найти применение ему довольно трудно.

Шведские специалисты проанализировали потребление тепла в гражданских зданиях, и оказалось, что в больницах и других лечебных учреждениях на вентиляцию расходуется 80 процентов всего потребляемого тепла и только 20 процентов приходится на долю отопления и горячего водоснабжения. В административных зданиях, школах, магазинах на вентиляцию тратится 70 процентов (в Швеции применяют механическую вентиляцию в жилищном строительстве).

Родилась идея применить регенеративные и рекуперативные теплообменники в системах вентиляции и кондиционирования для утилизации тепла и холода воздуха, удаляемого из помещений. Их применение позволяет возвращать в систему 70--85 процентов тепловой энергии и вновь использовать ее для обработки поступающего наружного воздуха. Благодаря этому можно устанавливать отопительные и холодильные агрегаты меньшей мощности, соответственно сократить потребление электроэнергии, уменьшить эксплуатационные расходы, сэкономить полезную площадь для размещения инженерного оборудования. А затраты на устройства, утилизирующие тепло, окупаются за 1--4 года.

В настоящее время и в ближайшей перспективе ещё 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 или агрегате; такие неиспользуемые в процессе (агрегате) энергетические отходы называют вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР).

Количество образующихся вторичных энергетических ресурсов достаточно велико. Поэтому полезное их использование - одно из важнейших направлений экономии энергетических ресурсов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЭР

По виду содержащегося в ВЭР энергетического потенциала их можно разделить на три основные группы: горючие, тепловые и 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 ч 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.

ВЭР имеются также на электрических станциях и представляют собой тепловые отходы или потери тепла, получаемые в процессе энергопроизводства. На гидроэлектростанциях такими тепловыми отходами являются только тепловыделения в гидрогенераторах станциях.

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

Подобные энергетические ресурсы можно использовать для удовлетворения потребностей в топливе и энергии либо непосредственно (без изменения вида энергоносителя), либо путём выработки тепла, электроэнергии, холода и механической энергии в утилизационных установках. Большинство горючих ВЭР употребляются непосредственно в виде топлива, однако некоторые из них требуют специальных утилизационных установок. Непосредственно применяются также некоторые тепловые ВЭР (например, горячая вода систем охлаждения для отопления).

ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА ЗА СЧЕТ ВЭР

вторичный энергетический ресурс теплообменник

Исходной информацией для расчёта выхода и возможного использования ВЭР служат: тепловые и материальные балансы основного технологического оборудования; объём выпуска продукции в рассматриваемом периоде; отчётный энергетический баланс предприятия; технико-экономические характеристики технологических агрегатов, энергетических и утилизационных установок; планы внедрения новой технологии и нового оборудования на перспективу.

В результате анализа всех этих материалов устанавливают виды ВЭР и их потенциал; выявляют агрегаты, ВЭР которых могут быть включены в энергетический баланс предприятия или использованы вне данного предприятия; определяют по каждому агрегату выход ВЭР; рассчитывают величину возможной, экономически целесообразной и планируемой выработки энергии из каждого вида ВЭР; определяют величины фактической выработки и фактического использования ВЭР, а также возможного и планируемого использования всех видов ВЭР.

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.

Экономия топливо 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.

Приведем конкретные примеры экономии топлива за счет ВЭР:

- В 2004 году за счет увеличения использования ВЭР в Минске получена экономия более 6 тысяч тонн условного топлива.

- В 2005 году использования вторичных энергоресурсов и местных видов топлива дало экономию на 12 тысяч тонн условного топлива. Только внедрение двух детандер-генераторных установок на минской ТЭЦ-4 позволит сэкономить более семи тысяч тонн условного топлива.

Целевой показатель энергосбережения на год - минус 9 процентов.

- За 9 месяцев 2007 года за счет внедрения энергосберегающих мероприятий организациями сэкономлено 200 тысяч тонн условного топлива. Увеличение использования вторичных энергоресурсов за данный период составило 53,3 тысяч тонн условного топлива.

Использование 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.

Эффективность вовлечения ВЭР повышается также при теплофикации прилегающих к предприятиям промышленных узлов и жилых районов. При этом улучшается и экологическая обстановка при закрытии мелких, без пылегазоулавливающих устройств, котельных, загрязняющих окружающую среду.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вяткин М.А. Вторичные энергетические ресурсы промышленности. М.: Всесоюзный заоч. политех. институт, 1986.

2. Лотош В.Е. Технологии основных производств в природоиспользовании. 3изд. - Екатеринбург: изд-во УрГУПС, 2002.

3. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды /В.В. Харитонов, В.А. Голубев, В.М. Овчинников, В.Л. Лиходиевский. Мн.: Вышэйшая школа, 1988.

Размещено на Allbest.ru