Frågor om energibesparing blir mer akuta i takt med att moderna konsumenters kraftpotential ökar. Både i den inhemska sfären och inom industrin kräver de tekniska medel, enheter och kommunikationsnät som används allt större mängder energiresurser. Detta tvingar oss att leta efter nya, alternativa källor för värme, el och andra former av energiproduktion. Trots den aktiva utvecklingen av naturliga energibärare tillåter detta segment oss fortfarande inte att räkna med ett fullständigt utbyte av traditionella kraftverk. Samtidigt finns ett stort intresse för sekundära energiresurser (SER), som i stort sett är gratis, men kräver mindre investeringar i skapandet av en tjänsteinfrastruktur. Men egenskaperna hos den sekundära energiprodukten slutar inte där.
Definition av VER
Det finns två fundament alt olika sätt att generera energi - naturligt och industriellt(artificiell). I det första fallet används energin från naturfenomen och processer - till exempel flödet av vatten, solstrålning, vind etc. Komplexiteten i användningen av sådana resurser beror på tekniska problem av organisatorisk karaktär - i synnerhet, instabiliteten av energiackumulering. Industriell energiproduktion i denna mening är mer kontrollerbar, men den kräver råvaror för att säkerställa reaktioner, under vilka värme, elektricitet, gas etc. Kombinationen av primära och sekundära energiresurser sker bara inom generatorstationernas driftscykel. Faktum är att de viktigaste resurserna inte används fullt ut, och deras kvarlevor kasseras eller återvinns därefter. Stationer för sekundär kraftgenerering arbetar på samma grund.
När man överväger principerna för att använda VER är det inte överflödigt att hänvisa till begreppet energipotential. Detta är den mängd energi som teoretiskt kan genereras vid bearbetning av avfall, biprodukter från produktionen och mellanråvaror som inte förbrukas i det primära kretsloppet. I detta fall kan uttrycket av potentialen i form av energi vara annorlunda. Lager av olika avfall representeras som fysisk eller kemiskt bunden värme, övertryck, kinetisk energi eller vätsketryck.
Så, definitionen av sekundära resurser för driften av kraftverk är följande: detta är den energipotential som kan genereras som ett resultat av den tekniska processen att bearbeta underutnyttjat avfall eller produkter från huvudproduktionen. Samtidigt kan både själva avfallet och metoderna för vidare bearbetning vara olika.
VER-egenskaper
Det är värt att notera att detta koncept med energigenerering under lång tid inte övervägdes av storkonsumenter på grund av bristen på exakta metoder för att beräkna effektivitet och energipotentialer. Idag bygger resursåtervinningen på en omfattande analys av en lång rad indikatorer, vilket gör det möjligt att utvinna maximal nytta av samma industriavfall. De vanligaste designegenskaperna för denna typ av resurser inkluderar följande:
- Utgångsenergikoefficient - förhållandet mellan produktionspotentialen och den termiska volymen som kom in i generatorn med primära resurser.
- Koefficient för energiförbrukning - förhållandet mellan mängden värme som förbrukas från sekundär produktion och energin som tas emot i generatoraggregatet. Denna indikator återspeglar effektiviteten av att använda ett specifikt energischema för företaget. Dessutom finns det olika sätt att bedöma de optimala förbrukningsvolymerna - med tonvikt på ekonomiskt genomförbara värden, faktiska och planerade förbrukningsindikatorer.
- Möjligheter till bränslebesparingar är mängden primära resurser som inte förbrukas av användningen av industriavfall. Dessutom kan besparingar också beräknas enligt det omvända schemat, när primära och sekundära resurser avlöser varandra, beroende på de nuvarande förhållandena för att generera värme eller el.
- Utnyttjandekoefficient - förhållandet mellan volymen genererad värme och energipotentialen för resursen som tillförs processpannan.
- Energigenereringsfaktor - mängden energi som genereras direkt genom att använda återvunnet material i en återvinningsenhet. Det bör noteras att genereringskoefficienten skiljer sig från utgående energi genom mängden värmeförlust i den fungerande installationen.
- Servicefaktorn är ett värde som bestämmer skillnaden mellan den planerade energiproduktionen och den faktiska produktionen som genereras genom förhållandet.
Välja den optimala VER-modellen
I varje fall, när man utvecklar ett projekt för energiförsörjning genom sekundära resurser, aktualiseras en ekonomisk uppgift, vars kärna är att använda de mest effektiva råvarorna. För att göra detta utförs en preliminär certifiering av alla tillgängliga källor till sekundära resurser, som anger deras reserver, föroreningar, temperatur och mottagningssätt. Den definierar också kraven för att säkerställa de tekniska processerna för VER-användning. Beroende på företagets driftsförhållanden och metoden för bearbetning av råvaror kan dessa vara värme-, ventilations-, gas- och vattenförsörjningssystem.
I slutskedet av projektskapandet utförs även följande procedurer:
- Den mest kostnadseffektiva kasseringsmetoden väljs för en utvald eller flera källor av sekundära råvaror.
- Den ekonomiska effekten av varje resursbearbetningshändelse bestäms.
- Driftsschemat för återvinningsanläggningen utvecklas i enlighet med företagets behov. Den huvudsakliga tekniska processen kan också kompletteras med hjälpoperationer som kraftvärmeverk - till exempel om konvertering av flera typer av bränsle krävs.
Källor för sekundära resurser
I en allmän mening förstås SER-källor som en uppsättning tekniska processer och bearbetade råvaror inom ramen för driften av primärenergigeneratorer. Olika produktionsområden kan också fungera som materialkällor för efterföljande generering och omvandling av värme eller el. Vad är sekundära energiresurser? Specifika typer av material bestäms av omfattningen av primärproduktionen av råvaror. Till exempel tillhandahåller metallurgiska företag skrot, icke-järn- och järnh altigt metallavfall, gummiblandningar och oanvända legeringstillsatser.
Om vi pratar om värmeförsörjningskonsumenter, kommer möbel- och pappersfabriker, såväl som träbearbetningsföretag som tillhandahåller brännbara bränslen, att komma i förgrunden. Följande exempel på sekundära energiresurser av denna typ kan ges:
- Torvbriketter.
- Träflis och bark.
- Aska från högtemperaturtorkande pannor.
- Lignin.
- avfallspapper.
- Solidt träavfall.
- Outtagna kartong- och pappersprodukter.
Enligt måttetI takt med att de tekniska produktionsprocesserna blir mer komplexa förändras också strukturen för avfall med utsläpp. Tillsammans med traditionella råvaror används högkvalitativt och komplext flerkomponentsavfall i allt högre grad i sekundära bearbetningscykler. Dessa inkluderar följande material:
- Polymer termoplastelement.
- Agglomerat av syntetiska legeringar.
- Industriella gummiprodukter och regenererar.
- Halite-avfall.
- Masugnsslagg.
- Phosphogypsum.
Samtidigt ökar också nivån på miljöhoten. Om en av de viktigaste fördelarna med naturliga energikällor är den ekologiska renheten i produktionsprocesser, så säkerställs den höga effektiviteten hos VER till stor del av förorenade och kemiskt aggressiva ämnen som inte är mottagliga för primär bearbetning. Dessa inkluderar petroleumprodukter, sediment och slam, slitna däck, kvicksilverh altigt avfall, etc.
Klassificering enligt bruksanvisning
En av de viktigaste klassificeringarna av sekundära resurser, som bestämmer omfattningen av energi värdefulla råvaror. Som regel särskiljs följande användningsområden för VER:
- Bränsleförbränning i enheter som använder råmaterial redo för värmebehandling. Ett enkelt värmegenereringsschema implementeras utan mellanliggande steg av bearbetning och konvertering.
- Termisk användning. Generering i värmeåtervinningsenheter. Till skillnad från det tidigare sättet att använda resurser kan kraftvärmeprincipen för energiproduktion implementeras, men även utan drift.transformationer. Till exempel, på olika linjer i en genereringsstation, gör användningen av sekundära energiresurser det möjligt att erhålla värme, varmvatten eller ånga.
- Termisk och kombinerad användning. Tillsammans med värmeproduktion sker även omvandling till el. Till exempel genererar turbinenheter el i kraftvärme eller kondenserande energiformer.
- El. El genereras med hjälp av en utnyttjande gasturbinenhet.
Klassificering efter mediatyp
Under bäraren förstås energiresursens form, såväl som dess agrotekniska tillstånd, under vilka användningsanläggningen kommer att väljas. På grundval av detta särskiljs följande återvunna resurser:
- Flytande, fast och gasformigt avfall.
- Par - arbetade och godkända.
- Avgaser.
- Mellanprodukter och färdiga produkter.
- Tekniskt kylvatten.
- Gaser med ökat tryck.
Klassificering efter huvudtyper av RES
De vanligaste är brännbara och termiska sekundära resurser för bearbetning vid utnyttjande energistationer. Till exempel är brännbara SER vanligtvis industriavfall som används som färdigt bränsle för andra industriella ändamål. I detta fall är följande klassificering av sekundära energiresurser tillämplig:
- metallurgiska masugnsgaser.
- Träavfall i form av spån, sågspån och spån.
- Flytande eller fast avfall som används inom oljeraffinering och kemisk industri.
Thermal VER ger fysisk värme utan konvertering. I denna egenskap kan avfallsprocessgaser, biprodukter från produktionen, slagg och aska, direkt värme från driftenheter och apparater, ånga och varmvatten användas. Det är viktigt att betona att termiska resurser kan användas både direkt som värmekälla och som råmaterial, vars bearbetning kommer att bidra till produktionen av el.
Resurser används mindre ofta, vars potentiella energi genereras från källor med övertryck. Dessa är emitterade typer av sekundära energiresurser, som kan vara ånga- och gasblandningar som lämnar arbetsanläggningar i atmosfären. Sådana resurser är uppdelade efter nivån på energikoncentration och temperaturindikatorer. Nu kan du överväga var och en av de nämnda typerna av VER separat.
Brännbara sekundära resurser
I andelen av världens användning av VER upptar brännbart bränsle cirka 70-80 %. Den huvudsakliga typen av sådant avfall är trä och produkter från dess bearbetning. Målutrustningen för resursutnyttjande är vanligtvis panna-ugnsenheter som ger tekniska förbränningsprocesser med värmeavledning. I Ryssland finns det också specialiserade anläggningar för bearbetning av brännbara typer av sekundära resurser - till exempel bearbetas lignin vid hydrolysanläggningar, men på grund av komplexiteten i underhålletprodukter, sådana tekniska tillvägagångssätt är sällsynta.
Relaterat till sekundärt brännbart avfall och bildäck, som återvinns med energiutsläpp på tre sätt:
- Med anslutning av en kaskad av krossar för förkrossning.
- Användning av kontinuerliga komprimeringssystem med stängd volym i speciella extruderare.
- Med kryogen malningsteknik med flytande kväve.
Kombinerade metoder för att bränna brännbara produkter är också populära. Efter sortering av råvarorna enligt vissa egenskaper (fraktion, föroreningsgrad, kemisk och strukturell sammansättning) utförs återvinningen av resurser av samma typ. Så, tillsammans med träavfall, kan kol och smulgummi brännas, om det passar de givna tekniska egenskaperna. På vissa återvinningsstationer bereds även brännbart avfall för vidare produktion. Byggnadsmaterial som slangar, kitt, fyllmedel för olika blandningar och färger och lacker tillverkas av aktivt kol, radiotekniska element och kompositmaterial efter energibearbetning.
Termiska sekundära energiresurser
Energipotentialen hos den här typen av VER gör att de också kan användas i stor utsträckning inom en mängd olika industrier och industrier. De mest värdefulla termiska resurserna i termer av produktivitet är avgaser som frigörs till följd av kemiska reaktioner, pyrolys och förbränning av basbränsleprodukter. Kondensatvärme används också, men på grund av den tekniska komplexiteten i energiutvinningsprocesser används denna källa endast på multifunktionella stora företag med kraftvärmeverk. Teoretiskt kan värme genereras från ventilationsutsläpp och andra tekniska nätverk med varmluft och vattenflöden, men dess andel av den totala volymen av sekundär energibearbetning är bara 2-3%.
Det finns också restriktioner för användningen av värmekällor av sekundära energiresurser, som åläggs tilluftsvärmesystemen. I synnerhet är teknisk användning av följande luftmedier inte tillåten:
- Flöden avlägsnas från rum som innehåller brandfarliga eller explosiva ämnen. Även om intagsplatsen är indirekt ansluten till brännbara gaser eller ångor genom ventilationskanaler, kan denna luft inte användas i värmeåtervinningsenheter.
- Strömmar som kan bli bärare av skadliga ämnen. Detta händer vanligtvis när den cirkulerande luften tar upp kondenserande eller sedimenterande partiklar från bearbetningen av farliga råvaror från värmeväxlarna.
- Strömmar som kan innehålla sjukdomsframkallande virus, bakterier och svampar. Biologisk kontaminering av luftmiljön bestäms också av specifikationerna för en viss produktion eller driftsförhållandena för ett tekniskt system.
Ett utmärkande drag för användningen av sekundära resurser i syfte att generera värme är säsongslägetdrift av återvinningsanläggningar. Detta beror på det faktum att en betydande del av bearbetningspannhusen aktiveras under uppvärmningsperioder med direkt intag av termisk energi. Detta gäller särskilt för allmännyttiga företag, men under förhållanden för industriell produktion utförs termiskt stöd för tekniska operationer i takt med det lokala schemat.
Sekundära resurser under övertryck
Först och främst är det produktionsavfall som tas emot som ett resultat av tekniska processer för primär bearbetning. Dessa kan vara gaser, vätskor och till och med fasta ämnen. Deras huvudsakliga egenskap är att vara under övertryck när de lämnar den fungerande installationen eller det tekniska systemet. Det är kraven på tryckreglering som gör det svårt att använda denna typ av sekundära resurser, liksom deras derivat. Åtminstone bör återvinningscykeln innefatta en trycksänkningsoperation före frigöring. För detta används speciella regulatorer med växellådor, som automatiskt normaliserar karossernas tillstånd till optimal prestanda.
VER underhållsutrustning
Användningsanläggningar används för att utvinna energi från sekundära resurser, vilket kan tillhandahålla olika bearbetnings- och produktionsprocesser. Det finns både specialiserade och universella enheter. Eftersom sekundära resurser inkluderar medier som ånga med gas och vatten, kan universalpannor och pannanläggningar betraktas som kraftvärmeUtrustning. Målprodukten för sådana system är vanligtvis el som genereras i stora volymer.
Om vi talar om speciella snävt fokuserade installationer, så inkluderar de följande:
- Vattenpannor.
- Economizers.
- Värmepumpar.
- Värmeväxlare.
- Absorptionskylsystem.
- Vattenvärmare.
- Evaporativa kylenheter.
- Turbingeneratorer, etc.
Naturligtvis, för full drift av sådana enheter, krävs ett brett utbud av hjälpanordningar, på grund av vilka systemet är anslutet till bränslekällor. Så för att serva sekundära energiresurser i ett enda komplex med en gasledning kan en värmeåtervinningsenhet med en separat kompressorstation krävas. Beroende på resursens egenskaper kan även system för kylning, filtrering, uppvärmning, tryckreglering etc. användas.
Användning av RES för uppvärmning
I många företag är möjligheten till uppvärmning av rum och uppvärmning av utrustning med hjälp av den energi som genereras av lok alt avfall lagt direkt in i de tekniska produktionsprocesserna. Till exempel avger termiska pannor och ugnar sekundära energiresurser i form av gas under drift. Avfallshanteringssystemet fungerar med hjälp av varmvattenberedare som först ställer in temperaturen på gasblandningarna till cirka 250 °C, och sedan fördelar energin över värmeväxlarkretsarna. Därefter avlägsnas de återstående processångornaskorsten. Uppvärmt vatten kan användas på olika sätt. Det används vanligtvis i själva produktionsprocessen som en teknisk vätska eller som en resurs för varmvattenförsörjning.
Effektiviteten för att använda sådan uppvärmningsteknik är låg och uppgår till endast 10-12 %, men med tanke på frånvaron av råmaterialkostnader motiverar detta tillvägagångssätt sig själv. En annan sak är att användningen av sekundära energiresurser i sig kräver den initiala organisationen av villkoren för att generera värme och den efterföljande distributionen av förbränningsprodukter genom värmeväxlingsnätverk. Det kan också vara nödvändigt att ytterligare utrusta produktionslinjer med enheter för att ta bort oönskade suspensioner och grundläggande rengöringssystem.
Värma utomhusområden med VER
Att skapa utomhusarbetsytor med teknisk utrustning, enligt olika uppskattningar, sparar från 10 till 20 % av de beräknade kostnaderna för att organisera produktionsprocesser. Naturligtvis är det inget tal om en fullständig utgång från verkstäderna, men att minimera volymen av byggnadsstrukturer när du skapar sådana platser minskar kostnaden för projekt avsevärt. Men samtidigt kommer driften av utrustningen att vara svår på grund av förekomsten av snö och is i områdena. Följaktligen finns det ett behov av att organisera ett värmeförsörjningssystem i ett öppet område. Valet av en specifik installation och typen av sekundär energiresurs kommer också att bero på företagets riktning och dess tekniska avfall. Som regel isom värmebärare används vatten som cirkulerar i ringen med en omvänd retur till värmekällan. För att upprätthålla de optimala parametrarna för vätskan används dessutom frostskyddsmedel, och regleringen av flöden utförs av automatisering med buffertexpansionstankar.
Värmeöverföring kommer att bero på resursens volym, utformningen av rörledningen och externa mikroklimatiska förhållanden. För att upprätthålla säkerheten under driften av systemet på vintern, rekommenderas att anordna speciella beläggningar på betongbasis. Dessutom, i syfte att öka värmeledningsförmågan, rekommenderar teknologer att täcka strukturen med lösningar baserade på tung betong, bas altflis och granitinneslutningar. Om vi pratar om kalla regioner med svår frost, är det bättre att välja en vattenbaserad sekundär energiresurs med tillsats av snösmältningsanläggningar till arbetsinfrastrukturen. Den uppskattade mängden värme som genereras för avsmältning av snömassor och isbildning bör vara cirka 630 kJ/kg. Om konstruktionen av systemet inte tillåter ansamling av snö i arbetsområdet, kommer energiförbrukningen för dess smältning vid tidpunkten för nederbörd att öka till 1250 kJ/kg.
Fördelar med att använda VER
Användningen av alternativa energikällor drivs vanligtvis av ekonomiska, tekniska och miljömässiga faktorer. I det här fallet fungerar alla dessa faktorer, men den ekonomiska är dominerande. Med ett väl genomfört projekt för implementering av användaren på företaget kan du räkna med att minska kostnaderna för värmeförsörjning, till exempel upp till 25-30%. En specifik besparingsindikator bestäms av villkoren för produktion och användning av sekundära energiresurser, men det kommer att finnas en fördel i alla fall. Speciellt om lok alt och eget bearbetningsmaterial används vid målanläggningen.
En annan fördel kommer från avfallets höga energipotential. Gaser, tekniska vätskor och produktionsråvaror i fast tillstånd väljs initi alt ut enligt principerna om att maximera utvinningen av stora volymer värme. Dessutom, till skillnad från driften av de huvudsakliga traditionella energibärarna, är sekundära resurser vid tidpunkten för användning redan i det optimala tillståndet för aggregation och temperatur för bearbetning.
Nackdelar med att använda VER
Brett spridning av detta koncept för energiförsörjning hindras av flera faktorer, varav den viktigaste är komplexiteten hos den tekniska enheten i sådana system. Även om vi inte tar hänsyn till kostnaden för utrustning i form av användare, kommer den tekniska organisationen av processen oundvikligen att kräva omorganisering av driftplatsen, eftersom systemet kommer att fungera tillsammans med olika ingenjörsenheter.
En annan nackdel med att använda sekundära resurser kan ses som låg energiavkastning. Återigen, med hänsyn till den fria naturen hos detta råmaterial, kommer den ekonomiska genomförbarheten att vara positiv, men en blygsam procentandel av värmeöverföring, i synnerhet, kommer i princip inte att tillåta att förlita sig på arrangemanget av genereringsstationer för den omfattande underhåll av industrier och andra konsumtionsanläggningar. Som regel är detta barahjälpströmkälla.
Slutsats
Resurser för bearbetning för sekundär energiåtervinning skiljer sig fundament alt från både traditionella och naturliga energikällor. De beror delvis på själva ursprunget till detta råmaterial, men i större utsträckning - specifikationerna för teknologierna för deras tillämpning. Samtidigt kan förbrukningen av primära och sekundära resurser ske inom samma produktionsprocess. Till exempel om beslag tillverkas i anläggningen och förbränningsprodukter från masugnar skickas till spillvärmeväxlare som tjänar annan teknisk verksamhet. En komplett produktionscykel implementeras, vilket är mer effektivt, resursbesparande och miljövänligt, eftersom avfall återvinns.
